專利名稱：一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
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。風(fēng)力發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，大規(guī)模風(fēng)力發(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，跟隨風(fēng)電的出力 波動(dòng)而波動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電與電力系統(tǒng)最大負(fù)荷之比比較小時(shí)，風(fēng)電出力對(duì)系統(tǒng)的影 響比較小，風(fēng)電出力的波動(dòng)和負(fù)荷波動(dòng)一樣，系統(tǒng)中其他穩(wěn)定電源可以跟隨負(fù)荷和風(fēng)電疊 加后的波動(dòng)。但是，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電出力與系統(tǒng)最大負(fù)荷之比比較大時(shí)，風(fēng)電出力的大范圍波動(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。在風(fēng)電裝機(jī)比重較大的電網(wǎng)，為維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)出現(xiàn)了 在小負(fù)荷時(shí)段限制風(fēng)電出力的現(xiàn)象，如在風(fēng)電裝機(jī)比例較高的內(nèi)蒙古和吉林省，在冬季供 熱期間，由于電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足導(dǎo)致風(fēng)電出力被限的情況時(shí)有發(fā)生，再如蒙東地區(qū)和西北 地區(qū)，因?yàn)殡娋W(wǎng)輸送能力不足導(dǎo)致風(fēng)電功率時(shí)有受限。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)引起的電力系統(tǒng)安 全穩(wěn)定問題、調(diào)峰、調(diào)頻等問題是目前制約我國風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的主要瓶頸之一。在沒有風(fēng)力發(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)模風(fēng)力發(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，將不能滿足風(fēng)力發(fā)電出力的大范圍波動(dòng)特性。大規(guī)模 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行問題是風(fēng)電裝機(jī)比例較大的電網(wǎng)都面臨的難題。為了應(yīng)對(duì)風(fēng)力發(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，以保證風(fēng)力發(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；而在風(fēng)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 風(fēng)力發(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，只有風(fēng)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)消納風(fēng)電的能力、提高 系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。風(fēng)電的調(diào)度運(yùn)行依賴于風(fēng)功率預(yù)測(cè)，由于風(fēng)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，風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果精度偏低。受預(yù)測(cè)精度的影響，風(fēng)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)先考慮風(fēng)電，致使實(shí)際運(yùn)行中風(fēng)電功 率受限電量比較多，不利于清潔能源的利用。因此，需要提供一種系統(tǒng)和方法，用于指導(dǎo)風(fēng)力發(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)消納風(fēng)電的能力，以減少風(fēng)力發(fā)電的受限電量，提高風(fēng)力發(fā)電利用率。
中國專利申請(qǐng)?zhí)?00820228501. 5，發(fā)明名稱一種風(fēng)電調(diào)度決策支持裝置，公開 號(hào)201369575，公開了一種風(fēng)電調(diào)度決策支持裝置，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電上網(wǎng)功率預(yù)測(cè)、風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn) 行電網(wǎng)調(diào)峰能力分析以及風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行電網(wǎng)安全決策支持系統(tǒng)三個(gè)功能，然而該裝置(1) 最終給出所有風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和上網(wǎng)功率，在風(fēng)電規(guī)模較小的電網(wǎng)尚可實(shí)現(xiàn)，在風(fēng)電規(guī) 模較大的電網(wǎng)所需處理數(shù)據(jù)量巨大，操作性不強(qiáng)。本專利采取了分層分級(jí)的方式，調(diào)度部門 只給出各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和上網(wǎng)功率，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和上網(wǎng)功率優(yōu)化在場(chǎng)站側(cè) 完成；( 沒有考慮預(yù)測(cè)誤差對(duì)調(diào)度決策的影響，本專利綜合考慮風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差和負(fù) 荷預(yù)測(cè)誤差制定備用容量，且在優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)功率分配時(shí)也考慮預(yù)測(cè)誤差的影響；C3)沒有 給出優(yōu)化分配風(fēng)電場(chǎng)出力和風(fēng)電機(jī)組出力的方案，本專題提出了風(fēng)電功率受限時(shí)段風(fēng)電場(chǎng) 發(fā)電功率優(yōu)化算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法，該方法用于包含風(fēng)電的電 力調(diào)度運(yùn)行方案決策中。該方法利用風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)曲線，通過計(jì)算系統(tǒng)調(diào)峰容量及安全 穩(wěn)定限額，將調(diào)度范圍內(nèi)風(fēng)電總出力分為受限時(shí)段調(diào)度和非受限時(shí)段調(diào)度，非受限時(shí)段調(diào) 度以預(yù)測(cè)發(fā)電曲線為依據(jù)，考慮預(yù)測(cè)發(fā)電的誤差范圍，受限時(shí)段以風(fēng)電場(chǎng)總限額及各風(fēng)電 場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電出力為約束，優(yōu)化分配各風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率限值，使得系統(tǒng)在滿足安全穩(wěn)定運(yùn) 行條件下最大能力消納風(fēng)電。風(fēng)電調(diào)度曲線將由風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電執(zhí)行，以幫助提高電網(wǎng)運(yùn)行安 全穩(wěn)定性，提高風(fēng)電消納能力，最大程度利用風(fēng)電。本發(fā)明的一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟第一步將風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果和調(diào)度中心風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果協(xié)調(diào)優(yōu)化，在 負(fù)荷高峰時(shí)取兩端預(yù)測(cè)值中的最小值參加優(yōu)化調(diào)度，在其他時(shí)刻，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩端預(yù)測(cè) 值之間的絕對(duì)差值，并在差值超出設(shè)定值時(shí)提供告警功能，此時(shí)調(diào)度員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，最終 得到綜合風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果；第二步根據(jù)得到的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果，與常規(guī)電源調(diào)度結(jié)合，綜合考慮系統(tǒng)調(diào)峰 和安全穩(wěn)定約束，若系統(tǒng)調(diào)峰受限或安全穩(wěn)定受限，風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入安全受限時(shí)段；若無調(diào)峰 受限和安全穩(wěn)定受限，風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入安全非受限時(shí)段；第三步風(fēng)電調(diào)度安全受限時(shí)段，根據(jù)受限功率限值、各風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)值與功率 預(yù)測(cè)誤差范圍，以風(fēng)電限電量最小為目標(biāo)，通過建立相關(guān)目標(biāo)和約束函數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化求解， 得到各風(fēng)電場(chǎng)功率分配結(jié)果，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為零到受限功率區(qū)間范圍內(nèi)。第四步風(fēng)電調(diào)度安全非受限時(shí)段，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為預(yù)測(cè)上報(bào)結(jié)果的士 σ麗誤 差區(qū)間內(nèi)；誤差ο根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度獲得，不同風(fēng)電場(chǎng)可采用不同的誤差ο。其中，網(wǎng)內(nèi)各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)向調(diào)度中心預(yù)報(bào)未來風(fēng)電發(fā)電功率曲線， 與調(diào)度中心風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果協(xié)調(diào)優(yōu)化后，綜合得出各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電功率曲 線PS3M，并與常規(guī)電源調(diào)度系統(tǒng)交互功率，使之滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，風(fēng)電調(diào)度系統(tǒng) 將協(xié)調(diào)后的各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線Pirtw下發(fā)各風(fēng)場(chǎng)執(zhí)行；風(fēng)電計(jì)劃曲線Pittw制定需首先判斷電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下風(fēng)電最大接 納能力Ρλ·± _λ，由調(diào)峰約束下風(fēng)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)峰約束下的風(fēng)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)峰受限下風(fēng)電最大接納能力=P總負(fù)荷預(yù)測(cè)+P聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃常規(guī)機(jī)組最小出力_卩備用容量(1)得到電網(wǎng)風(fēng)電最大接納能力P大接納能力后，和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值Phm比較，若P風(fēng)電 最大接納能力> P預(yù)測(cè)，則風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入非限電時(shí)段，風(fēng)電計(jì)劃曲線為預(yù)測(cè)值誤差帶范圍內(nèi)，即P計(jì) 劃值=(ρ預(yù)測(cè)_σ) ■ (ρ預(yù)測(cè)+σ) ■；胃ρ風(fēng)電最大接納能力< ρ預(yù)測(cè), 則風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入限電時(shí)段，風(fēng)電 計(jì)劃曲線為最大值為，最小值為零的區(qū)間帶，即Pirtm= 0 大接_力，單位 MW ；其中，考慮到系統(tǒng)調(diào)峰容量及安全穩(wěn)定限額，部分時(shí)段需要對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行限制， 風(fēng)電的調(diào)度分安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段和安全穩(wěn)定非受限調(diào)度時(shí)段，安全穩(wěn)定非受限調(diào)度時(shí) 段內(nèi)以充分利用風(fēng)電為原則，風(fēng)力發(fā)電可以在預(yù)測(cè)允許的區(qū)間范圍(士 OMW)內(nèi)波動(dòng)，安全 穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段內(nèi)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)功率限值需通過優(yōu)化算法函數(shù)優(yōu)化分配；在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段，將受限功率限值、各功率預(yù)測(cè)值Pbm, 1與預(yù)測(cè)誤差范圍(士 oMW)作為功率分配方案的輸入，通過考慮功率受限時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)受限 風(fēng)電電量最小為目標(biāo)，考慮各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各風(fēng)場(chǎng)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
1.一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于包括以下步驟第一步將風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果和調(diào)度中心風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果協(xié)調(diào)優(yōu)化，在負(fù)荷 高峰時(shí)取兩端預(yù)測(cè)值中的最小值參加優(yōu)化調(diào)度，在其他時(shí)刻，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩端預(yù)測(cè)值之 間的絕對(duì)差值，并在差值超出設(shè)定值時(shí)提供告警功能，此時(shí)調(diào)度員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，最終得到 綜合風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果；第二步根據(jù)得到的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果，與常規(guī)電源調(diào)度結(jié)合，綜合考慮系統(tǒng)調(diào)峰和安 全穩(wěn)定約束，若系統(tǒng)調(diào)峰受限或安全穩(wěn)定受限，風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入安全受限時(shí)段；若無調(diào)峰受限 和安全穩(wěn)定受限，風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入安全非受限時(shí)段；第三步風(fēng)電調(diào)度安全受限時(shí)段，根據(jù)受限功率限值、各風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)值與功率預(yù)測(cè) 誤差范圍，以風(fēng)電限電量最小為目標(biāo)，通過建立相關(guān)目標(biāo)和約束函數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化求解，得到 各風(fēng)電場(chǎng)功率分配結(jié)果，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為零到受限功率區(qū)間范圍內(nèi)。第四步風(fēng)電調(diào)度安全非受限時(shí)段，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率為預(yù)測(cè)上報(bào)結(jié)果的士 oMW誤差區(qū) 間內(nèi)；誤差ο根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度獲得，不同風(fēng)電場(chǎng)可采用不同的誤差ο。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于網(wǎng)內(nèi)各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)向調(diào)度中 心預(yù)報(bào)未來風(fēng)電發(fā)電功率曲線，與調(diào)度中心風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果協(xié)調(diào)優(yōu)化后，綜 合得出各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電功率曲線Ρ ，并與常規(guī)電源調(diào)度系統(tǒng)交互功率，使之滿足系統(tǒng) 安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，風(fēng)電調(diào)度系統(tǒng)將協(xié)調(diào)后的各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線P irtHt下發(fā)各風(fēng)場(chǎng)執(zhí) 行；風(fēng)電計(jì)劃曲線Pirtw制定需首先判斷電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下風(fēng)電最大接納能 力P風(fēng)%最大接納能力，最大接納能力由調(diào)峰約束下風(fēng)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)峰約束下的風(fēng)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)峰受限下風(fēng)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—P備用容量(1)得到電網(wǎng)風(fēng)電最大接納能力P，和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值P Hi1比較，若P納能力> P預(yù)測(cè)，則風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入非限電時(shí)段，風(fēng)電計(jì)劃曲線為預(yù)測(cè)值誤差帶范圍內(nèi)，即P計(jì)劃值= (P預(yù)測(cè)_ σ ) MW (P預(yù)測(cè)+ σ ) MW ；胃P風(fēng)電最大接納能力< P預(yù)測(cè)， 則風(fēng)電調(diào)度進(jìn)入限電時(shí)段，風(fēng)電計(jì)劃曲線為最大值為 P風(fēng)電最大接納能力Md、 為·白勺區(qū)1司胃，艮口 P計(jì)劃值=ο P風(fēng)電最大接納能力，K立
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于考慮到系統(tǒng)調(diào)峰容量及安全穩(wěn)定限額，部分 時(shí)段需要對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行限制，風(fēng)電的調(diào)度分安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段和安全穩(wěn)定非受限調(diào) 度時(shí)段，安全穩(wěn)定非受限調(diào)度時(shí)段內(nèi)以充分利用風(fēng)電為原則，風(fēng)力發(fā)電可以在預(yù)測(cè)允許的 區(qū)間范圍(士 OMW)內(nèi)波動(dòng)，安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段內(nèi)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)功率限值需通過優(yōu)化算 法函數(shù)優(yōu)化分配；在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時(shí)段，將受限功率限值P 風(fēng)電最大接納能力、各功率予頁測(cè)值卩預(yù)測(cè)，i與 預(yù)測(cè)誤差范圍(士 oMW)作為功率分配方案的輸入，通過考慮功率受限時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)受限風(fēng) 電電量最小為目標(biāo)，考慮各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各風(fēng)場(chǎng)可輸出 功率Pi (t)。優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度方法，該方法用于包含風(fēng)電的電力調(diào)度運(yùn)行方案決策中。該方法利用風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)曲線，通過計(jì)算系統(tǒng)調(diào)峰容量及安全穩(wěn)定限額，將調(diào)度范圍內(nèi)風(fēng)電總出力分為受限時(shí)段調(diào)度和非受限時(shí)段調(diào)度，非受限時(shí)段調(diào)度以預(yù)測(cè)發(fā)電曲線為依據(jù)，考慮預(yù)測(cè)發(fā)電的誤差范圍，受限時(shí)段以風(fēng)電場(chǎng)總限額及各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)發(fā)電出力為約束，考慮風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差，優(yōu)化分配各風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率限值，使得系統(tǒng)在滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行條件下最大能力消納風(fēng)電。風(fēng)電調(diào)度曲線將由風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電執(zhí)行，以幫助提高電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性，提高風(fēng)電消納能力，最大程度利用風(fēng)電。
文檔編號(hào)H02J3/46GK102097828SQ201010614310
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉純, 曲春輝, 李鵬, 查浩, 王偉勝, 許曉艷, 馬爍, 高云峰, 黃越輝 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院