[发明专利]考虑风电不确定性的风电-抽水蓄能互补系统短期优化调度方法

权利要求书

1.一种考虑风电不确定性的风电-抽水蓄能互补系统短期优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，风电出力不确定性的处理

(a)基于各风电场的历史数据，对不同时刻下的风电预测出力进行区间划分，并根据式计算各区间内风电预测出力偏差率；

式中，d_k,t为t时段风电场k的预测功率与实际功率的偏差率；为t时段风电场k的实际功率，MW；为t时段风电场k的预测功率，MW；

(b)将步骤(a)计算得到的出力偏差率值进行拟合，得到风电场k每个时刻的出力偏差率的概率密度函数f(d_k,t)，然后结合式计算得到风电场k每个时刻的实际发电功率的概率密度函数

(c)取离散化步长将风电场k连续的每个时刻的实际发电功率离散化，对风电场k每个时刻的实际发电功率概率密度函数曲线中的条形区分别积分，积分值为概率值b(i)，得到风电场k每个时刻的实际发电功率离散化概率分布；采用式计算风电场k每个时刻的实际发电功率的概率性序列{F_k(i)}；

式中，为风电场k实际发电功率离散化步长，为风电场k最大发电功率；N_i为离散化概率序列的长度，i＝0,1,2…N_i；

(d)对各风电场实际发电功率的概率性序列进行卷和运算，求出多个风电场每个时刻的实际总发电功率的概率性序列{F(i)}，并对{F(i)}进行拟合，最终获得多个风电场每个时刻的实际总发电功率的概率密度函数f(PW_t^a)；最后对f(PW_t^a)采用蒙特卡洛抽样方法进行抽样，生成大量场景后并采用K-means聚类方法来减少场景的数量；

步骤(2)，设置条件，包括抽水蓄能电站上、下库初始水位和下库调度期末控制水位、机组出力限制、机组发电流量限制以及负荷曲线；

步骤(3)，采用风电-抽水蓄能互补系统发电总收益最大为目标，则目标函数表示如下：

式中：Pr{·}表示{·}中事件成立的概率；C为风电-抽水蓄能互补系统的总发电收益，万元；C为风电-抽水蓄能互补系统的目标总发电收益，万元；α为风电-抽水蓄能互补系统的总发电收益不小于目标总发电收益的置信水平；R₁为风电-抽水蓄能互补系统向电网售电所得的基本收益，万元；R₂为风电-抽水蓄能互补系统发电功率超出计划出力部分所获得的额外收益，万元；R₃为风电-抽水蓄能互补系统发电功率低于计划出力部分所承担的惩罚费用，万元；R₄为风电-抽水蓄能互补系统的运行成本，万元；

式中R₁、R₂、R₃及R₄的具体表达式如下：

式中：T为调度周期，h；t为调度时段，h；MP_t为t时段上网电价，元；P_wp,t为电网公司下发给风电-抽水蓄能互补系统的计划出力，MW；

式中：n为抽水蓄能电站机组编号；N为抽水蓄能电站中机组总数；s为风功率序列的场景编号；S为风功率场景的总数；分别为t时段抽水蓄能电站第n台机组的发电功率和抽水功率，MW；MP_t^e为风电-抽水蓄能互补系统发电功率超额部分所对应的电价，元；为场景s下t时段各风电场的总发电功率，MW；b_s,t为风电-抽水蓄能互补系统的发电功率与计划出力的偏差指示变量，b_s,t＝1表示发电功率低于计划出力，b_s,t＝0表示发电功率高于计划出力；

式中：MP_t^v为风电-抽水蓄能互补系统发电功率缺额部分所对应的惩罚电价，元；

式中：C_su,n、C_sd,n分别为抽水蓄能机组处于水泵工况时单次启动和关闭的成本，万元；y_n,t、分别为t时段抽水蓄能电站第n台机组处于水泵工况时的开、停机操作变量，y_n,t＝1表示在t时段抽水蓄能电站第n台机组开始抽水，否则，y_n,t＝0；表示在t时段抽水蓄能电站第n台机组停止抽水，否则，

之后采用引入0-1整型变量的方法对含有机会约束的目标函数进行线性化处理；

步骤(4)，发电水头约束如下式：

式中：H_n,t为在t时段抽水蓄能电站第n台机组的水头，m；分别为在t时段末抽水蓄能电站的上水库和下水库水位，m；分别为在t时段初抽水蓄能电站的上水库和下水库水位，m；分别为抽水蓄能电站上水库和下水库的水位-库容关系函数；

采用分段线性插值法分别对上库和下库的水位-库容关系函数进行线性化处理；

步骤(5)，机组运行状态约束如下式：

式中：为抽水蓄能电站第n台机组在t时段的发电状态变量，表示机组n处于发电状态，否则为抽水蓄能电站第n台机组在t时段的抽水状态变量，表示机组n处于抽水状态，否则

之后，引入0-1整型变量对进行线性化处理；

步骤(6)，水轮机动力特性约束如下式：

式中：为抽水蓄能电站第n台机组在t时段的发电流量；H_n,t为抽水蓄能电站第n台机组在t时段的发电水头；为抽水蓄能电站第n台机组的发电出力和发电流量、发电水头之间的二元关系函数；

采用三角形内部线性插值法对水轮机动力特性约束进行线性化处理；

步骤(7)，水泵动力特性约束如下式：

式中：为抽水蓄能电站第n台机组的抽水流量和水头的关系函数；

采用分段线性插值法对水泵动力特性约束进行线性化处理；

步骤(8)，系统功率平衡约束如下式：

式中：γ为风电实际总发电功率不小于抽水蓄能电站的总抽水功率的置信水平；

之后采用引入0-1整型变量的方法对抽水功率和风电实际发电功率约束进行线性化处理；

步骤(9)，根据步骤(2)设置的条件，并将步骤(2)-(8)线性化后的目标函数和约束与其余线性约束一起构建成标准的混合整数规划模型，然后进行求解，得到各时段上、下水库水位、抽水蓄能机组状态和出力；最后根据求解得到的结果对水电站进行调度；

所述的其余线性约束包括上下库水量平衡约束、库容约束、水库初末水位限制、机组出力约束、机组流量约束和机组运行持续时间约束。