含风电系统机组的备用配置优化方法

摘要

本发明公开了一种含风电系统机组的备用配置优化方法。本发明方法提出了一种利用风电和负荷联合概率密度函数的积分式计算一定正负旋转备用容量下的停电损失和弃风损失两种风险成本的计算方法；给出系统总正负旋转备用容量分配到不同煤耗机组之间的最优分配方法；给出综合考虑风险成本和发电成本，电力系统最经济运行时系统总正负旋转备用容量、各机组发电计划及备用分配容量的决策方法。本发明适用于已接入风电场的电力系统，可为系统决策出兼顾经济性和安全性的总正负旋转备用容量、各机组出力计划及最优正负旋转备用分配容量，同时备用容量在各机组的分配考虑了机组爬坡约束和网络安全约束，保证了各机组提供的备用完全可用。

主权项

一种含风电系统机组的备用配置优化方法，其包括以下步骤：步骤A、利用风电和负荷两种随机变量的联合概率密度函数的积分式计算当前正负旋转备用容量下的停电损失和弃风损失两种风险成本，具体按照以下方法：步骤A1、用正态分布模型描述风电和负荷的概率分布，其表达式如下：$\left\{\begin{array}{c}{f}_{P_W}\left(P_W\right)=\frac{1}{\sqrt{2\pi }{\sigma }_W}{e}^{-\frac{{(P_W-{\bar{P}}_W)}^2}{2{\sigma }_W^2}}\\ f_{{\mathrm{\Delta P}}_L}\left({\mathrm{\Delta P}}_L\right)=\frac{1}{\sqrt{2\pi }{\sigma }_L}{e}^{-\frac{{{\mathrm{\Delta p}}_L}^2}{2{\sigma }_L^2}}\end{array}\right.$式中：P_W为实际风电功率；为风功率预测值；ΔP_L为负荷预测误差；σ_W、σ_L分别为风电功率和负荷预测误差的标准差；步骤A2、通过卷积公式求出二者联合分布Z＝P_W‑ΔP_L的概率密度函数，其表达式如下：$f_Z\left(z\right)={\int }_0^{P_N}{f}_{P_W}\left(P_W\right)f_{{\mathrm{\Delta P}}_L}(z-P_W){\mathrm{dP}}_W$式中：P_N为风电额定功率；步骤A3、利用风电功率和负荷预测误差的联合概率密度函数，获得在当前正负旋转备用值下的停电期望和弃风期望；电力系统使用全部的正旋转备用，仍不能弥补系统功率的不足，就会产生停电，其中，停电期望的表达式如下：$L_{loss,t}=\underset{R_t^U+Z-{\bar{P}}_W<0}{\int }{\mathrm{\Delta P}}_{loss}{f}_Z\left(z\right)dz$式中：ΔP_loss为功率缺额，有为系统在时段t的正旋转备用，L_loss,t为在正备用值为时的停电期望；电力系统使用全部的负旋转备用，仍不能平衡系统功率的盈余，则会产生弃风，其中，弃风期望的表达式如下：$W_{loss,t}=\underset{R_t^D-(Z-{\bar{P}}_W)<0}{\int }{\mathrm{\Delta W}}_{loss}{f}_Z\left(z\right)dz$式中：ΔW_loss为弃风功率，有为系统在时段t的负备用；W_loss,t为在负备用值为时的弃风期望；步骤A4、根据停电期望和停电成本求出停电损失，同时根据弃风期望和弃风成本求出弃风损失，表达式如下：$\left\{\begin{array}{c}{F}_{U,t}=c_L{L}_{loss,t}\\ F_{D,t}=c_W{W}_{loss,t}\end{array}\right.$式中：c_L为停电的单位成本；F_U,t为停电损失；c_W为弃风的单位成本；F_D,t为弃风损失；步骤B、考虑备用的可用性和节煤效益，给出系统总正负旋转备用容量确定时，备用在不同煤耗机组的分配方法；步骤C、将风险成本加入发电成本目标函数中，通过对系统总正负旋转备用容量进行寻优，找到总成本最小时的系统总正负备用需求、各机组的发电计划和正负旋转备用分配容量。