一种利用储能减小风电调度风险的源网协调调度方法

摘要

本发明涉及一种利用储能减小风电调度风险的源网协调调度方法，其特点是：包括风电功率的概率区间预测、风电调度方案的确定和储能系统容量配置等步骤，储能系统具有对功率和能量的时间迁移能力，能够有效应对风电功率预测误差、减小风电的调度风险、确保电网的安全运行，实现保证电网安全的前提下最大限度地利用电网的可利用空间提高风电机组发电量、减少风电弃风，提高风能利用的经济效益和环境效益。

主权项

1. 一种利用储能减小风电调度风险的源网协调调度方法，其特征是，它包括以下步骤：1）风电功率的概率区间预测风电功率预测是解决风电调度问题的基础，为了保障电网的安全运行，必须使得所安排的风电调度入网容量的最大可发功率不突破电网的可利用空间；为此，需要预测每一个调度日各个调度时段的风电最大出力值，并确保其不突破电网的安全运行极限；未来调度时段的风电功率最大值采用式(1)进行预测：（1）其中，代表调度时段的风电功率预测值,为历史调度时段的风电功率最大出力值,p代表预测模型的阶数,为常数项；为自回归系数, ε_t为随机干扰量；风电功率的预测误差为某一时刻实际风电功率值与预测之间的差值，即有：（2）其中e_i,k为历史第i天第k个调度时段的预测误差，P_i,k^real为历史第i天第k个调度时段的实际最大风电功率值，为历史第i天第k个调度时段预测风电最大出力值；设Ω(j)表示t时刻之前的最近n个预测误差值的集合，设集合Ω(j)中各元素的概率为1/n，则Ω(j)的经验分布函数描述如下：（3）其中：函数Num用于求取集合Ω(j)中满足给定条件的元素数量，ξ为预测误差的一个随机变量，表示预测误差小于ξ的概率，n为历史数据集的总数，Ω(j)表示t时刻之前的最近n个预测误差值的集合，e_i表示第i个调度时段的预测误差；假设为经验分布函数的反函数，则真实值的一个α概率预测区间为：（4）其中为第k个调度时段的风电功率实际值, α₁为风电功率概率区间的下限值：α₁=(1-α)/2，α₂为风电功率概率区间的上限值：α₂=1-(1-α)/2，为经验分布函数的反函数；2）风电调度方案的确定为了实现最大规模接纳风电，其原则是使得调度入网的风电可发功率能够最大限度的利用电网可利用空间又不危及电网的安全；考虑到风电功率预测会存在较大的预测误差，不能排除风电功率的实际值大于预测值的情况出现，这就会导致初步调度所得的装机容量超过电网的接纳极限，危及电网的安全运行；为此，采用α概率区间进行风电调度方案的安排，以实现最大限度地降低风电功率预测不确定性给电网运行带来的风险，于是，k时段调度入网的风电装机容量为：（5）其中：C_k^space表示风电的调度入网容量；表示风电功率α概率区间预测的上限值，由式（4）计算得到，C^*_Base表示用于进行风电功率预测的基准容量，P_k^space表示电网的可利用空间，式(5)中约束条件限定调度入网风电装机容量C_k^sp,pre大于调度时段的电网可利用空间P_k^space，小于系统内的总风电装机容量C_Σ,w；3）储能系统容量配置式(5)即为基于风电概率区间预测的源网协调调度方案，然而对于每一个调度日而言，采用概率区间预测区间并不能保证风电功率预测值100%概率落在该区间内，这会在导致所安排的调度方案的风电可发功率越过电网的安全运行极限的情况出现，危及电网的安全运行；因此，需要利用储能系统进行充电以保障电网的安全运行；相应的储能系统充放电控制策略如下：（6）其中E_k^charge、E_k^discharge、E₀分别表示为储能系统充电能量、放电能量以及初始荷电状态，N为每一个调调度时段储能系统的充放电控制次数，ΔT为储能系统的基本控制周期，其与采样时间间隔有关；η_charge、η_discharge分别表示储能系统的充、放电效率，Pⁱ_ref为i时刻储能系统充电功率参考值，其计算公式如下：（7）其中Pⁱ_ref表示第i时刻储能系统充电功率参考值，Pⁱ_real表示第i时刻风电功率的实际值，P_k^space表示调度时段的电网可利用空间；为了保障在任意调度时段内所安排的风电调度入网规模不超过电网的安全运行极限，则储能系统容量需按调度周期内各调度时段的最大值配备，其计算公式如下：（8）其中N为总的调度日，C_w为所需配备的储能系统容量，{E}_{k,day_N}表示储能系统在第N天第k个调度时段的充电能量。