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摘要:文章将风电计入安全约束机组组合问题中,并对风电出力做出取舍,实现动态经济调度。
关键词:风电场;机组组合;风电模型;网络安全约束;旋转备用装置
中图分类号:TM614
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2012)25-0103-02
风能潜力巨大,在能源结构中必将占有重要地位,但间歇性使风电并网会对诸如电能质量、频率稳定等带来不良影响。
机组组合问题是电力系统发电计划的关键问题,在算法中解析类确定性算法求解精度比较高,得到广泛应用。
1 风电模型
1.1 风电的分布
本文假设已知机组组合的研究周期内各时段的风电出力预测值,且预测误差服从均值为0、标准差为的正态分布。风电的预测误差的概率密度函数如下:
(1)
1.2 含风电机组组合的数学模型
风电实际出力大于计划值,冗余的出力有被切除或者储存起来的可能,将备用不足造成的风电损失加入到机组组合目标中。但若实际风电少发,则必须由旋转备用全额补上,否则将导致切负荷,本文不允许切负荷的情况。
含风机组组合的模型基本如下:
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
其中,式(2)为目标函数,包括运行费用、开停机费用、备用费用和惩罚费用,F为总费用函数。式(3)和式(4)分别为机组运行费用函数和备用费用函数,和分别为机组运行费用和备用费用函数,为各费用函数的系数,分别为常规机组数、时段数和风电场数,为第t时段第i机组的出力,为机组开停机状态,为第t时段第i机组的正负旋转备用。式(5)为切风电惩罚费用函数,为惩罚费用。式(6)为负荷平衡约束,为系统总负荷,为第t个时段第h个风电出力计划值。式(7)为正旋转备用和风电置信区间的关系,为第t个时段第h个风电出力置信区间的上界,为第t个时段第h个风电出力置信区间的下界。式(8)和式(9)为机组出力限制,为机组出力上限,为机组出力下限。
2 网络安全约束
(10)
(11)
b为节点数,为普通节点、风电节点、负荷节点和线路的转移因子。
将式(10)和式(11)线性变化可得:
(12)
(13)
式(12)和式(13)中含有风电出力这一不确定量。网络约束须采用最严格的限制,使其不越限。对式(12)和式(13)的右端都取最小值,则能得到保证线路潮流不越限的网络安全约束,如式(14)和式(15):
(14)
(15)
3 算例分析
线路参数采用IEEE-30系统,系统含有6台发电机组,并加入了2个风电场,风电场接在系统的25、27号节点上。每个时段各节点的负荷同比例增加,普通机组的参数如表1。机组参数部分对IEEE-30模型中的参数做了一些修改,如下表1所示:
表1 机组参数
节点 初始
功率
MW Pmax
MW Pmin
MW 最小开机时间
h 最小关机时间
h 初始开机时间
h 初始关机时间
h 爬坡
限制
MW/h
1 23.5 80 10 5 3 5 0 38
2 51.0 60 10 4 2 0 3 38
5 26.9 45 10 2 1 0 1 18
8 19.2 30 10 4 2 0 3 18
11 37 60 10 3 2 3 0 28
13 21.6 50 10 3 2 3 0 28
经过20.3s得到结果,主要关注备用的情况,仿真结果如下:
表2 常规机组正备用
时段 正备用/MW
1 2 3 4 5 6
1 3.6 6.8 4.5 0.8 7.0 0
2 4.8 9.0 0 1.2 7.0 0
3 1.4 2.7 4.5 4.5 0 0
4 2.7 5.0 4.5 4.5 0 0
5 0 0 0.1 0 0 0
6 6.5 9.5 4.5 0 0 0
7 9.5 0 4.5 4.5 0 0.2
8 2.9 0 0 4.5 0 0
9 9.5 0 0.9 4.5 0 0
10 9.5 0 0 4.5 0 3.5
11 9.5 0 0 0 0 6.0
12 9.5 0 2.6 4.5 7.0 7.0
13 9.5 0 0 0 7.0 5.5
14 9.5 0 2.3 1.2 7.0 0
15 9.5 0 3.7 4.5 7.0 0
16 9.5 0 4.4 3.1 7.0 0
17 4.0 0 0 0 0 0
18 9.5 0 0 0 0 0
19 8.0 0 0 0 0 0
20 1.7 0 0 0 4.3 0
21 3.0 0 0 0 7.0 0
22 9.5 0 0 0 7.0 0
23 9.5 0 3.5 4.5 0 4.2
24 9.5 0 1.1 4.5 0 7.0
表3 常规机组负备用
时段 负备用/MW
1 2 3 4 5 6
1 0 0 0 1.1 0 0
2 0 0 4.5 4.5 0 4.7
3 9.5 5.0 4.5 4.5 0 7.0
4 9.5 9.5 4.5 0 0 7.0
5 9.5 9.5 4.5 0 0 7.0
6 9.5 0 4.5 0 0 7.0
7 9.5 0 4.5 0 0 7.0
8 9.5 0 4.5 4.5 0 7.0
9 9.5 0 4.5 4.5 0 7.0
10 3.2 0 4.5 4.5 0 0
11 0 0 0 2.3 0 0
12 0 0 0 1.2 0 0
13 0 0 0 0 0 0
14 0 0 0 0 0 0
15 0 0 0 3.1 0 0
16 0 0 0 0 0 0
17 0 0 0 0 0 0
18 0 0 0 0 0 0
19 0 0 0 0 0 0
20 0 0 0 0 0 0
21 0 0 0 0 0 0
22 0 0 0 1.2 0 0
23 9.5 0 4.5 4.5 0 6.7
24 0 0 3.2 4.5 0 0
在某些轻负荷多风的情况下,不得不在风电多况下切除风力,如6、7、8、9等时段。
4 结语
本文研究了含风电场的机组组合问题。在模型建立中,引入以风电出力的区域为置信区间,在运行费用函数中引入惩罚量体现切风带来的损失。
参考文献
[1] 苏济归,舒隽,谢国辉,张粒子.大规模机组组合问题计及网络约束的线性化求解方法[J].电力系统保护与控制,2010,28(18):135-139.
作者简介:徐春华(1981-),男,江苏盐城人,供职于慈溪市供电局变电运行工区,研究方向:变电运行。