CN112350371B - 一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法及系统，方法包括数据收集预处理、风电场调度友好性评估、有功越限安全校正、经济性公平调度、自由发电调控、调度计划输出六个步骤，数据收集处理收集过去的风电场有功出力及调度命令数据，调度友好性评估确定调度友好系数。有功越限安全校正求得系统消纳裕度与使系统安全的可行风电场出力集合。经济性公平调度以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平。自由发电调控计算出各风电场出力可调整裕度，以最大可能降低弃风。本发明方法依据公平原则维护各风电场出力的利益，避免了多目标优化问题无可行解出现的问题，有助于提高风电的消纳水平。

Description

一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及分布式电源消纳，尤其涉及一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法及系统。

背景技术

近年来，我国可再生能源发电快速发展，计及风电的电力系统运行研究在国内越来越受到重视，并成为智能电网研究领域的关键问题之一。以风能为代表的新能源发电在世界范围内发展迅速，然而，风资源的强随机性、预测困难、反调峰等特点使得电网有功调度控制愈加困难。在进行风电场有功出力调度时，各个风电场之间也常出现利益冲突问题。如何在保证电网安全的前提下，最大程度利用风电资源，并维护各个风电场之间的公平竞争关系，激发风电场配合调度的积极性，已经成为目前各个风电基地所在电网面临的共同挑战之一。

调峰能力和断面安全是电网制约风电消纳的两大关键因素，保证系统安全性是风电调度实时控制的主要目标。在保证电网安全的基础上，如何充分利用已有风电资源，减少弃风损失，是风电调度实时控制的次要目标。系统内存在多个风电场参与调度控制，存在多种风电场控制策略组合能实现电网安全和最小弃风，如何选择一种对于各风电场尽可能公平的控制策略，是风电调度实时控制的另一重要目标。针对风电消纳的安全和经济性问题，已有许多学者进行了研究。现有的研究成果基本可以实现风电的安全消纳，弃电量也较低，具有较好的经济性。然而，一方面，风电调度需要兼顾电网安全和经济，是一个典型的多目标优化问题。若直接采用一个多目标规划模型进行决策，则可能遇到出现无可行解、导致系统无法正常运行等问题。另一方面，现有研究较少涉及多个风电场之间的调度公平性问题，这不利于激发各个风电场参与有功出力调度的积极性，阻碍了风电场并网功率波动、出力预测误差大、响应调度不及时等问题的解决。

针对上述问题，本发明提出了一种分阶段的风电场有功调度方法及系统，有助于在调度过程中公平维护各风电场的利益，提高各风电场新能源消纳水平，促进风电场积极配合调度，并可以实现分阶段求解满足系统运行安全、风电消纳经济性、风电场自由调控的可行解。

发明内容

本发明考虑了风电场出力调度时各风电场之间的公平性调度问题，提供了一种兼顾系统安全运行与经济公平调度的风电场分阶段有功调度方法及系统。

本发明的技术方案为：

一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：收集并预处理各风电场的原始历史数据。

步骤2：对各个风电场进行调度友好性评估，最终确定该风电场的调度友好系数。

步骤2.1：计算1min内各时段，各个风电场出力的功率波动率并求取平均值

步骤2.2：计算各个风电场的响应率与平均响应速度/>得到各风电场的总响应情况。

步骤2.3：计算各风电场的负载率，继而得到该风电场的预估准确影响因子。

步骤2.4：由上述所求的出力功率波动率、总响应情况、预估准确影响率得到各风电场的调度友好系数f_i ^w，作为后续公平调度的依据。

步骤3：对风电场进行有功功率的越限校正控制，辨别需要校正的断面及所需校正量，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与系统安全的可行风电场出力集合。

步骤3.1：计算各时刻电网的断面送出有功功率，并在不同情况下，与给定的有功上下限比较，评估电网可消纳风电裕度。

步骤3.2：计算得到各风电场的安全校正量ΔP_ci，对越限情况进行校正。转入步骤3.1，反复校正直到满足系统安全断面有功约束。

步骤3.3：对校正后各风电场的出力进行调整，使其满足各风电场的有功出力约束，得到安全调度后的各风电场计划出力值P′_it。

步骤3.4：综合自然满足断面约束的风电场出力情况与安全校正后满足断面约束的出力情况，得到总的风电场安全出力计划。

步骤4：进行考虑经济性与公平性的风电场出力调度。以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平，其中，调度公平通过调度友好系数来体现。

步骤4.1：以实现经济性最小弃风与公平调度的兼顾为优化目标，建立适应值公式。其中，第一项通过各风电场总弃风量体现调度的经济性，第二项通过各风电场响应调度的出力量与其调度友好系数关系式体现调度公平。

步骤4.2：采用粒子群算法求解上述优化问题。将步骤3.4得到风电场出力集合转变为调度粒子X^w[k]，选取初始调度粒子，并更新调度变更速度V^w[k]。

步骤4.3：根据步骤4.1中的适应值公式，计算粒子的适应值，并更新最优粒子位置及其对应的适应值F_best，适应值小者为优。

步骤4.4：更新粒子位置和变更速度。

步骤4.5：判断是否满足终止条件(迭代次数满足预设值)，若满足，则转入步骤4.6，否则跳转步骤4.3。

步骤4.6：根据最优粒子位置及其适应值，得到兼顾经济性与调度公平的风电场出力调度计划

步骤5：进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力调整值，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，但受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风。

步骤5.1：计算各风电场总调度量若/>说明经过前两个阶段的决策，电网依然有进一步消纳风电的能力，执行步骤5.2，否则跳转至步骤6。

步骤5.2：计算各风电场的自由发电调控量。

步骤5.3：以风电场容量作为最大发电能力，若则P_fit＝P_eit+ΔP_fit；否则取/>完成风电场分阶段有功调度。

步骤6：输出各风电场的有功调度计划。

一种基于公平原则的风光电分阶段有功调度系统，其特征是主要包含数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块、调度指令输出模块。参见附图，具体模块内容及对应功能、连接方式如下。

数据收集处理模块用于对过去的风电场有功出力及调度命令数据进行收集，并剔除异常数据，进行初步的预处理，为后续的友好系数评估提供参考数据。其输入数据为用户用电的历史原始数据，输出为处理后可用数据，连接到调度友好性评估模块与有功越限安全校正模块。

调度友好性评估模块用于对各个风电场参与调度的友好性进行评估，主要考虑并网功率波动、调度响应情况、调度响应速度、预估准确性四方面，最终确定该风电场的调度友好系数，为后续公平调度提供依据。其输入数据为数据收集处理模块的数据，输出调度友好系数到有功越限安全校正、经济性公平调度、自由发电调控模块三个模块。

有功越限安全校正模块用于对风电场进行有功功率的越限校正控制，辨别需要校正的断面及所需校正量，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与使系统安全的可行风电场出力集合，保证系统运行安全，方便进行后续经济性公平调度。其输入为数据收集模块的可用数据和调度友好性系数，输出可行风电场出力集合、系统消纳裕度到经济性公平调度模块。

经济性公平调度模块用于考虑经济性与公平性的风电场出力调度。其以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平。该模块采用改进的粒子群算法进行求解，输出兼顾经济性与调度公平的风电场出力调度计划到自由发电调控模块。

自由发电调控模块用于进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力可调整裕度，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，但受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风。其输出为最终的各风电场调度计划，连接到调度指令输出模块。

调度指令输出模块用于输出优化后的调度指令。

此外，该系统还包括电源单元、总控制单元，以保证整个系统的正常运行。

电源的输出端与总控制单元的输入端相连接，负责提供设备电能。

总控制中心输入与电源单元的输出相连，输出分别连到调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块与数据交互平台的受控端口，控制各模块的正常运转与数据处理启停。

数据交互平台为负荷预测系统中多个数据处理模块提供数据暂时存储的平台，其数字端口可实现双向传输，分别与数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块的双向数字端口连接。数据交互单元与各数据处理模块之间进行实时的数据传输与存储，在突然停电或设备故障等造成数据受损的情况下，可以快速还原各个数据处理模块中的数据，保障了该预测系统的安全性与可靠性。

本发明提供的技术方案的创新性及有益效果是：

(1)本发明在进行风电场有功出力调度时，对各个风电场的调度与响应历史记录进行了调度友好性评估，主要从并网功率波动、调度响应情况、调度响应速度、预估准确性四方面进行，确定了各个风电场的调度友好性系数。基于友好性系数的调度计划安排，优先保障友好性更高的风电场的经济利益，以此实现各风电场的公平调度，激发各风电场响应调度的积极性，有利于推动新能源消纳的平稳、顺利进行。

(2)本发明将有功调度决策过程划分为安全校正、经济公平调度、自由发电调控三个阶段，首先保证了电力系统的安全问题，并依据调度友好性系数进行了越限校正，提高了调峰能力；第二阶段经济公平调度则在考虑风电场经济性的同时，进一步体现了调度的公平性原则，优先保障调度友好风电场的电能消纳，激励各风电场参与调度的积极性；最后的风电场自由发电调控阶段结合系统的消纳裕度与各风电场的出力水平和友好程度，有助于进一步提升新能源消纳比率，减少预估出力误差带来的弃电损失影响。此外，将调度决策过程分为三个阶段进行，有助于解决由于输电或发电备用容量不足导致的决策模型无可行解问题，保证调度决策有解。

(3)本发明有别于原来只在弃风态下启动的方式，持续跟踪电网的风电接入状态，并利用全网AGC机组的下旋备裕度来消纳风电。在AGC下旋备裕度不足或者风电送出断面越限时，启动弃风控制以保障电网安全；在裕度充足且系统安全的前提下，尽可能使各风电场增大出力，提高新能源占比，并提高风电场有功功率出力的质量。

(4)本发明提出了考虑并网功率波动、预估偏差影响率等因素的友好调度系数，不仅有助于激发各风电场响应调度的积极性，还有助于推动各风电场开发利用新型技术方案，进一步提升并网功率平滑水平与预测精准度，对新能源发电的长久发展有所助力。

附图说明

图1为本发明提供的基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法流程图；

图2为本发明提供的基于公平原则的风电场分阶段有功调度系统结构图；

图3为本发明提供的调度友好性评估子模块图；

图4为本发明提供的有功越限安全校正子模块图；

图5为本发明提供的经济性公平调度子模块图；

图6为本发明提供的自由发电调控子模块图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在保证电网运行安全的前提下，在调度过程中尽可能保障各风发电场的利益，可以实现经济性良好的公平调度，进而激发各风电场参与新能源发电调度的积极性。为了实现这一目标，本发明提供了一种基于公平原则的风电分阶段有功调度方法及系统。所述方法包括数据收集预处理、风电场调度友好性评估、有功越限安全校正、经济性公平调度、自由发电调控等几个步骤。参见附图，详细的步骤内容如下所示。

步骤1：收集并预处理各风电场的原始历史数据，包括预估可产电有功功率、实际可产电有功功率、调度出力计划、实际出力有功功率、响应调度次数、总调度次数及对应时间等。

步骤2：对各个风电场进行调度友好性评估，主要从并网功率波动、调度响应情况、调度响应速度、预估准确性四方面进行，最终确定该风电场的调度友好系数。

步骤2.1：依据公式(1)计算1min内各时段，各个风电场出力的功率波动率并由公式(2)求取平均值/>

其中，ΔP_it为第i个风电场在t时段内的有功功率变化值，P_it为第i个风电场在t时刻的有功功率出力值，n为将1min细分的时间段数。

步骤2.2：依据公式(3)、(4)计算各个风电场的响应率依据公式(5)、(6)平均响应速度/>得到各风电场的总响应情况，其中，当5ms内响应出力达到调度计划的80％及以上时视为一次成功响应。

其中，C_Ti为该段时间内的总调度次数。

其中，为第i个风电场在第t段时间内的调度响应速度。

步骤2.3：计算各风电场的负载率，得到某时刻该风电场的预估准确影响因子，继而得到该风电场一段时间内的平均预估准确影响因子。详细公式分别如(7)、(8)、(9)所示。

其中，表示第i个风电场在t时刻的有功功率出力占全部风电场出力比重，/>表示第i个风电场在t时刻出力预估误差对调度的影响因子，/>表示第i个风电场在一段时间内的平均预估误差影响因子，/>表示第i个风电场在t时刻的实际可出力有功值，/>表示第i个风电场在t时刻的预估可出力有功值。

步骤2.4：依据公式(10)，由上述所求的出力功率波动率、总响应情况、预估准确影响率得到各风电场的调度友好系数f_i ^w，作为后续公平调度的依据。

步骤3：对风电场进行有功功率的越限校正控制，辨别需要校正的断面及所需校正量，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与系统安全的可行风电场出力集合，在确保系统安全的前提下保证后续决策的可行解存在。

步骤3.1：根据公式(11)，计算各时刻电网的断面送出有功功率，并与给定的有功上下限比较，评估电网可消纳风电裕度。当出现所示情况(1)、(2)时，电网可以继续消纳风电，系统安全，可由公式(12)、(13)得到消纳裕度；当出现所示情况(3)、(4)时，电网需要弃风以保证调峰安全，由公式(14)、(15)得到负消纳裕度，即弃电量；其它情况下，风电场出力保持不变。

(1)且/>

(2)且/>

(3)且/>

(4)且/>

其中，各个参数的含义见下表所示。

表1电网可消纳风电裕度计算用变量

步骤3.2：对越限情况进行校正。根据公式(16)，得到各风电场的安全校正量ΔP_ci。转入步骤3.1，反复校正直到满足系统安全断面有功约束。

步骤3.3：根据公式(17)，对校正后各风电场的出力进行调整，使其满足各风电场的有功出力约束，得到安全调度后的各风电场计划出力值P′_it。

步骤3.4：综合自然满足断面约束的风电场出力情况与安全校正后满足断面约束的出力情况，得到总的风电场安全出力计划。

步骤4：进行考虑经济性与公平性的风电场出力调度。以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平，其中，调度公平通过调度友好系数来体现。

步骤4.1：以实现经济性最小弃风与公平调度的兼顾为优化目标，建立如(18)所示的适应值公式。其中，第一项通过各风电场总弃风量体现调度的经济性，第二项通过各风电场响应调度的出力量与其调度友好系数关系式体现调度公平。在各风电场调度友好系数一定的情况下，友好系数大的风电场出力占比越大，则参数越大，第二项越小，越接近最优解。其中，W_e、W_r为权重系数，为了优化效果，一般有W_e可取值0.1,W_r可取值10.0。

W_e、W_r为权重系数，为t时刻第i个风电场的预估可出力有功值，P′_it为t时刻安全调度后的各风电场计划出力值，N^W为风电场的总数量，θ为量化风电场响应调度出力量与调度友好系数分配关系的参数，f_i为第i个风电场的调度友好系数。

步骤4.2：采用粒子群算法求解上述优化问题。将步骤3.4得到风电场出力集合转变为调度粒子X^w[k]，选取初始调度粒子，并依据公式(19)、(20)更新调度变更速度V^w[k]。

φ_j＝b*r_j+d (20)

其中，b是值为1.5的常数，r是均匀分布于(0,1)区间的随机数，d是值为0.5的常数，这三者的共同作用使得φ取值在(0.5,2)之间。ω为(0.4,0.9)内线性增长的惯性权值。

步骤4.3：根据步骤4.1中的适应值公式，计算粒子的适应值，并更新最优粒子位置及其对应的适应值F_best，适应值小者为优。

步骤4.4：根据公式(21)，更新粒子位置和变更速度。

X^k+1＝X^k+V^k+1 (21)

步骤4.5：判断是否满足终止条件(迭代次数满足预设值)，若满足，则转入步骤4.6，否则跳转步骤4.3。

步骤4.6：根据最优粒子位置及其适应值，由公式(22)得到兼顾经济性与调度公平的风电场出力调度计划

步骤5：进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力调整值，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，但受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风。

步骤5.1：由公式(23)计算各风电场总调度量若/>说明经过前两个阶段的决策，电网依然有进一步消纳风电的能力，执行步骤5.2，否则跳转至步骤6。

步骤5.2：按公式(24)，计算各风电场的自由发电调控量。

步骤5.3：以风电场容量作为最大发电能力，若则P_fit＝P_eit+ΔP_fit；否则取/>完成风电场分阶段有功调度。

ΔP^cap为风电场的消纳有功裕度，ΔP_fit为第i个风电场在t时刻的自由发电调控量，P_fit为第i个风电场在t时刻经自由发电调控后的发电量，P_eit为第i个风电场在t时刻经经济性公平调度后的发电量，为风电场最大发电出力有功量。

步骤6：输出各风电场的有功调度计划。

一种基于公平原则的风光电分阶段有功调度系统，主要包含数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块、调度指令输出模块。参见附图，具体模块内容及对应功能、连接方式如下。

数据收集处理模块用于对过去的风电场有功出力及调度命令数据进行收集，并剔除异常数据，进行初步的预处理，为后续的友好系数评估提供参考数据。其输入数据为用户用电的历史原始数据，输出为处理后可用数据，连接到调度友好性评估模块与有功越限安全校正模块。

调度友好性评估模块用于对各个风电场参与调度的友好性进行评估，主要考虑并网功率波动、调度响应情况、调度响应速度、预估准确性四方面，最终确定该风电场的调度友好系数，为后续公平调度提供依据。其输入数据为数据收集处理模块的数据，输出调度友好系数到有功越限安全校正、经济性公平调度、自由发电调控模块三个模块。

有功越限安全校正模块用于对风电场进行有功功率的越限校正控制，辨别需要校正的断面及所需校正量，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与使系统安全的可行风电场出力集合，保证系统运行安全，方便进行后续经济性公平调度。其输入为数据收集模块的可用数据和调度友好性系数，输出可行风电场出力集合、系统消纳裕度到经济性公平调度模块。

经济性公平调度模块用于考虑经济性与公平性的风电场出力调度。其以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平。该模块采用改进的粒子群算法进行求解，输出兼顾经济性与调度公平的风电场出力调度计划到自由发电调控模块。

自由发电调控模块用于进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力可调整裕度，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，但受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风。其输出为最终的各风电场调度计划，连接到调度指令输出模块。

调度指令输出模块用于输出优化后的调度指令。

此外，该系统还包括电源、总控制中心、数据交互模块，以保证整个系统的正常运行。

电源的输出端与总控制中心的输入端相连接，负责提供设备电能。

总控制中心输入与电源单元的输出相连，输出分别连到数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块、调度指令输出模块与数据交互平台的受控端口，控制各模块的正常运转与数据处理启停。

数据交互中心为负荷预测系统中多个数据处理模块提供数据暂时存储的平台，其数字端口可实现双向传输，分别与数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块的双向数字端口连接。数据交互平台与各数据处理模块之间进行实时的数据传输与存储，在突然停电或设备故障等造成数据受损的情况下，可以快速还原各个数据处理模块中的数据，保障了该预测系统的安全性与可靠性。

Claims (8)

1.一种基于公平原则的风电场分阶段有功调度方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：收集并预处理各风电场的原始历史数据；

步骤2：对各个风电场进行调度友好性评估，最终确定该风电场的调度友好系数；

步骤3：对风电场进行有功功率的越限校正控制，辨别需要校正的断面及所需校正量，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与系统安全的可行风电场出力集合；所述步骤3中对越限出力情况进行安全性校正时，确定各个风电场的安全校正量的具体计算步骤为：

(1)根据公式(11)，计算各时刻电网的断面送出有功功率，并与给定的有功上下限比较，评估电网可消纳风电裕度，当出现所示情况(a)、(b)时，电网可以继续消纳风电，系统安全，可由公式(12)、(13)得到消纳裕度；当出现所示情况(c)、(d)时，电网需要弃风以保证调峰安全，由公式(14)、(15)得到负消纳裕度，即弃电量；其它情况下，风电场出力保持不变，

(a)且/>

(b)且/>

(c)且/>

(d)且/>

其中，表示系统投入的AGC机组总容量，/>表示AGC下旋备死区下限，/>表示AGC下旋备死区上限，/>表示当前AGC下旋备，/>表示联络线有功实时值，/>表示联络线有功计划值，/>表示联络线有功控制死区，ΔP^cap表示风电场消纳有功裕度；

(2)根据公式(16)，得到各风电场的安全校正量ΔP_ci，转入步骤3.1，反复校正直到满足系统安全断面有功约束，

f_i为第i个风电场的调度友好系数；

步骤4：进行考虑经济性与公平性的风电场出力调度，以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平，其中，调度公平通过调度友好系数来体现；

步骤5：进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力调整值，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风，步骤5的具体步骤为：

步骤5.1：计算各风电场总调度量若/>说明经过前两个阶段的决策，电网依然有进一步消纳风/光电的能力，执行步骤5.2，否则跳转至步骤6；

步骤5.2：计算各风电场的自由发电调控量；

步骤5.3：以风/光电场容量作为最大发电能力，若则P_fit＝P_eit+ΔP_fit；否则取/>完成风电场分阶段有功调度；

ΔP^cap为风电场的消纳有功裕度，ΔP_fit为第i个风电场在t时刻的自由发电调控量，P_fit为第i个风电场在t时刻经自由发电调控后的发电量，P_eit为第i个风电场在t时刻经经济性公平调度后的发电量，为风电场最大发电出力有功量；

步骤6：输出各风电场的有功调度计划。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2的具体步骤为：

计算1min内各时段，各个风电场出力的功率波动率W_it ^w，并求取平均值

计算各个风电场的响应率与平均响应速度/>得到各风电场的总响应情况；

计算各风电场的负载率，继而得到该风电场的预估准确影响因子；

由所求的出力功率波动率、总响应情况、预估准确影响率得到各风电场的调度友好系数f_i ^w，作为后续公平调度的依据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的调度友好系数的计算公式为：

式中，表示各个风电场的响应率，/>表示各个风电场平均响应速度，/>表示各个风电场出力的功率波动率平均值，/>表示第i个风电场在一段时间内的平均预估误差影响因子。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3的具体步骤为：

步骤3.1：计算各时刻电网的断面送出有功功率，并在不同情况下，与给定的有功上下限比较，评估电网可消纳风电裕度；

步骤3.2：计算得到各风电场的安全校正量ΔP_ci，对越限情况进行校正，转入步骤3.1，反复校正直到满足系统安全断面有功约束；

步骤3.3：对校正后各风电场的出力进行调整，使其满足各风电场的有功出力约束，得到安全调度后的各风电场计划出力值P'_it；

步骤3.4：综合自然满足断面约束的风电场出力情况与安全校正后满足断面约束的出力情况，得到总的风电场安全出力计划。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4的具体步骤为：

步骤4.1：以实现经济性最小弃风与公平调度的兼顾为优化目标，建立适应值公式；

步骤4.2：采用粒子群算法求解上述优化目标的问题，将得到的风电场出力集合转变为调度粒子X^w[k]，选取初始调度粒子，并更新调度变更速度V^w[k]；

步骤4.3：根据步骤4.1中的适应值公式，计算粒子的适应值，并更新最优粒子位置及其对应的适应值F_best，适应值小者为优；

步骤4.4：更新粒子位置和变更速度；

步骤4.5：判断是否满足终止条件，若满足，则转入步骤4.6，否则跳转步骤4.3；

步骤4.6：根据最优粒子位置及其适应值，得到兼顾经济性与调度公平的风电场出力调度计划

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：适应值公式为：

其中，第一项通过各风电场总弃风量体现调度的经济性，第二项通过各风电场响应调度的出力量与其调度友好系数关系式体现调度公平，在各风电场调度友好系数一定的情况下，友好系数大的风电场出力占比越大，则参数越大，第二项越小，越接近最优解；

W_e、W_r为权重系数，为t时刻第i个风电场的预估可出力有功值，P'_it为t时刻安全调度后的各风电场计划出力值，N^W为风电场的总数量，θ为量化风电场响应调度出力量与调度友好系数分配关系的参数，f_i为第i个风电场的调度友好系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤5中，进行各风电场自由发电调控，计算各风电场出力调整值时，使用如下方式来实现，

(1)由公式(18)计算各风电场总调度量若/>说明经过前两个阶段的决策，电网依然有进一步消纳风/光电的能力，执行步骤(2)，否则跳转至步骤；

(2)按公式(19)，计算各风电场的自由发电调控量

8.一种基于公平原则的风电分阶段有功调度系统，其特征在于：包含以下模块：数据收集处理模块、调度友好性评估模块、有功越限安全校正模块、经济性公平调度模块、自由发电调控模块、调度指令输出模块以及电源、总控制中心、数据交互单元，

所述的数据收集处理模块用于对过去的风电场有功出力及调度命令数据进行收集，并剔除异常数据，进行初步的预处理，为后续的友好系数评估提供参考数据；

所述的调度友好性评估模块用于对各个风电场参与调度的友好性进行评估，最终确定该风电场的调度友好系数，为后续公平调度提供依据；

所述的有功越限安全校正模块用于对风电场进行有功功率的越限校正控制，对越限出力进行校正，求得系统消纳裕度与使系统安全的可行风电场出力集合；

对越限出力进行校正时，确定各个风电场的安全校正量的具体计算步骤为：

(1)根据公式(11)，计算各时刻电网的断面送出有功功率，并与给定的有功上下限比较，评估电网可消纳风电裕度，当出现所示情况(a)、(b)时，电网可以继续消纳风电，系统安全，可由公式(12)、(13)得到消纳裕度；当出现所示情况(c)、(d)时，电网需要弃风以保证调峰安全，由公式(14)、(15)得到负消纳裕度，即弃电量；其它情况下，风电场出力保持不变，

(a)且/>

(b)且/>

(c)且/>

(d)且/>

其中，表示系统投入的AGC机组总容量，/>表示AGC下旋备死区下限，/>表示AGC下旋备死区上限，/>表示当前AGC下旋备，/>表示联络线有功实时值，/>表示联络线有功计划值，/>表示联络线有功控制死区，ΔP^cap表示风电场消纳有功裕度；

(2)根据公式(16)，得到各风电场的安全校正量ΔP_ci，转入步骤3.1，反复校正直到满足系统安全断面有功约束，

f_i为第i个风电场的调度友好系数；

所述的经济性公平调度模块用于考虑经济性与公平性的风电场出力调度，其以最小总弃风量与调度友好系数为优化目标，争取减少弃风弃电并实现各风电场出力的调度公平；

所述的自由发电调控模块用于进行各风电场自由发电调控，计算出满足安全约束的各风电场出力可调整裕度，使风电场的最大出力可突破其预估最大出力值，但受限于其风电场容量，以最大可能降低弃风，具体步骤为：

步骤5.1：计算各风电场总调度量若/>说明经过前两个阶段的决策，电网依然有进一步消纳风/光电的能力，执行步骤5.2，否则跳转至步骤6；

步骤5.2：计算各风电场的自由发电调控量；

步骤5.3：以风/光电场容量作为最大发电能力，若则P_fit＝P_eit+ΔP_fit；否则取/>完成风电场分阶段有功调度；

ΔP^cap为风电场的消纳有功裕度，ΔP_fit为第i个风电场在t时刻的自由发电调控量，P_fit为第i个风电场在t时刻经自由发电调控后的发电量，P_eit为第i个风电场在t时刻经经济性公平调度后的发电量，为风电场最大发电出力有功量；

所述的调度指令输出模块用于输出优化后的调度指令。