[发明专利]一种基于样本熵的新能源电力系统优化调度方法

摘要

一种基于样本熵的新能源电力系统优化调度方法，属于电力系统中新能源电力系统优化调度领域。本发明首先，针对新能源、风电及光伏，进行出力预测；新能源与传统负荷形成净负荷。其次，对净负荷序列进行特性分析，并划分子序列，计算相应样本熵。最后，基于样本熵对净负荷子序列进行复杂度评估，根据反映复杂度的样本熵值进行电源角色调整，传统的电源对净负荷的波动性进行灵活追踪。本发明针对电力系统中新能源并网问题，提出使高比例新能源能源优先上网与传统负荷形成净负荷，避免出现弃风弃光现象；针对净负荷曲线的波动程度，调整火电机组出力状态和区间，最小化火电机组波动，最大化可再生能源利用效率及系统经济效益。

主权项

1.一种基于样本熵的新能源电力系统优化调度方法，其特征在于以下步骤：步骤1.针对新能源、风电及光伏，进行出力预测；步骤2.新能源与传统负荷形成净负荷，如式(1)所示：其中，t为时刻，单位为小时，P_Lt为传统负荷在t时刻需求量，为风电场wpi在t时段的预测出力，nw为风电厂总数，为光伏发电厂solari在t时段的预测出力，ns为光伏发电厂总数，P_NLt为系统净负荷在t时刻需求量；步骤3.净负荷时间序列特性分析，滚动式计算净负荷时间序列的样本熵，根据净负荷曲线趋势，记录所选样本熵的时段首末时间点及对应样本熵值；步骤4.建立基于样本熵的新能源电力系统调度模型(1)模型以系统火电机组运行成本Fthermal为目标函数(2)能量平衡方程与火电机组出力约束条件系统能量平衡的等式约束如式(8)所示：式中，为火电机组总发电量，P_Hgeni,t为水电站Hgeni在t时刻发电功率，P_Hpumpi,t为水电站Hpumpi在t时刻抽水功率，np为抽水蓄能电站发电机总数量；抽水蓄能电站抽水功率和发电功率约束如式(9)和式(10)所示：式中，和分别为水电站发电功率最大值及最小值；和分别为水电站抽水功率的最大值和最小值；对于抽水蓄能电站，抽水与发电不能发生在同一时刻，即P_Hgeni,t·P_Hpumpi,t＝0；水库能量转换约束为：其中，H_Pumpi,t+1及H_Pumpi,t分别表示t+1时刻和t时刻抽水蓄能电站水库的储能情况，Δt为各时刻持续的时间间隔，γ_Pump为水泵抽水效率，γ_Gen为水力发电效率；和分别为抽水蓄能电站水库的储能上下限；火电机组的出力约束如式(13)所示：式中，和分别为火电机组pi的最小和最大出力约束；火电机组的爬坡率约束如式(14)所示：式中，URpi和DRpi分别为火电机组pi爬坡上、下限；设为t_g和t_l时段内净负荷子时间序列的样本熵值，g＝1,2,…,24，l＝1,2,…,24，根据样本熵的大小及在整体样本熵中的占比判定，若样本熵值较大即此时段内净负荷复杂度较大，则最小化火电机组出力波动，如式(15)所示：系统旋转备用的机会约束模型如式(16)‑式(19)所示；式中，ρ为置信度；Pwpi,t为风电场wpi在t刻的实际出力；PURi,t和PDRi,t分别为火电机组pi的实际上、下备用；(3)风电随机模型描述，旋转备用随机性转换及求解假设风电出力随机特性满足Beta分布，则风功率的随机分布的概率密度函数如式(20)所示：其中，pwp为归一化的风电出力，B(α,β)为Beta分布函数；由风电随机性引起的风电不足及风电过剩由系统的火电机组备用来补足，即系统备用满足一定置信度下的风电随机波动，形如式(25)所示：Pr{X≥Xρ}≥ρ        (25)式中，X为随机变量，Xρ为约束条件，ρ为置信度；式(25)为机会约束问题，采用分位点的概念求解，如式(26)所示：Pr(Y>Yρ)＝ρρ∈(0,1)      (26)式中，Y为随机变量，Yρ为置信度ρ下的分为点；结合图1及式(25)，式(26)可得，当Xα≤Yρ时，式(25)条件满足；则基于样本熵的含新能源电力系统调度模型如式(31)所示；步骤6.采用原对偶内点法对新能源电力系统调度模型进行优化求解，得到基于净负荷追踪，新能源全部消纳，最大化系统经济性及保证火电机组持续稳定运行的调度解。