CN112186802A - 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统 - Google Patents

一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112186802A
CN112186802A CN202011043346.1A CN202011043346A CN112186802A CN 112186802 A CN112186802 A CN 112186802A CN 202011043346 A CN202011043346 A CN 202011043346A CN 112186802 A CN112186802 A CN 112186802A
Authority
CN
China
Prior art keywords
load
scheduling
output
day
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202011043346.1A
Other languages
English (en)
Inventor
丁宏恩
黄学良
苏大威
陈中
吕洋
赵奇
田江
陈妍希
唐聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Suzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Southeast University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Suzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd, Suzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical Southeast University
Priority to CN202011043346.1A priority Critical patent/CN112186802A/zh
Publication of CN112186802A publication Critical patent/CN112186802A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/002Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统,调度方法包括以下步骤:基于电力系统发电组成结构,构建具有互补发电特质的新能源发电聚合方;建立负荷匹配系数,对负荷曲线进行平滑优化;依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划,求解出负荷匹配系数最小情况下新能源聚合商实时出力;根据日内调度模型对发电端进行出力调整;根据实时调度模型对发电端进行出力微调。本发明多时间尺度滚动调度方法对具有互补特性的新能源进行聚合调度;考虑电力供需匹配度,优化负荷,并平抑常规能源机组出力波动;有效地增加了新能源消纳率,减少了弃风、弃光现象,同时减轻了电网对常规能源机组调度负担及调节成本。

Description

一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统
技术领域
本发明涉及动态经济调动领域,具体是一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统。
背景技术
2011年,我国已经成为世界二氧化碳排放第一大国,由于我国能源结构组成使得环境问题日益加重,新能源依据其清洁、可再生的特点受到了广泛重视。截止至2018年,全球累计风电装机容量达到591GW,全球累计光伏装机容量超过510GW,新能源机组近年来快速普及。然而,由于新能源机组出力具有不确定性、可控性低及消纳率差等因素,大规模新能源并网问题不容忽视。
新能源出力之间具有时间互补的特性。风机出力与风速有关,光伏机组出力受太阳辐射值和温度影响。因此,受限于风速、温度、光照,从季节的角度来看,风能在夏季出力较低,但太阳能极充沛;冬季风机出力较大,但光电机组出力极低,可见在季节方面,风机与光机具有良好的互补特性。从日时间的角度来看,晴天光伏出力较大,但风力较小;阴雨天光照不足,但具有较多的风量,可见各类天气均有出力较强的新能源机组。从小时的角度来看,白天光照相对充足,但风量较弱;夜间几乎无光照,但风量充沛。无论是季节尺度、日尺度亦或是小时尺度,风力发电机组与光伏发电机组均具有良好的出力互补特性,因此将风能与光能聚合统一调度较为合理,且对新能源进行优化调度可以为电力系统带来较好的环境效益。
由于风力发电机组及光伏发电机组具有出力不确定性,对其进行多时间尺度的动态优化调度是有必要的。由于各类新能源随季节、天气、小时的变化有很强的规律性,对其进行日前优化调度具有一定的实用价值,为了提升预测准确率,依次进行日内及实时调度计划,缩短时间尺度,增强了新能源并网后的适应性。
目前新能源机组的应用仅是以独立的个体为单位进行并网,并没有针对新能源之间特有的出力互补特性,对新能源机组进行聚合统一调度,同时针对弃风、弃光问题处理的较为简单,致使弃风、弃光现象始终未能得到改善。同时电力系统对新能源出力预测基本上是在单一时间尺度下,没有利用多时间尺度可以增强新能源出力预测准确率这一优势。本发明基于风力及光伏能源互补的特点,构建新能源聚合调度主体,建立负荷匹配系数,使负荷需求平滑化,以负荷匹配系数最小为目标,加大系统发电量与负荷需求量的匹配度,优化系统发电端出力调度。在此基础上,建立多时间尺度电力系统动态调度模型,提升新能源出力预测准确度,从而带来更高的负荷供需平衡,并降低常规能源机组出力波动,提升系统经济效益及环境效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统,对具有互补特性的新能源进行聚合调度;考虑电力供需匹配度,可以优化负荷,并平抑常规能源机组出力波动;有效地增加了新能源消纳率,减少了弃风、弃光现象,同时减轻了电网对常规能源机组调度负担及调节成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法,调度方法包括以下步骤:
S1:基于电力系统发电组成结构,构建具有互补发电特质的新能源发电聚合方,统一调度监管各类新能源机组出力;
S2:建立负荷匹配系数,对负荷曲线进行平滑优化;
S3:依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划,求解出负荷匹配系数最小情况下新能源聚合商实时出力;
S4:根据日内调度模型对发电端进行出力调整,维持日内优化负荷与日前优化负荷保持一致的前提下,常规能源机组运行调整状态、发电成本以及弃风、弃光情况;
S5:根据实时调度模型对发电端进行出力微调,求解出维持实时优化负荷与日内优化负荷保持一致的前提下,常规能源小机组微调出力、发电成本以及新能源端弃风、弃光情况。
进一步的,所述S1中:
将电力系统内风力发电机组及光伏发电机组聚合,根据其互补特性,形成新能源互补聚合模型;
新能源聚合商出力为风电机组和光电机组各时段出力之和,风电机组出力与该时段风速有关,光电机组出力受温度、太阳辐射值影响,新能源互补聚合模型为:
Px,t=Pw,t+Ps,t
Figure BDA0002707256480000031
Figure BDA0002707256480000032
进一步的,所述Px,t表示新能源聚合商时段t出力;Pw,t表示风电机组时段t出力;Ps,t表示光伏机组时段t出力;vin表示风电机组的切入风速;vr表示风电机组的额定风速;vout表示风电机组的切出风速;
Figure BDA0002707256480000043
为额定功率;Tnom、Snom为光伏电池温度参考值和太阳辐射参考值;
Figure BDA0002707256480000044
为光伏机组额定出力。
进一步的,所述S2中:
在对新能源互补聚合统一调度的基础上,设置负荷匹配系数,平滑负荷出力,增强负荷与发电端出力匹配程度,提升需求平衡率;
负荷匹配系数主要由三部分衡量:负荷波动程度、负荷波动标准差、负荷变化度;负荷匹配系数越小,表明负荷越平滑,电力供给量与需求量平衡程度越高;
Lε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
式中:Lε表示负荷匹配系数,c1、c2、c3为负荷波动程度Lα、负荷波动标准差Lf、负荷变化度Lγ对负荷匹配影响度权重值,随系统要求动态改变。
进一步的,所述负荷波动程度衡量了发电量与负荷电力需求偏差的波动程度,Lα越小表明新能源聚合出力与负荷曲线越接近,供需两侧匹配程度越高;
Figure BDA0002707256480000041
式中:PL,t表示负荷实时电力需求;PL,av为电力需求平均值;
负荷波动标准差衡量了负荷离散程度,负荷离散程度越小,表明系统电力需求波动越小,负荷越平滑,定义优化负荷Py,t来衡量电力负荷需求与新能源聚合商出力实时偏差;
Figure BDA0002707256480000042
Py,t=PL,t-Px,t
式中:Py,av为优化负荷平均值;
负荷变化度衡量电力需求一日最大变化范围,负荷变化度越小曲线越优化;
Figure BDA0002707256480000051
式中:Py,max表明优化负荷偏差最大值;Py,min表明优化负荷偏差最小值。
进一步的,所述S3中:
以24小时为调度周期,以15分钟为调度单位,依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划;考虑发电端出力利用率及经济成本,多优化目标为负荷匹配系数最小、常规能源运行成本最低;常规能源运行成本考虑发电成本及启动成本,在日前调度中,可以考虑大型发电机组的启停;
minLε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
Figure BDA0002707256480000052
式中:NG表示常规能源机组总数量;λg,t为二进制变量,表示常规发电机组g在时段t的启停状态,λg,t=1表示发电机组g在时段t运行,否则为停运;ag、bg、cg分别为常规机组发电的二次系数、一次系数及常数系数;Pg,t为发电机组g在时段t的出力;Qg为发电机组g启动一次的成本。
进一步的,所述日前调度中需要保证电力供需平衡,并对机组有功出力、爬坡能力、弃风弃光进行约束;
1)、功率平衡约束:
Figure BDA0002707256480000053
2)、机组有功出力约束:
Figure BDA0002707256480000054
3)、机组爬坡约束:
Figure BDA0002707256480000061
式中:
Figure BDA0002707256480000062
为机组滑坡,
Figure BDA0002707256480000063
为爬坡速率;
4)、弃风、弃光约束:
Figure BDA0002707256480000064
式中:ηw为最大弃风率;ηs为最大弃光率。
进一步的,所述S4中:
日内调度以4小时为调度周期,每4小时对发电端进行一次调度策略调整,将4小时分为16个时段,为了使日前调度与日内调度优化曲线具有更好的匹配度,避免对常规能源机组的调节出现大规模变动,因此将本时段的优化负荷与日前优化负荷一致设为调度目标,以此调节常规能源机组,并以常规机组调整策略时经济成本最小为另一优化目标;
Figure BDA0002707256480000065
Figure BDA0002707256480000066
式中:
Figure BDA0002707256480000067
表示发电机组g在日内调度中相对日前调度出力调整量;φg,t表示发电机组g在时段t单位出力调整成本;
根据日内调整的难度和经济成本,对新能源聚合商的弃风、弃光率进行约束,使日前计划中弃风、弃光较大的时段在日内调度中拥有更大的弃风、弃光上调阈值,增强新能源消纳率;
Figure BDA0002707256480000068
式中:
Figure BDA0002707256480000069
分别为日内调度弃风、弃光最大允许调整量;β1、β2分别为调整系数;
Figure BDA00027072564800000610
为日前计划弃风、弃光量;χ1、χ2为常数;
常规能源机组在日内调度中只调整启停时间小于调度周期的机组;
Figure BDA0002707256480000071
式中:Tg,on、Tg,off分别为机组g的启动、停运时间。
进一步的,所述S5中:
实时调度以15分钟为调度周期,对发电端进行出力调整,实时调度考虑调度速度、调度难度、调度经济性,以及日内调度的预测精度,对常规机组启停状态不进行更改,只对调整难度、成本较低的机组;
Figure BDA0002707256480000072
Figure BDA0002707256480000073
式中:
Figure BDA0002707256480000074
表示发电机组g在实时调度中相对日内调度出力调整量;
实时调度约束与日内调度策略的优化尺度不同,其余均一致;
Figure BDA0002707256480000075
式中:
Figure BDA0002707256480000076
分别为实时调度弃风、弃光最大允许调整量;β3、β4分别为调整系数;χ3、χ4为常数。
一种计及动态经济调度的多时间尺度滚动调度系统,所述调度系统包括可中断负荷响应度确定模块、电力系统供电多目标模型构建模块、改进NSGA-II求解Pareto前沿模块、熵TOPSIS法选择最优解模块,所述可中断负荷响应度确定模块采用用户i在价格c下负荷下降率的最大界限和最小界限之间均匀分配描述用户响应度;
所述电力系统供电多目标模型构建模块目标函数包括分布式电源主动控制成本、网络重构成本与可中断负荷成本,约束包括母线电压约束、负荷衰减率约束、功率平衡约束、发电机组出力约束、功率衰减成本约束和补偿价格约束;
所述改进NSGA-II求解Pareto前沿模块首先初始化电力系统基本参数,接下来获取初始种群,然后进行潮流计算,利用快速非支配分类计算拥挤距离,使用逐步淘汰策略形成父代种群,交叉、突变获得后代种群,计算最大供电容量和主动控制成本,将当前种群与子代繁殖种群组合,保留精英选择下一次迭代的父群体,更新Pareto前沿;
所述熵TOPSIS法选择最优解模块首先计算Pareto解集熵权,用算子的主观权重修正权重系数,建立加权归一化评价矩阵,确定最好、最坏情况,计算Pareto与最差情况相似的阈度,选择最优解。
本发明的有益效果:
1、本发明多时间尺度滚动调度方法对具有互补特性的新能源进行聚合调度;
2、本发明多时间尺度滚动调度方法考虑电力供需匹配度,可以优化负荷,并平抑常规能源机组出力波动;
3、本发明多时间尺度滚动调度方法有效地增加了新能源消纳率,减少了弃风、弃光现象,同时减轻了电网对常规能源机组调度负担及调节成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明多时间尺度滚动调度方法算法流程图;
图2是本发明IEEE 33节点系统简化结构示意图;
图3是本发明多时间尺度动态调度框架示意图;
图4是本发明多时间尺度负荷预测曲线示意图;
图5是本发明多时间尺度风电出力预测曲线示意图;
图6是本发明多时间尺度光伏出力预测曲线示意图;
图7是本发明多时间尺度弃风功率预测曲线示意图;
图8是本发明多时间尺度调度结果示意图;
图9是本发明调度系统流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
以IEEE 33节点互联电网系统为示例,根据发电端组成结构进行新能源聚合调度,优化负荷实时数据,对发电端制定日前、日内、实时多时间尺度动态经济调度,并滚动修正。
一种动态经济调动的多时间尺度滚动调度系统,所述调度系统包括可中断负荷响应度确定模块、电力系统供电多目标模型构建模块、改进NSGA-II求解Pareto前沿模块、熵TOPSIS法选择最优解模块,所述可中断负荷响应度确定模块采用用户i在价格c下负荷下降率的最大界限和最小界限之间均匀分配描述用户响应度。
所述电力系统供电多目标模型构建模块目标函数包括分布式电源主动控制成本、网络重构成本与可中断负荷成本,约束包括母线电压约束、负荷衰减率约束、功率平衡约束、发电机组出力约束、功率衰减成本约束和补偿价格约束。
所述改进NSGA-II求解Pareto前沿模块首先初始化电力系统基本参数,接下来获取初始种群,然后进行潮流计算,利用快速非支配分类计算拥挤距离,使用逐步淘汰策略形成父代种群,交叉、突变获得后代种群,计算最大供电容量和主动控制成本,将当前种群与子代繁殖种群组合,保留精英选择下一次迭代的父群体,更新Pareto前沿。
所述熵TOPSIS法选择最优解模块首先计算Pareto解集熵权,用算子的主观权重修正权重系数,建立加权归一化评价矩阵,确定最好、最坏情况,计算Pareto与最差情况相似的阈度,选择最优解。
一种计及动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法,调度方法包括以下步骤:
S1:基于电力系统发电组成结构,构建具有互补发电特质的新能源发电聚合方,统一调度监管各类新能源机组出力;
将电力系统内风力发电机组及光伏发电机组聚合,根据其互补特性,形成新能源互补聚合模型。
新能源聚合商出力为风电机组和光电机组各时段出力之和,风电机组出力与该时段风速有关,光电机组出力受温度、太阳辐射值影响,新能源互补聚合模型为:
Px,t=Pw,t+Ps,t
Figure BDA0002707256480000101
Figure BDA0002707256480000102
式中:Px,t表示新能源聚合商时段t出力;Pw,t表示风电机组时段t出力;Ps,t表示光伏机组时段t出力;vin表示风电机组的切入风速;vr表示风电机组的额定风速;vout表示风电机组的切出风速;
Figure BDA0002707256480000113
为额定功率;Tnom、Snom为光伏电池温度参考值和太阳辐射参考值;
Figure BDA0002707256480000114
为光伏机组额定出力。
S2:建立负荷匹配系数,对负荷曲线进行平滑优化,增强发电端出力与需求负荷之间的匹配效果;
在对新能源互补聚合统一调度的基础上,设置负荷匹配系数,平滑负荷出力,增强负荷与发电端出力匹配程度,提升需求平衡率。
负荷匹配系数主要由三部分衡量:负荷波动程度、负荷波动标准差、负荷变化度;负荷匹配系数越小,表明负荷越平滑,电力供给量与需求量平衡程度越高。
Lε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
式中:Lε表示负荷匹配系数,c1、c2、c3为负荷波动程度Lα、负荷波动标准差Lf、负荷变化度Lγ对负荷匹配影响度权重值,随系统要求动态改变。
负荷波动程度衡量了发电量与负荷电力需求偏差的波动程度,Lα越小表明新能源聚合出力与负荷曲线越接近,供需两侧匹配程度越高。
Figure BDA0002707256480000111
式中:PL,t表示负荷实时电力需求;PL,av为电力需求平均值。
负荷波动标准差衡量了负荷离散程度,负荷离散程度越小,表明系统电力需求波动越小,负荷越平滑,定义优化负荷Py,t来衡量电力负荷需求与新能源聚合商出力实时偏差。
Figure BDA0002707256480000112
Py,t=PL,t-Px,t
式中:Py,av为优化负荷平均值。
负荷变化度衡量电力需求一日最大变化范围,负荷变化度越小曲线越优化。
Figure BDA0002707256480000121
式中:Py,max表明优化负荷偏差最大值;Py,min表明优化负荷偏差最小值。
S3:依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划,求解出负荷匹配系数最小情况下新能源聚合商实时出力;
以24小时为调度周期,以15分钟为调度单位,依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划。考虑发电端出力利用率及经济成本,多优化目标为负荷匹配系数最小、常规能源运行成本最低。常规能源运行成本考虑发电成本及启动成本,在日前调度中,可以考虑大型发电机组的启停。
minLε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
Figure BDA0002707256480000122
式中:NG表示常规能源机组总数量;λg,t为二进制变量,表示常规发电机组g在时段t的启停状态,λg,t=1表示发电机组g在时段t运行,否则为停运;ag、bg、cg分别为常规机组发电的二次系数、一次系数及常数系数;Pg,t为发电机组g在时段t的出力;Qg为发电机组g启动一次的成本。
日前调度中需要保证电力供需平衡,并对机组有功出力、爬坡能力、弃风弃光进行约束。
1)、功率平衡约束:
Figure BDA0002707256480000123
2)、机组有功出力约束:
Figure BDA0002707256480000131
3)、机组爬坡约束:
Figure BDA0002707256480000132
式中:
Figure BDA0002707256480000133
为机组滑坡,
Figure BDA0002707256480000134
为爬坡速率。
4)、弃风、弃光约束:
Figure BDA0002707256480000135
式中:ηw为最大弃风率;ηs为最大弃光率。
S4:根据日内调度模型对发电端进行出力调整,维持日内优化负荷与日前优化负荷保持一致的前提下,常规能源机组运行调整状态、发电成本以及弃风、弃光情况;
日内调度以4小时为调度周期,每4小时对发电端进行一次调度策略调整,将4小时分为16个时段,为了使日前调度与日内调度优化曲线具有更好的匹配度,避免对常规能源机组的调节出现大规模变动,因此将本时段的优化负荷与日前优化负荷一致设为调度目标,以此调节常规能源机组,并以常规机组调整策略时经济成本最小为另一优化目标。
Figure BDA0002707256480000136
Figure BDA0002707256480000137
式中:
Figure BDA0002707256480000138
表示发电机组g在日内调度中相对日前调度出力调整量;φg,t表示发电机组g在时段t单位出力调整成本。
根据日内调整的难度和经济成本,对新能源聚合商的弃风、弃光率进行约束,使日前计划中弃风、弃光较大的时段在日内调度中拥有更大的弃风、弃光上调阈值,增强新能源消纳率。
Figure BDA0002707256480000141
式中:
Figure BDA0002707256480000142
分别为日内调度弃风、弃光最大允许调整量;β1、β2分别为调整系数;
Figure BDA0002707256480000143
为日前计划弃风、弃光量;χ1、χ2为常数。
常规能源机组在日内调度中只调整启停时间小于调度周期的机组。
Figure BDA0002707256480000144
式中:Tg,on、Tg,off分别为机组g的启动、停运时间。
S5:根据实时调度模型对发电端进行出力微调,求解出维持实时优化负荷与日内优化负荷保持一致的前提下,常规能源小机组微调出力、发电成本以及新能源端弃风、弃光情况;
实时调度以15分钟为调度周期,对发电端进行出力调整,实时调度考虑调度速度、调度难度、调度经济性,以及日内调度的预测精度,对常规机组启停状态不进行更改,只对调整难度、成本较低的机组。
Figure BDA0002707256480000145
Figure BDA0002707256480000146
式中:
Figure BDA0002707256480000147
表示发电机组g在实时调度中相对日内调度出力调整量。
实时调度约束与日内调度策略的优化尺度不同,其余均一致。
Figure BDA0002707256480000148
式中:
Figure BDA0002707256480000149
分别为实时调度弃风、弃光最大允许调整量;β3、β4分别为调整系数;χ3、χ4为常数。
IEEE 33节点互联电网系统发电机组及负荷进行多时间尺度优化调度,验证多时间尺度出力预测的准确性。图4为多时间尺度优化负荷预测曲线,结果表明,多时间尺度动态滚动调度下,调度时间周期越短预测精度越高,如图5、图6所示,多时间尺度风电、光伏出力预测曲线,结果表明,多时间尺度动态滚动调度后,实时调度预测值与风电实际出力值匹配度较高。
在日内计划及实时计划中,如图7所示,对日前计划中弃风弃光现象较重的时段进行约束上调修正,增强了风光消纳率,同时平抑了常规机组出力波动。
综合多时间尺度优化调度结果,对全网电力供需状况进行比较分析,可见滚动修正后,常规能源机组出力较为平缓,无较大波动,仅在新能源聚合体出力较弱时段出现凸起。新能源聚合商出力对负荷需求量具有较好的匹配度。
如图8所示,通过电网系统算例仿真和分析可以看出,对具有互补特性的新能源进行聚合调度,并考虑电力供需匹配度,可以优化负荷,并平抑常规能源机组出力波动。多时间尺度滚动优化有效地增加了新能源消纳率,减少了弃风、弃光现象,同时减轻了电网对常规能源机组调度负担及调节成本。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法,其特征在于,调度方法包括以下步骤:
S1:基于电力系统发电组成结构,构建具有互补发电特质的新能源发电聚合方,统一调度监管各类新能源机组出力;
S2:建立负荷匹配系数,对负荷曲线进行平滑优化;
S3:依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划,求解出负荷匹配系数最小情况下新能源聚合商实时出力;
S4:根据日内调度模型对发电端进行出力调整,维持日内优化负荷与日前优化负荷保持一致的前提下,常规能源机组运行调整状态、发电成本以及弃风、弃光情况;
S5:根据实时调度模型对发电端进行出力微调,求解出维持实时优化负荷与日内优化负荷保持一致的前提下,常规能源小机组微调出力、发电成本以及新能源端弃风、弃光情况。
2.根据权利要求1所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述S1中:
将电力系统内风力发电机组及光伏发电机组聚合,根据其互补特性,形成新能源互补聚合模型;
新能源聚合商出力为风电机组和光电机组各时段出力之和,风电机组出力与该时段风速有关,光电机组出力受温度、太阳辐射值影响,新能源互补聚合模型为:
Px,t=Pw,t+Ps,t
Figure FDA0002707256470000021
Figure FDA0002707256470000022
3.根据权利要求2所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述Px,t表示新能源聚合商时段t出力;Pw,t表示风电机组时段t出力;Ps,t表示光伏机组时段t出力;vin表示风电机组的切入风速;vr表示风电机组的额定风速;vout表示风电机组的切出风速;
Figure FDA0002707256470000024
为额定功率;Tnom、Snom为光伏电池温度参考值和太阳辐射参考值;
Figure FDA0002707256470000023
为光伏机组额定出力。
4.根据权利要求1所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述S2中:
在对新能源互补聚合统一调度的基础上,设置负荷匹配系数,平滑负荷出力,增强负荷与发电端出力匹配程度,提升需求平衡率;
负荷匹配系数主要由三部分衡量:负荷波动程度、负荷波动标准差、负荷变化度;负荷匹配系数越小,表明负荷越平滑,电力供给量与需求量平衡程度越高;
Lε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
式中:Lε表示负荷匹配系数,c1、c2、c3为负荷波动程度Lα、负荷波动标准差Lf、负荷变化度Lγ对负荷匹配影响度权重值,随系统要求动态改变。
5.根据权利要求4所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述负荷波动程度衡量了发电量与负荷电力需求偏差的波动程度,Lα越小表明新能源聚合出力与负荷曲线越接近,供需两侧匹配程度越高;
Figure FDA0002707256470000031
式中:PL,t表示负荷实时电力需求;PL,av为电力需求平均值;
负荷波动标准差衡量了负荷离散程度,负荷离散程度越小,表明系统电力需求波动越小,负荷越平滑,定义优化负荷Py,t来衡量电力负荷需求与新能源聚合商出力实时偏差;
Figure FDA0002707256470000032
Py,t=PL,t-Px,t
式中:Py,av为优化负荷平均值;
负荷变化度衡量电力需求一日最大变化范围,负荷变化度越小曲线越优化;
Figure FDA0002707256470000033
式中:Py,max表明优化负荷偏差最大值;Py,min表明优化负荷偏差最小值。
6.根据权利要求1所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述S3中:
以24小时为调度周期,以15分钟为调度单位,依据优化负荷最大匹配原则对发电商出力制定日前计划;考虑发电端出力利用率及经济成本,多优化目标为负荷匹配系数最小、常规能源运行成本最低;常规能源运行成本考虑发电成本及启动成本,在日前调度中,可以考虑大型发电机组的启停;
minLε=c1Lα+c2Lf+c3Lγ
Figure FDA0002707256470000034
式中:NG表示常规能源机组总数量;λg,t为二进制变量,表示常规发电机组g在时段t的启停状态,λg,t=1表示发电机组g在时段t运行,否则为停运;ag、bg、cg分别为常规机组发电的二次系数、一次系数及常数系数;Pg,t为发电机组g在时段t的出力;Qg为发电机组g启动一次的成本。
7.根据权利要求6所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述日前调度中需要保证电力供需平衡,并对机组有功出力、爬坡能力、弃风弃光进行约束;
1)、功率平衡约束:
Figure FDA0002707256470000041
2)、机组有功出力约束:
Figure FDA0002707256470000042
3)、机组爬坡约束:
Figure FDA0002707256470000043
式中:
Figure FDA0002707256470000044
为机组滑坡,
Figure FDA0002707256470000045
为爬坡速率;
4)、弃风、弃光约束:
Figure FDA0002707256470000046
式中:ηw为最大弃风率;ηs为最大弃光率。
8.根据权利要求1所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述S4中:
日内调度以4小时为调度周期,每4小时对发电端进行一次调度策略调整,将4小时分为16个时段,为了使日前调度与日内调度优化曲线具有更好的匹配度,避免对常规能源机组的调节出现大规模变动,因此将本时段的优化负荷与日前优化负荷一致设为调度目标,以此调节常规能源机组,并以常规机组调整策略时经济成本最小为另一优化目标;
Figure FDA0002707256470000047
Figure FDA0002707256470000051
式中:
Figure FDA0002707256470000052
表示发电机组g在日内调度中相对日前调度出力调整量;φg,t表示发电机组g在时段t单位出力调整成本;
根据日内调整的难度和经济成本,对新能源聚合商的弃风、弃光率进行约束,使日前计划中弃风、弃光较大的时段在日内调度中拥有更大的弃风、弃光上调阈值,增强新能源消纳率;
Figure FDA0002707256470000053
式中:
Figure FDA0002707256470000054
分别为日内调度弃风、弃光最大允许调整量;β1、β2分别为调整系数;
Figure FDA0002707256470000055
为日前计划弃风、弃光量;χ1、χ2为常数;
常规能源机组在日内调度中只调整启停时间小于调度周期的机组;
Figure FDA0002707256470000056
式中:Tg,on、Tg,off分别为机组g的启动、停运时间。
9.根据权利要求1所述的动态经济调动方法,其特征在于,所述S5中:
实时调度以15分钟为调度周期,对发电端进行出力调整,实时调度考虑调度速度、调度难度、调度经济性,以及日内调度的预测精度,对常规机组启停状态不进行更改,只对调整难度、成本较低的机组;
Figure FDA0002707256470000057
Figure FDA0002707256470000058
式中:
Figure FDA0002707256470000059
表示发电机组g在实时调度中相对日内调度出力调整量;
实时调度约束与日内调度策略的优化尺度不同,其余均一致;
Figure FDA0002707256470000061
式中:
Figure FDA0002707256470000062
分别为实时调度弃风、弃光最大允许调整量;β3、β4分别为调整系数;χ3、χ4为常数。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的动态经济调动系统的调度系统,所述调度系统包括可中断负荷响应度确定模块、电力系统供电多目标模型构建模块、改进NSGA-II求解Pareto前沿模块、熵TOPSIS法选择最优解模块,其特征在于,所述可中断负荷响应度确定模块采用用户i在价格c下负荷下降率的最大界限和最小界限之间均匀分配描述用户响应度;
所述电力系统供电多目标模型构建模块目标函数包括分布式电源主动控制成本、网络重构成本与可中断负荷成本,约束包括母线电压约束、负荷衰减率约束、功率平衡约束、发电机组出力约束、功率衰减成本约束和补偿价格约束;
所述改进NSGA-II求解Pareto前沿模块首先初始化电力系统基本参数,接下来获取初始种群,然后进行潮流计算,利用快速非支配分类计算拥挤距离,使用逐步淘汰策略形成父代种群,交叉、突变获得后代种群,计算最大供电容量和主动控制成本,将当前种群与子代繁殖种群组合,保留精英选择下一次迭代的父群体,更新Pareto前沿;
所述熵TOPSIS法选择最优解模块首先计算Pareto解集熵权,用算子的主观权重修正权重系数,建立加权归一化评价矩阵,确定最好、最坏情况,计算Pareto与最差情况相似的阈度,选择最优解。
CN202011043346.1A 2020-09-28 2020-09-28 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统 Withdrawn CN112186802A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011043346.1A CN112186802A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011043346.1A CN112186802A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112186802A true CN112186802A (zh) 2021-01-05

Family

ID=73946628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011043346.1A Withdrawn CN112186802A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112186802A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112927095A (zh) * 2021-01-11 2021-06-08 东北电力大学 一种电热联合系统多时间尺度协调调度方法
CN113113931A (zh) * 2021-04-19 2021-07-13 国网湖南省电力有限公司 风光水联合发电系统的规划调度方法
CN113346487A (zh) * 2021-06-09 2021-09-03 国网吉林省电力有限公司 一种基于多源互补的源荷匹配方法、系统及设备
CN113381399A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 浙江大学 一种兼顾电网安全和新能源消纳的负荷调度方法及装置
CN115189371A (zh) * 2022-08-03 2022-10-14 东南大学溧阳研究院 一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106992556A (zh) * 2017-05-24 2017-07-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于混合电源多时间尺度互补的优化调度方法
CN108039731A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 南京工程学院 一种基于解空间分析且含风电的多目标三阶段调度方法
CN109214593A (zh) * 2018-10-19 2019-01-15 天津大学 一种主动配电网供电能力多目标评价方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106992556A (zh) * 2017-05-24 2017-07-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于混合电源多时间尺度互补的优化调度方法
CN108039731A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 南京工程学院 一种基于解空间分析且含风电的多目标三阶段调度方法
CN109214593A (zh) * 2018-10-19 2019-01-15 天津大学 一种主动配电网供电能力多目标评价方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张节潭等: "含风电场的电力系统随机生产模拟", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112927095A (zh) * 2021-01-11 2021-06-08 东北电力大学 一种电热联合系统多时间尺度协调调度方法
CN112927095B (zh) * 2021-01-11 2022-04-15 东北电力大学 一种电热联合系统多时间尺度协调调度方法
CN113113931A (zh) * 2021-04-19 2021-07-13 国网湖南省电力有限公司 风光水联合发电系统的规划调度方法
CN113381399A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 浙江大学 一种兼顾电网安全和新能源消纳的负荷调度方法及装置
CN113346487A (zh) * 2021-06-09 2021-09-03 国网吉林省电力有限公司 一种基于多源互补的源荷匹配方法、系统及设备
CN115189371A (zh) * 2022-08-03 2022-10-14 东南大学溧阳研究院 一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法
CN115189371B (zh) * 2022-08-03 2023-04-07 东南大学溧阳研究院 基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112186802A (zh) 一种动态经济调度的多时间尺度滚动调度方法及其系统
WO2021098352A1 (zh) 一种考虑电动汽车充电站选址定容的主动配电网规划模型的建立方法
CN107528345B (zh) 一种多时间尺度的网源荷储协调控制方法
CN102694391B (zh) 风光储联合发电系统日前优化调度方法
CN110365013B (zh) 一种光热-光伏-风电联合发电系统的容量优化方法
CN112465181A (zh) 一种支持源-网-荷-储多元泛在协调的两阶段优化调度方法
CN109345019A (zh) 一种基于改进粒子群算法的微电网经济调度优化策略
CN110796373B (zh) 面向风电消纳的多阶段场景生成电热系统优化调度方法
CN110991773A (zh) 一种面向风电消纳的两阶段源荷储优化调度方法
CN112583017A (zh) 考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法及系统
CN105868499B (zh) 一种含风光储的电动汽车充电站容量配比方法
Zhang et al. Multi-objective day-ahead optimal scheduling of isolated microgrid considering flexibility
CN108808737A (zh) 促进可再生分布式电源消纳的主动配电网优化调度方法
CN110829408A (zh) 基于发电成本约束的计及储能电力系统的多域调度方法
CN116231765B (zh) 一种虚拟电厂出力控制方法
Rossi et al. Real-time optimization of the battery banks lifetime in hybrid residential electrical systems
CN107565880B (zh) 优化型风光互补混合发电系统
CN106096807A (zh) 一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法
CN114154790A (zh) 基于需量管理和柔性负荷的工业园区光储容量配置方法
CN114530877A (zh) 一种配电网分布式光伏消纳方法
CN112613656A (zh) 一种基于鱼群算法的家庭用电需求响应优化系统
CN115940284B (zh) 一种考虑分时电价的新能源制氢系统的运行控制策略
CN116667337A (zh) 一种基于配网优化调度的柔性负荷聚合建模方法
CN110601233A (zh) 一种电力系统中储能电站的调峰调度方法
Han et al. Analysis of economic operation model for virtual power plants considering the uncertainties of renewable energy power generation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210105

WW01 Invention patent application withdrawn after publication