廣東工業(yè)大學(xué) 黃 強(qiáng) 簡俊威 鐘其源 莫 超

簡述計(jì)及風(fēng)電旋轉(zhuǎn)備用約束的經(jīng)濟(jì)調(diào)度原理

廣東工業(yè)大學(xué) 黃 強(qiáng) 簡俊威 鐘其源 莫 超

為解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)給電力調(diào)度帶來的困難，本文建立了基于風(fēng)險(xiǎn)備用約束的含風(fēng)電場電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。該模型在滿足系統(tǒng)負(fù)荷平衡的約束條件下，以燃料成本最低為優(yōu)化目標(biāo)。

風(fēng)電；旋轉(zhuǎn)備用；經(jīng)濟(jì)調(diào)度

1.風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測

短期風(fēng)速概率特性多采用風(fēng)速預(yù)測值和誤差預(yù)測的正態(tài)分布來估算某一時(shí)段或某一天的風(fēng)電機(jī)組（wind turbine generation system，WTGS）出力值[1]：

WTGS有功輸出與常規(guī)發(fā)電機(jī)有很大的不同，很大程度上取決于風(fēng)機(jī)輪轂高度處的風(fēng)速，可由下式表征兩者關(guān)系[2]：

2.含風(fēng)電場的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度建模

總?cè)剂腺M(fèi)用最少：

(1)目標(biāo)函數(shù)：

式中：F為總發(fā)電成本；T為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)段數(shù)；N為常規(guī)機(jī)組總數(shù)；Pi,t為機(jī)組i在時(shí)段t輸出的有功功率；Fit(Pi,t)為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)段t產(chǎn)生的運(yùn)行成本。

當(dāng)考慮閥點(diǎn)效應(yīng)時(shí)，機(jī)組i在時(shí)段t產(chǎn)生的運(yùn)行成本Fit(Pi,t)可表示為：

式中：ai，bi，ci為機(jī)組i的燃料費(fèi)用系數(shù)；ei，fi為閥點(diǎn)效應(yīng)系數(shù)；Pimin為機(jī)組i出力下限。

(2)功率平衡約束：

式中：PDt為時(shí)段t的傳輸網(wǎng)損；PLt為時(shí)段t的負(fù)荷需求。

系統(tǒng)傳輸損耗則可由文獻(xiàn)[3]提供的網(wǎng)損系數(shù)矩陣B求得：

(3)機(jī)組運(yùn)行約束：

式中：Pimax為機(jī)組i出力上限。

(4)機(jī)組爬坡率約束：

式中：URi為機(jī)組i向上爬坡率；DRi為機(jī)組i向下爬坡率；T60為每個(gè)時(shí)段為60min。

同時(shí)考慮機(jī)組的有功出力約束與爬坡率限制時(shí)，式(7)和(8)可由式(9)表示：

(5)系統(tǒng)正旋轉(zhuǎn)備用約束：

式中：SSRtu為系統(tǒng)在t時(shí)段提供的正旋轉(zhuǎn)備用總?cè)萘?；為機(jī)組i在t時(shí)段提供的10分鐘響應(yīng)備用容量；D%為總負(fù)荷預(yù)測誤差對(duì)系統(tǒng)正旋轉(zhuǎn)備用的需求；wu%為風(fēng)電預(yù)測誤差對(duì)系統(tǒng)正旋轉(zhuǎn)備用的需求；為機(jī)組i在t時(shí)段的出力上限；T10為旋轉(zhuǎn)備用響應(yīng)時(shí)間為10min；T60為表示一個(gè)時(shí)段為60min。

(6)系統(tǒng)負(fù)旋轉(zhuǎn)備用約束：

式中：SSRtd為系統(tǒng)在t時(shí)段提供的負(fù)旋轉(zhuǎn)備用總?cè)萘?；為機(jī)組i在t時(shí)段提供的總負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量；Wcmax為風(fēng)機(jī)c的最大出力；NW為風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)；wd%為風(fēng)電預(yù)測誤差對(duì)系統(tǒng)負(fù)旋轉(zhuǎn)備用的需求；為機(jī)組i在t時(shí)段的出力下限。

一般情況下，風(fēng)機(jī)輸出功率預(yù)測誤差隨預(yù)測周期的變長而增大，使系統(tǒng)對(duì)正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量需求也相應(yīng)增加，wu%與wd%可根據(jù)時(shí)段的不同按照等比例增長規(guī)律來選取。

3.結(jié)語

本文在傳統(tǒng)風(fēng)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，考慮了旋轉(zhuǎn)備用約束，更貼合實(shí)際情況，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了科學(xué)理論的支持，具有一定的指導(dǎo)作用。

[1]Dutta S,Sharma R．Optimal storage sizing for integrating wind and load forecast uncertainties[C]．Innovative Smart Grid Technologies．2012：1-7．

[2]田廓,曾鳴,鄢帆,等．考慮環(huán)保成本和風(fēng)電接入影響的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型[J]．電網(wǎng)技術(shù),2011(6)：55-59．

[3]Abdelaziz AY,Kamh MZ,Mekhamer SF,Badr MAL．A hybrid HNN-QP approach for dynamic economic dispatch problem．Electr Power Syst Res 2008,78：1784-88．

In order to solve the difficulties caused by large-scale grid-connected power supply，this paper establishes a dynamic economic scheduling model of wind power system based on risk reserve.The model satisfies the constraints of system load balancing，with the lowest fuel cost as the optimization target.

Wind power；rotating standby；economic dispatch