[发明专利]一种基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度方法

说明书

本发明公开了一种基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度方法，该方法首先建立由目标函数和约束条件构成的基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度模型，其中考虑了AGC控制策略，补偿风电和负荷预测误差引起的不平衡功率；借助安全域方法，将支路潮流约束和暂态稳定约束建模为机会约束。然后，借助安全域边界的超平面描述方法，将支路潮流约束和暂态稳定约束所对应的机会约束条件转换为等效的不等式约束，提高了方法的计算效率和收敛性。最后，求解最小化发电成本的计划方案；本文方法可以确保所得调度方案具有足够的备用以补偿风电和负荷预测误引起的不平衡功率，并且支路潮流约束和暂态稳定约束以较大的概率得到满足,具有较高的应用价值。

技术领域

本发明属于电力系统运行与优化领域，尤其涉及一种基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度方法。

背景技术

能源危机与环境污染的严峻挑战迫使人类寻求更为清洁的可再生能源。作为目前技术最为成熟、应用前景最为广泛的可再生能源发电方式之一，风力发电在世界范围内得到了快速的发展。与传统的发电方式相比，风电具有间歇性、多变性与不确定性的本质。随着风电渗透率的增加，电网的运行方式更加复杂多变。为提高具有高风电渗透率的电力系统的运行安全性和经济性，针对不确定性场景下电力系统的运行方式，已有大量研究，包括基于场景的随机优化方法、基于鲁棒优化的方法以及机会约束规划方法。基于场景的随机优化方法，其缺点在于，为了达到可接受的解决方案精度，通常需要大量的场景。而基于鲁棒优化的电力系统优化方案可能过于保守，从而影响电力系统运行的经济性。机会约束规划为经济性和鲁棒性之间的权衡提供了一种新颖的解决方案，并被广泛应用于求解含有不确定性变量的优化问题，但是机会约束规划问题通常难以求解。除此之外，广泛应用于现代风电场的双馈异步风力发电机，与传统的同步发电机有着完全不同的动态特性。因此，风电场的大量并网将给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。由于电力系统的安全稳定运行与其有功调度方式密切相关，因此，为保证大规模风电并网后电力系统的安全稳定运行，有必要在电力系统的经济调度中考虑支路潮流约束以及暂态稳定约束。然而，现有的风电并网系统机会约束经济调度研究主要集中在静态安全约束，例如潮流约束和旋转备用约束等，目前还缺乏考虑暂态稳定约束的有效方法。

发明内容

为了解决风电带来的不确定性问题，并考虑暂态稳定约束，本发明的目的在于提供一种基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度方法，本文方法可以确保所得调度方案具有足够的备用以补偿风电和负荷预测误引起的不平衡功率，并且支路潮流约束和暂态稳定约束以较大的概率得到满足。具体技术方案包括以下步骤：

(1)建立基于安全域的风电并网系统的机会约束经济调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：以最小化系统的发电成本为目标，建立模型的目标函数；表达式如式(1)所示：

其中，TC为系统的发电成本；T为调度周期时段数；Θ_U为系统中所有机组的集合；C_i(t)为机组i在时段t的发电成本，其表达式如式(2)所示：

其中，a_i，b_i，c_i为机组i的发电成本函数系数；为机组i在时段t的计划有功出力。

(2)根据设定的约束条件建立不同约束单元模型，具体如下：

2.1、分别如式(3)和式(4)所示，风电出力和负荷的不确定性约束：

其中，为风电场i在时段t的实际有功出力；为风电场i在时段t的有功出力预测值；风电场i在时段t的有功出力预测误差；为负荷i在时段t的实际有功负荷；为负荷i在时段t的有功负荷预测值；为负荷i在时段t的有功负荷预测误差。

2.2、分别通过如式(5)和(6)所示，建立AGC机组容量约束模型：