基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力P凈空；(2)光伏發(fā)電接納能力計(jì)算；(3)判斷光伏發(fā)電是否處于受限時(shí)段；(4)對(duì)受限時(shí)段的光伏電站功率進(jìn)行優(yōu)化分配；(5)輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計(jì)劃。本發(fā)明提供的基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，用于指導(dǎo)光伏發(fā)電的調(diào)度，從而提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平以及系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力，以減少光伏發(fā)電的受限電量，提高光伏發(fā)電利用率。
【專利說明】基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行本質(zhì)上要求發(fā)電與負(fù)荷需求之間必須時(shí)刻保持平衡。電力系統(tǒng)如果不能進(jìn)行有效控制而出現(xiàn)供需失衡，將影響負(fù)荷的可靠用電甚至可能引起系統(tǒng)大范圍的事故。
[0003]光伏發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了非常大的影響，系統(tǒng)中其他穩(wěn)定電源必須像跟蹤負(fù)荷一樣，跟隨光伏發(fā)電的出力波動(dòng)而波動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)中光伏發(fā)電穿透功率較小時(shí)，其出力對(duì)系統(tǒng)的影響比較小。但是，當(dāng)光伏發(fā)電穿透功率較大時(shí)，其出力的大范圍波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案產(chǎn)生非常大的影響，傳統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案必須做出調(diào)整才能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0004]在沒有光伏發(fā)電并網(wǎng)的系統(tǒng)中，電網(wǎng)調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，對(duì)各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃和安排，提出各發(fā)電廠的日發(fā)電計(jì)劃。大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)后，如果仍然只按負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線安排發(fā)電計(jì)劃，將不能滿足光伏發(fā)電出力的大范圍波動(dòng)特性。大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行問題是光伏發(fā)電裝機(jī)比例較大的電網(wǎng)都面臨的難題。為了應(yīng)對(duì)光伏發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性和不可隨意控制性，電力系統(tǒng)在運(yùn)行中必須考慮留有足夠的備用電源和調(diào)峰容量，以保證光伏發(fā)電出力不足時(shí)能夠正常向用戶供電，這必將造成系統(tǒng)備用容量增大；而在光伏發(fā)電出力大、而負(fù)荷不足時(shí)，又必須采取降低火電機(jī)組出力的方式來保證供需平衡，這不僅增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)還會(huì)給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。因此，隨著光伏發(fā)電裝機(jī)容量的增加，其并網(wǎng)后的調(diào)度運(yùn)行成為迫不及待需要解決的問題，只有光伏發(fā)電參與系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行才能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[0005]光伏發(fā)電的調(diào)度運(yùn)行依賴于光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)，由于光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)主要依賴于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，受數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的影響，光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果精度偏低。受預(yù)測(cè)精度的影響，光伏發(fā)電功率還未能準(zhǔn)確納入系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中不能優(yōu)先考慮光伏發(fā)電，致使實(shí)際運(yùn)行中光伏發(fā)電功率受限電量比較多，不利于清潔能源的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，用于指導(dǎo)光伏發(fā)電的調(diào)度，從而提供系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平以及系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力，以減少光伏發(fā)電的受限電量，提高光伏發(fā)電利用率。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟:
[0008](I).根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力P.；[0009](2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計(jì)算；
[0010](3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時(shí)段；
[0011](4).對(duì)受限功率進(jìn)行優(yōu)化分配；
[0012](5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計(jì)劃。
[0013]本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
[0014]本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計(jì)算并建立近地面瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度與大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系式模型。
[0015]本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計(jì)劃曲線PirtHt，需對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力進(jìn)行判斷。
[0016]本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測(cè)值、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、機(jī)組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計(jì)算公式為:
[0017]P調(diào)峰受限下光伏發(fā)電最大接納能力=P總負(fù)荷預(yù)測(cè)+Ρ聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃—P常規(guī)機(jī)組最小出力—ACE—P備用容量(I) [0018]式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
[0019]本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電
最大接納能力P光伏發(fā)電最大接納能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P預(yù)測(cè)比較，右P光伏發(fā)電最大接納能力〉P預(yù)
?，則光伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入非限電時(shí)段，光伏發(fā)電計(jì)劃曲線為考慮預(yù)測(cè)值誤差和凈空出力的區(qū)
間帶，即P計(jì)劃值=(P麵_ σ )麗~min ((P麵+ σ )，P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力〈P Bi測(cè)，則光
伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入限電時(shí)段，光伏發(fā)電計(jì)劃曲線為最大值為、最小值為零的區(qū)
間帶，即P計(jì)劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
[0020]本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段，將受限功率限值、各光伏電站的功率預(yù)測(cè)值P., 1、預(yù)測(cè)不確定度σ i和凈空出力P#s, i作為功率分配方案的輸入，以功率受限時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測(cè)功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:

η
[0021]=
iCl)

η
[0022]s.t.Σ石W S P光汰發(fā)電最熱納能力

i=\
[0023]Pι (t) ^ P H|iij, i(3)
[0024]式中，Pi(t)為第i個(gè)光伏電站的輸出功率，Qi(PiU))為第i個(gè)光伏電站的限電電量。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，允許光伏電站參與到系統(tǒng)運(yùn)行中，通過協(xié)調(diào)光伏發(fā)電與常規(guī)電源的調(diào)度，使得在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高光伏發(fā)電消納能力；允許光伏電站能參與電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，包括允許功率波動(dòng)較大的光伏電站參與電網(wǎng)運(yùn)行；建立了光伏電站與調(diào)度中心的通信系統(tǒng)，將光伏電站上報(bào)的預(yù)計(jì)發(fā)電功率通過調(diào)度中心的協(xié)調(diào)安排后再下光伏電站執(zhí)行，以協(xié)調(diào)各光伏電站之間以及光伏電站與常規(guī)電源之間的電力調(diào)度；以充分利用光伏發(fā)電所發(fā)電量為原則，將光伏發(fā)電調(diào)度分為安全穩(wěn)定受限時(shí)段與安全穩(wěn)定非受限時(shí)段，兩個(gè)時(shí)段內(nèi)分別采用不同的方法調(diào)度光伏電站發(fā)電；允許光伏電站在一定范圍內(nèi)波動(dòng)運(yùn)行，能適應(yīng)光伏發(fā)電依賴太陽能資源波動(dòng)的需求，且規(guī)定波動(dòng)范圍有利于提高功率預(yù)測(cè)精度；在考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定約束的前提下優(yōu)先調(diào)度光伏發(fā)電，有利于提高電網(wǎng)安全性；將安全穩(wěn)定受限時(shí)段內(nèi)的受限功率優(yōu)化分配到各個(gè)光伏電站，減少了光伏發(fā)電受限電量，有利于提高電網(wǎng)消納光伏發(fā)電的能力；以光伏電站多發(fā)電為原則，增加系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法的流程示意圖。
[0027]圖2為光伏電站調(diào)度計(jì)劃區(qū)間形式。
[0028]圖3為方法中步驟3中判斷光伏發(fā)電是否處于受限時(shí)段的示意圖。
[0029]圖4為方法中步驟4對(duì)受限功率進(jìn)行優(yōu)化分配的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1所示，一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟:
[0031](I).根據(jù)光伏 發(fā)電凈空模型，得到凈空出力Pjfs ；
[0032](2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計(jì)算；
[0033](3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時(shí)段；
[0034](4).對(duì)受限功率進(jìn)行優(yōu)化分配；
[0035](5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計(jì)劃。
[0036]在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
[0037]所述凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計(jì)算并建立近地面瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度與大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系式模型。
[0038]在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計(jì)劃曲線Pittw,需對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力P力進(jìn)行判斷。
[0039]P光伏發(fā)電最大接納能力由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測(cè)值、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、機(jī)組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計(jì)算公式為:
[0040]Pi_受PI下嫌發(fā)電最大獅能力=P總負(fù)荷麵+Pr絡(luò)線M "P常麵組最小出力-ACE-P備賄量(I)
[0041]式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
[0042]在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電最大接納能力Pm發(fā)電最大_能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值Phm比較，若P.，則光伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入非限電時(shí)段，光伏發(fā)電計(jì)劃曲線為考慮預(yù)測(cè)值誤差和凈空出力的區(qū)間帶，即PirtHt= (P.-σ)麗~min ((P預(yù)測(cè)+ σ )?P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力〈P預(yù)測(cè)，則光伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入限電時(shí)段，光伏發(fā)
電計(jì)劃曲線為最大值為P光伏發(fā)電最大接納能力、最小值為零的區(qū)間帶，即P計(jì)劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
[0043]在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段，將受限功率限值
力、各光伏電站的功率預(yù)測(cè)值PH#U、預(yù)測(cè)不確定度σ i和凈空出力作為功率分配方案的輸入，以功率受限時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測(cè)功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:
【權(quán)利要求】
1.一種基于預(yù)測(cè)不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1).根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力Pifs; (2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計(jì)算； (3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時(shí)段； (4).對(duì)受限時(shí)段的光伏電站功率進(jìn)行優(yōu)化分配； (5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計(jì)劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述光伏發(fā)電凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計(jì)算并建立近地面瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度與大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系式模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計(jì)劃曲線PirtHt，需對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力進(jìn)行判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測(cè)值、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、機(jī)組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計(jì)算公式為: P調(diào)峰受限下光伏發(fā)電最大接納能力=P總負(fù)荷預(yù)測(cè)+ρ聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃—P常規(guī)機(jī)組最小出力_ace_p備用容量(I) 式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電最大接納能力P光伏發(fā)電最大接納能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P預(yù)測(cè)比較，若P光伏發(fā)電最大接納能力>Psm，則光伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入非限電時(shí)段，光伏發(fā)電計(jì)劃曲線為考慮預(yù)測(cè)值不確定度和凈空出力的區(qū)間帶，即P計(jì)劃值=(P麵_ σ )麗~min((P麵+ σ ), P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力< P預(yù)?，則光伏發(fā)電調(diào)度進(jìn)入限電時(shí)段，光伏發(fā)電計(jì)劃曲線為最大值為、最小值為零的區(qū)間帶，即P計(jì)劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段，將受限功率限值、各光伏電站的功率預(yù)測(cè)值P., 1、預(yù)測(cè)不確定度σ i和凈空出力P#s,i作為功率分配方案的輸入，以功率受限時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測(cè)功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:
η min/= ^^(/)(/))i (2)
η s.t.SP光ft發(fā)電最大接納能力⑴
i=l Pi (t) ^ P 預(yù)測(cè)，i(3) 式中，Pi(t)為第i個(gè)光伏電站的輸出功率，Qi(PiU))為第i個(gè)光伏電站的限電電量。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK104036337SQ201310236182
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】劉純, 黃越輝, 許曉艷, 王偉勝, 馬爍, 劉德偉, 李鵬, 禮曉飛, 付敏, 梁昌波, 高云峰, 唐林, 孫春飛, 鄭立永, 柴海棣, 王江元, 戴松霖, 田野, 李麗, 柳陽, 付亮, 劉延國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 中電普瑞張北風(fēng)電研究檢測(cè)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司