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含隨機風電出力及電網(wǎng)安全的電網(wǎng)調(diào)度策略研究

文檔作者：羅亦梅張里吳琛郝瓏文檔來源： 1．成都理工大學核技術與自動化工程學院 2．國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓中心 3．國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分4．國網(wǎng)保定供電公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月26日
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第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術
Sichuan Electric Power Technology
Vol，39，No。1
Feb．，2016
含隨機風電出力及電網(wǎng)安全的電網(wǎng)調(diào)度策略研究
羅亦梅 。張里 。吳琛 ，郝瓏
(1．成都理工大學核技術與自動化工程學院，四川成都610059；
2．國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓中心，四川成都610072；
3．國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司，重慶400039；4．國網(wǎng)保定供電公司，河北保定071000)
摘要：隨著風電基地在中國北部和沿海地區(qū)大力建設，風電在電網(wǎng)中的比例不斷提高，這對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度運
行提出新的考驗。特別是風電的間歇性和波動性使得經(jīng)濟調(diào)度具有更多不確定性。將風速的概率模型和風機出力
相結合，利用風電場出力的概率分布函數(shù)將風電場出力的隨機模型轉(zhuǎn)化為確定性模型，構建以機組的發(fā)電成本最小
為目標函數(shù)，同時計及電網(wǎng)網(wǎng)絡安全約束。在優(yōu)化算法上，利用量子行為粒子群算法對模型進行求解，最后對調(diào)度模
型進行敏感性分析。仿真結果表明，所提模型和方法是可行、有效的，具有一定的實用價值。
關鍵詞：風力發(fā)電；經(jīng)濟調(diào)度；網(wǎng)絡安全約束；置信水平；量子行為粒子群算法
Abstract：W ind generation has attracted great attention with the increase of the capacity of large wind farms connected to power
grid，thus it brings new challenges to economic dispatch of traditional power system．Especially，more uncertainties in eco—
nomic dispatch arc produced by the random variation of wind power output．The wind velocity probability model is combined
with wind generator output，and the probability distribution function of wind power output is expressed by piecewise function．
According to the cumulative distribution function of wind power，the stochastic optimization problem is transformed to a deterministic
one．Minimizing the fuel cost of thermal generators is taken aS objective functions，at the same time，the network security
constraints are considered．Finally，the efect of different load，shape parameter and scale factor of the scheduling re—
sults are considered too．The efectiveness of the proposed method is verified by the results of calculation examples．
Key words：wind power；economic dispatch；network security constraint；confidence level；quantum behaved particle swarnl
optimization
中圖分類號：TM73 文獻標志碼：A 文章編號：1003—6954(2016)01—0006—06
0 引 言
中國“十二五”規(guī)劃實施以來，作為一種綠色、
清潔的可再生能源，風電在中國北部和沿海地區(qū)迅
速發(fā)展。大型風電場的并網(wǎng)運行是目前中國利用風
能的主要模式，也是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部
分?。大規(guī)模的風電并網(wǎng)不僅緩解電力供應緊張
的形式，同時也減少了能源利用過程中大量溫室氣
體的排放 。
風電與傳統(tǒng)的火電機組和水電機組相比，具有
強烈的波動性和隨機性，其并網(wǎng)運行給電力系統(tǒng)調(diào)
度帶來新的問題和挑戰(zhàn) J。針對風電功率不確定
基金項目：國家自然科學基金項目(50977059)；國家電網(wǎng)公司科技
項目——大規(guī)模風電并網(wǎng)調(diào)度運行支撐關鍵技術研究與
應用
· 6 ·
性的經(jīng)濟調(diào)度問題，目前國內(nèi)外的一些學者進行了大
量的研究。文獻[6]通過應用機會約束規(guī)劃模擬風電
功率的隨機波動特陛，建立了考慮機組組合的含風電
場電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模型；文獻[7]提出節(jié)能發(fā)電調(diào)
度發(fā)電計劃的編制算法，首先根據(jù)優(yōu)先順序法確定火
電機組開機方法，然后采用等微增率進行功率分配；
文獻[8]提出在經(jīng)濟調(diào)度的目標函數(shù)中計及高估和低
估風電的經(jīng)濟代價，較合理地刻畫了風電功率的概率
分布特性，具有一定的工程實用性；文獻[9]為應對風
電功率預測誤差給系統(tǒng)調(diào)度帶來的影響，在ED模型
中同時考慮系統(tǒng)正、負旋轉(zhuǎn)備用容量約束；文獻[10]
應用模糊集理論建立了含風電場經(jīng)濟調(diào)度的模糊模
型；3c獻[11]構建含風電場環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度的隨機優(yōu)化
模型，將燃煤機組的發(fā)電成本最小和污染氣體排放量
最小同時最為目標函數(shù)進行優(yōu)化。
第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術
Sichuan Electric Power Technology
V01．39。No．I
Feb．，2016
上述發(fā)電調(diào)度模型中并未考慮隨機風電出力，
以及輸電元件傳輸容量的約束。在傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模
型中考慮了網(wǎng)絡安全約束，并將風速的概率模型和
風機出力相結合，通過分段函數(shù)表達風電場出力的
概率分布函數(shù)，利用風電場出力的分布函數(shù)對模型
進行確定性轉(zhuǎn)化，使得仿真結果更接近實際情況。
最后利用量子行為粒子群算法對模型進行求解，同
時對調(diào)度模型進行敏感性分析。
1 風電出力的概率模型
通過長期實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計和擬合分析，普遍認為
二參數(shù)的威布爾分布能夠較好描述風速 的隨機分
布規(guī)律 。分布函數(shù)為
F ( )=1一exp[一( ) ]， ≥O (1)
式中：k為形狀參數(shù)；c為威布爾分布的尺度參數(shù)。根
據(jù)其分布函數(shù)可得威布爾分布的概率密度函數(shù)為
( )=÷(÷)k-lexp[一(÷) ] (2)
由于影響風能輸人和功率輸出之間關系的因素
很多，所以無法在建模中一一分析。研究人員使用通
用、簡化的模型 來描述風速和輸出功率的關系。
W =
0， V~yore)
= l—exp[一( ) ]? p[_( ) ]
(5)
式中，P為概率。
P(W=W，)=P( ，≤V< 。 )
=exp[_( ) ]-exp 一( ) ]
(6)
為求取連續(xù)部分的概率分布，對式(4)積分為
(刪)=exp[一( ) ]一
exp{_[(1+h w
．
)yia／c] } (7)
此外，
P(W>w，)=0 (8)
綜合式(5)～式(8)，得到 的概率分布函數(shù)為
F ( )=P(W≤W)=
0． <0
1一exp{一[(1+h w
．
)vin／C1 }+
exp[一( ) ]，
1，
2 電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟調(diào)度
(9)
2．1 目標函數(shù)
發(fā)電成本為
N
minFc= (口 +biP +ciP ) (10)
式中：Ⅳ為系統(tǒng)內(nèi)燃煤機組數(shù)； 為燃煤機組 的有
功出力； 為燃煤機組的總成本。
2．2 約束條件
1)功率平衡約束
Ⅳ
P +Q(P )=PD (11)
式中：P。為系統(tǒng)負荷需求；Q(P )為風電場出力
P 的函數(shù)。由于P 為隨機變量，因此可將式(11)
以概率的形式描述為
Ⅳ
P，{ΣP +P ≥PD}≥叼 (12)
式中，'7為滿足負荷需求的置信水平。
2)機組出力約束
燃煤機組的出力約束為
Pil1i ≤P ≤P 一 (13)
風電場的出力約束為
0≤P ≤P (14)
3)網(wǎng)絡安全約束
· ，7 ．
第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．39．No．1
Feb．．2016
- pL≤ d LB～[Pg-pD]≤尸L (15)
Bdiag d i1，?， ) (16)
式中：B為系統(tǒng)的導納矩陣； i為支路i的電抗；Nl
為系統(tǒng)支路條數(shù)；￡為系統(tǒng)支路節(jié)點的連接矩陣；
為支路功率約束向量。
2．3 模型的確定性轉(zhuǎn)化
求解機會約束規(guī)劃問題的一種常用的方法是將
其轉(zhuǎn)化為確定性優(yōu)化模型。式(12)可轉(zhuǎn)化為
P，{P

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