[发明专利]基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算方法、装置及系统，包括确定需要开展的电网新能源消纳能力评估计算的电网范围和计算周期，以及其他计算边界；通过场间自由排列组合，生成含多新能源发电厂的大量组合场景；采用后向缩减法的场景削减技术，归并相近场景，降低组合场景数目，生成典型组合场景；开展相近时段归并分析，减少进入优化的时段数目；针对各个典型组合场景，建立时段归并后的SCUC降维模型，并求解获得机组组合结果；基于机组组合结果建立全时段SCED模型并求解，最终获得各个典型组合场景下的新能源消纳结果，完成基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算。本发明在确保系统安全稳定的前提下，提高消纳能力评估结果的有效性和可参考性。

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域，涉及一种电网新能源消纳能力评估计算方法，具体涉及一种基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算方法。

背景技术

新能源在电力系统的渗透率逐步升高，使系统中调度资源愈发丰富、运行方式日趋复杂，而传统配电网仍然存在新能源消纳能力不足等问题，严重制约了新能源的高度渗透，不利于能源结构的优化调整。并且，新能源并网对电力系统调节能力提出了更高要求，然而常规电网系统通常以火电为主，柔性调节资源不足，导致电力系统的调节能力有限，不足以应对新能源出力的不确定性。为保证电力系统的安全稳定运行，在新能源出力高峰时段，系统将被迫弃风、弃光，极大地降低了新能源的利用率。

新能源接入电网后，机组优化调度的首要问题是如何建立可靠的含新能源安全约束机组组合(Security Constraint Unit Commitment,SCUC)问题数学模型。SCUC模型的目标函数在很长一段时间内是使调度周期内总运行费用最小，其中主要包括常规机组运行成本及启停成本。随着电力市场的发展，基于不同的出发点，SCUC模型目标函数形式又有了新的变化。由于新能源利用率降低，目标函数可能要求系统能够接纳的新能源并网容量尽量高。约束条件方面，根据能源种类、目标函数的不同，约束条件形式也发生了相应的变化。

SCUC问题本身是一个多维、非线性、多时段耦合的混合整数规划问题，而新能源本身具有间歇性、波动性等不确定性，其大规模并网使得SCUC问题的求解更趋复杂。传统新能源消纳能力评估是基于预测的单场景进行计算，而实际电网存在多个新能源场站且其预测出力具有不确定性，仅仅考虑新能源单一预测场景的消纳能力评估已经不能满足电网多元化发展的需求，会显著影响优化结果。

随着数学优化算法的发展以及商用求解器计算性能的巨大进步，混合整数规划法(MIP)成为求解优化调度问题的主要方法。MIP的优点是：①全局最优；②直接测算解的最优性；③更加灵活和精确的建模能力。基于MIP算法的优化模型在电力调度领域得到越来越广泛的应用。

目前基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估算法的思路主要是利用场景生成技术对新能源预测不确定性进行建模，以系统可以接纳的新能源最大出力为目标，根据需求将所有场景、所有变量和所有约束统一建立为标准数学优化模型，直接调用优化求解器，对标准化模型进行大规模混合整数规划计算。

新能源预测的随机误差是制约基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算模型能否获得最优决策方案的关键因素，如何在原有的调度模式中合理考虑并刻画多个新能源的组合场景是含有大规模新能源的优化运行调度研究中需要关注的问题；另一方面，传统的基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算模型没有考虑到SCUC问题，使得优化结果不能为电网的安全运行提供保障。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算方法，能够确保系统安全稳定的前提下，提高消纳能力评估结果的有效性和可参考性。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于多场景生成技术的电网新能源消纳能力评估计算方法，包括：