含大規模風力電源的電力系統最佳化調度

《含大規模風力電源的電力系統最佳化調度》是依託西安交通大學，由翟橋柱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：含大規模風力電源的電力系統最佳化調度
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：翟橋柱
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

作為一種清潔可再生能源，大規模風電引入電力系統是全球範圍內能源及環境形勢日趨嚴峻背景下的必然趨勢。同時，高不確定性風電在輸電、系統穩定、經濟運行、備用配置等諸多方面對電力系統帶來了一系列密切相關的挑戰性科學和技術問題。本項目緊緊圍繞與經濟運行有關的最佳化調度問題展開研究。引入大規模風電後，電力系統最佳化調度中最核心和困難的問題集中體現在系統備用設定及網路傳輸安全約束處理方面，其科學本質是怎樣結合電力系統本身物理規律和運行約束來恰當表述和求解含大量隨機變數、確定性離散與連續變數的複雜隨機規劃問題。目前世界範圍內對此問題的研究剛剛起步。申請人及項目組成員在傳統電力系統最佳化調度及安全約束研究方面有良好基礎。本項目將提出和建立含大規模風電的電力系統最佳化調度問題系統化模型及算法,重點研究內容及預期成果包括備用可用性判定條件、傳輸安全約束下備用可實現的調度模型、含大規模風電的經濟調度問題高效算法等。

結題摘要

風力是一種重要的清潔可再生能源。近年來全球範圍內風電裝機容量迅速增加，中國目前已是世界上風電裝機容量最大的國家。大規模風電入網後，其固有的間歇性、波動性和不確定性給傳統的電力系統經濟調度問題帶來了一系列挑戰性科學難題。這些難題集中體現在網路傳輸安全約束處理及系統備用設定方面，其科學本質是怎樣結合電力系統本身物理規律和運行約束來恰當表述和求解含大量隨機變數、確定性離散與連續變數的複雜隨機規劃問題。 目前求解包含大規模風電的電力系統經濟調度問題主流方法有兩大類，第一類是基於場景的隨機規劃方法。其主要優點是對應的數學模型為普通的確定性整數規劃問題，因而容易求解，其主要缺點是實際風電實現場景是無窮多的，為提高模型精度必須引入大量場景，由此導致出現了模型精度與求解效率的兩難問題。隨機規劃方法的另一個缺點是模型中用到了風電的分布信息，這通常不太容易獲取或者通過分布預測方法得到的分布規律其準確性不易檢驗。第二類方法是基於魯棒最佳化的方法。這種方法的主要優點包括：不需要風電分布信息、所得調度結果可以應對模型不確定集中所有無窮多場景等。魯棒最佳化方法的主要缺點是由於其模型結構複雜(min-max或min-max-min結構)導致求解算法困難，最壞風電實現場景下發電成本最小的建模方式導致解偏於保守，同時魯棒最佳化方法中不易考慮常規機組發電功率決策的非預期條件(nonanticipative constraints)。 本項目致力於研究更為有效的含大規模風電電力系統經濟調度模型及算法，以克服現有方法的缺陷。主要研究內容包括：備用可用性判定條件、傳輸安全約束下備用可實現的調度模型、含大規模風電的經濟調度問題高效算法等。經過四年的研究，取得了若干重要成果。目前已發表的成果主要包括：提出了傳輸安全裕度概念及相應的經濟調度模型及調度方法；提出了基於傳輸安全約束可行性條件的機組組合有效不等式以加速算法求解；提出了構造安全約束機組組合可行解的系統化方法；提出了基於風電消納能力評估的安全約束經濟調度方法；由於與水電及需求側回響相配合是提高系統風電消納能力的有效途徑，我們提出了短期水電調度系統化模型及方法；提出了需求側回響的經濟效益評估方法。尚在評審中的重要成果包括：提出了機組旋轉備用寬度概念及含正、負備用約束的機組組合可行性條件；提出了全場景可行且滿足非預期條件的含風電經濟調度混合整數線性規劃模型。以上成果