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含可再生能源的電力系統(tǒng)周優(yōu)化運行策略

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:中國電力 發(fā)布時間:2020-05-31 瀏覽:

趙書強,陳佳君,李志偉

新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學)

引文信息

趙書強, 陳佳君, 李志偉, 等. 含可再生能源的電力系統(tǒng)周優(yōu)化運行策略[J]. 中國電力, 2020, 53(3): 8-17,51.

ZHAO Shuqiang, CHEN Jiajun, LI Zhiwei, et al. A weekly optimal operation strategy for power systems with renewable energy[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 8-17,51.

研究背景

近年來,隨著能源短缺與環(huán)境污染問題日趨凸顯,各國大力發(fā)展水電、風電、光伏發(fā)電等可再生能源,高比例可再生能源電力系統(tǒng)成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。由于風能、太陽能自身的隨機性、間歇性以及不同時間尺度下預測精度相差較大,大規(guī)模風、光并網(wǎng)給電力系統(tǒng)調(diào)度運行帶來潛在風險,棄風、棄光和棄水問題仍較為嚴峻。水電啟停迅速、運行成本低,是一種優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰電源,統(tǒng)籌安排水電站運行使得其在安全運行的前提下更好地發(fā)揮靈活性是促進風光消納的突破方向之一。

論文所解決的問題及意義

文章主要研究在以月和日為時間尺度的調(diào)度中引入周優(yōu)化調(diào)度對合理利用梯級水電的水資源、促進月合約電量完成的意義。首先,針對包含風電、光伏、梯級水電和火電的多源混合電力系統(tǒng),以系統(tǒng)總發(fā)電成本最小,棄風、棄光、棄水量最小和最大程度跟蹤給定電量為目標,綜合考慮各類電源及系統(tǒng)約束,建立多源混合電力系統(tǒng)周優(yōu)化調(diào)度模型,接著,提出含月合約電量分解、周優(yōu)化調(diào)度、日前優(yōu)化調(diào)度的滾動協(xié)調(diào)調(diào)度模式,最后探討影響周優(yōu)化調(diào)度的因素,研究周優(yōu)化運行策略對提高梯級水電站綜合運行效益和協(xié)調(diào)月度合約電量完成的意義。

論文重點內(nèi)容

“月—周—日”滾動協(xié)調(diào)策略下各個時間尺度的銜接機制如圖1所示,其詳細說明如下:

(1)月電量分解為周優(yōu)化調(diào)度提供周合約電量。將月合約電量分解到月內(nèi)各日,得到第1周(自然周或非自然周)的周合約電量,余下各周的周合約電量則根據(jù)最新的預測數(shù)據(jù)進行滾動修正。

(2)周優(yōu)化調(diào)度為日前優(yōu)化調(diào)度提供機組日電量和始末水位參考。若為自然周(周一至周日),則連續(xù)7日的周優(yōu)化結果可為第1日的日前優(yōu)化調(diào)度提供相應參考,更新預測數(shù)據(jù),剩余連續(xù)6日的周優(yōu)化結果為第2日提供約束,之后可以依此類推,直至進行到自然周的最后一日,即周內(nèi)滾動;若為非自然周(總共7天,但并不嚴格按照周次劃分),則每個日前優(yōu)化調(diào)度的電量約束和水位約束均由連續(xù)7日的周優(yōu)化調(diào)度來確定。

圖1 滾動協(xié)調(diào)策略

其中,自然周和非自然周的定義如圖2所示,即:在自然周模式下,w1-1表示第1個自然周進行第1次優(yōu)化,優(yōu)化結果為周內(nèi)第1日提供參考,w1-2表示第1個自然周進行第2次優(yōu)化,優(yōu)化結果為周內(nèi)第2日提供參考,即進行周內(nèi)滾動;在非自然周模式下,W1-1表示第1個非自然周為第1日提供參考,W2-2表示第2個非自然周為第2日提供參考,依此類推。由圖2可知,2種滾動協(xié)調(diào)調(diào)度模式下進行周優(yōu)化調(diào)度時,都會出現(xiàn)跨月調(diào)度現(xiàn)象,但這并不影響調(diào)度計劃的實施。

圖2 兩種滾動模式

研究結論

本文針對包含風電、光伏、梯級水電的可再生能源電力系統(tǒng),提出了“月電量分解—周優(yōu)化調(diào)度—日前優(yōu)化調(diào)度”滾動協(xié)調(diào)調(diào)度模式,研究了引入周優(yōu)化調(diào)度的意義以及影響周優(yōu)化調(diào)度的來水因素和滾動模式因素,得到如下結論:

(1)在月和日這2個時間尺度下,引入周時間尺度可以合理利用水庫來水,最大程度地跟蹤月合約電量,繼承長時間尺度的優(yōu)化結果。

(2) “月—周—日”優(yōu)化調(diào)度策略根據(jù)風/光/荷和來水的滾動預測值以及電量完成情況,不斷進行調(diào)度計劃的修正,一定程度上可以應對風/光/荷的不確定性。

(3)在含水電的電力系統(tǒng)中,周優(yōu)化調(diào)度的應用需要一定的條件,水庫來水、滾動模式都影響周優(yōu)化運行效果。

主要作者介紹

第一作者:趙書強,男,博士,教授,從事新能源電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性等方面的教學與科研工作。

E-mail: [email protected]。

第二作者:陳佳君,女,碩士研究生,從事含可再生能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究。

E-mail: [email protected]。

第三作者:李志偉,男,博士研究生,從事多能源電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)調(diào)度研究。

E-mail: [email protected]。

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關鍵字:電力系統(tǒng) 可再生能源

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