淺談風電的機組組合旋轉備用配置

摘要：文章將風電計入安全約束機組組合問題中，并對風電出力做出取舍，實現動態經濟調度。

關鍵詞：風電場；機組組合；風電模型；網絡安全約束；旋轉備用裝置

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）25-0103-02

風能潛力巨大，在能源結構中必將占有重要地位，但間歇性使風電并網會對諸如電能質量、頻率穩定等帶來不良影響。

機組組合問題是電力系統發電計劃的關鍵問題，在算法中解析類確定性算法求解精度比較高，得到廣泛應用。

1 風電模型

1.1 風電的分布

本文假設已知機組組合的研究周期內各時段的風電出力預測值，且預測誤差服從均值為0、標準差為的正態分布。風電的預測誤差的概率密度函數如下：

（1）

1.2 含風電機組組合的數學模型

風電實際出力大于計劃值，冗余的出力有被切除或者儲存起來的可能，將備用不足造成的風電損失加入到機組組合目標中。但若實際風電少發，則必須由旋轉備用全額補上，否則將導致切負荷，本文不允許切負荷的情況。

含風機組組合的模型基本如下：

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

其中，式（2）為目標函數，包括運行費用、開停機費用、備用費用和懲罰費用，F為總費用函數。式（3）和式（4）分別為機組運行費用函數和備用費用函數，和分別為機組運行費用和備用費用函數，為各費用函數的系數，分別為常規機組數、時段數和風電場數，為第t時段第i機組的出力，為機組開停機狀態，為第t時段第i機組的正負旋轉備用。式（5）為切風電懲罰費用函數，為懲罰費用。式（6）為負荷平衡約束，為系統總負荷，為第t個時段第h個風電出力計劃值。式（7）為正旋轉備用和風電置信區間的關系，為第t個時段第h個風電出力置信區間的上界，為第t個時段第h個風電出力置信區間的下界。式（8）和式（9）為機組出力限制，為機組出力上限，為機組出力下限。

2 網絡安全約束

（10）

（11）

b為節點數，為普通節點、風電節點、負荷節點和線路的轉移因子。

將式（10）和式（11）線性變化可得：

（12）

（13）

式（12）和式（13）中含有風電出力這一不確定量。網絡約束須采用最嚴格的限制，使其不越限。對式（12）和式（13）的右端都取最小值，則能得到保證線路潮流不越限的網絡安全約束，如式（14）和式（15）：

（14）

（15）

3 算例分析

線路參數采用IEEE-30系統，系統含有6臺發電機組，并加入了2個風電場，風電場接在系統的25、27號節點上。每個時段各節點的負荷同比例增加，普通機組的參數如表1。機組參數部分對IEEE-30模型中的參數做了一些修改，如下表1所示：

表1 機組參數

節點初始

功率

MWPmax

MWPmin

MW最小開機時間

h最小關機時間

h初始開機時間

h初始關機時間

h爬坡

限制

MW/h

123.58010535038

251.06010420338

526.94510210118

819.23010420318

11376010323028

1321.65010323028

經過20.3s得到結果，主要關注備用的情況，仿真結果如下：

表2 常規機組正備用

時段正備用/MW

123456

13.66.84.50.87.00

24.89.001.27.00

31.42.74.54.500

42.75.04.54.500

5000.1000

66.59.54.5000

79.504.54.500.2

82.9004.500

99.500.94.500

109.5004.503.5

119.500006.0

129.502.64.57.07.0

139.50007.05.5

149.502.31.27.00

159.503.74.57.00

169.504.43.17.00

174.000000

189.500000

198.000000

201.70004.30

213.00007.00

229.50007.00

239.503.54.504.2

249.501.14.507.0

表3 常規機組負備用

時段負備用/MW

123456

10001.100

2004.54.504.7

39.55.04.54.507.0

49.59.54.5007.0

59.59.54.5007.0

69.504.5007.0

79.504.5007.0

89.504.54.507.0

99.504.54.507.0

103.204.54.500

110002.300

120001.200

13000000

14000000

150003.100

16000000

17000000

18000000

19000000

20000000

21000000

220001.200

239.504.54.506.7

24003.24.500

在某些輕負荷多風的情況下，不得不在風電多發情況下切除風力，如6、7、8、9等時段。

4 結語

本文研究了含風電場的機組組合問題。在模型建立中，引入以風電出力的區域為置信區間，在運行費用函數中引入懲罰量體現切風帶來的損失。

參考文獻

[1] 蘇濟歸，舒雋，謝國輝，張粒子．大規模機組組合問題計及網絡約束的線性化求解方法[J]．電力系統保護與控制，2010，28（18）：135-139．

作者簡介：徐春華（1981-），男，江蘇鹽城人，供職于慈溪市供電局變電運行工區，研究方向：變電運行。

（責任編輯：秦遜玉）