消納大規模風電的大電網線上調度理論與方法研究

《消納大規模風電的大電網線上調度理論與方法研究》是依託清華大學，由吳文傳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：消納大規模風電的大電網線上調度理論與方法研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：吳文傳
• 項目類別：面上項目

項目摘要

根據風電調度的固有特點，特別是風電預測精度隨時間尺度逐級提高的特性，提出和研究消納大規模風電的分解協調調度模式的基礎理論和關鍵技術。研究該調度模式的基礎構架，分析各日前計畫、線上滾動調度、實時調度和校正控制等不同時間尺度調度環節的分解與協調機理。針對線上滾動調度這個複雜的動態最佳化問題，基於對偶原理的並行分解技術和凸成本函式的動態遞推最佳化方法，提出一整套適用於不同形式目標函式的高效算法。引入模型預測控制理論（MPC），提出風電場－調度中心兩級分散式實時調度的機制，研究實時調度模型和算法。綜合考慮風電預測誤差和運行狀態不確定性，採用非時齊馬爾可夫過程的不確定性建模方法，研究基於風險的多級運行備用在時間、空間維度上的協調最佳化決策模型。

結題摘要

風電作為可再生能源，在我國發展迅猛。中國的風電發展具有“規模化開發，集中外送”的特點。風電消納問題凸現，幾大風電基地常出現20%以上的棄風率。亟需研發消納大規模風電的調控技術。在電網調度控制層面，大規模風電消納問題可歸結為在時間、空間和對象維度下的能量協同調度問題。本項目以最大化大規模風電消納為核心目標，從時間、空間和對象維度對大規模風電接入條件下的互聯電網最佳化調度理論和方法開展了系統的研究，構建了以分層模型預測控制為基礎的互聯電網多維協同最佳化調度方法體系。研發的系統已在吉林省電網和東北大區電網套用，吉林項目被鑑定委員會認為：取得的成果是大規模風電基地安全防禦和風電消納技術的重大標誌性成果，總體國際領先水平。 在時間維協調方面，研究了適應風電消納的時間維度協同最佳化調度方法。在小時級滾動調度方面，構建了魯棒區間滾動發電調度方法，通過對風電安全出力區間範圍的動態調整，實現在最小棄風要求下的風電安全出力區間最大化的目的。提出了線上滾動調度高效可靠算法，包括基於擬牛頓法乘子修正的拉格朗日鬆弛算法，以及基於弱對偶定理的線上滾動調度不可行斷面約束辨識方法，滿足線上滾動調度算法提出的快速性和可靠性要求。在分鐘級實時調度方面，提出了計及大規模風電隨機性的自適應魯棒實時調度模型，能否自適應AGC的調節能，實現在保證安全性的條件下促進風電消納。 在空間維協調方面，研究了促進區域互濟的空間維度協同最佳化調度方法。在同步協調調度模式下，提出了基於改進廣義Benders分解的多區域電網全局經濟調度方法，在保證區域決策獨立性的條件下實現全局經濟調度的分解-協調決策。該方法具有結果準確、收斂性好、計算快速的特點，可通過旋轉備用容量的跨區共享利用風電的空間互補性。在異步協調調度模式下，提出了考慮風電不確定性的魯棒聯絡線計畫協調方法，採用約束-列生成算法實現聯絡線計畫協調的分解-協調決策。該方法可以提高聯絡線潮流計畫對風電變化的適應性，提高多區域互聯電網的風電消納能力和運行的安全性、經濟性和可靠性。 在對象維協調方面，研究了提升運行靈活性的熱-電聯合最佳化調度方法。提出了計及集中供熱管網儲熱特性的熱-電聯合最佳化調度模型，並提出了有效的疊代求解算法。該方法能夠鬆弛“以熱定電”模式下的熱-電強制約關係，通過利用集中供熱管網的儲熱能力，增強供熱機組運行的靈活性，從而提高熱-電聯合系統消納風電的能力。