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]。
