長周期大范圍風電消納的電力電量聯合優化模型與應用

趙 俊

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

長周期大范圍風電消納的電力電量聯合優化模型與應用

趙 俊

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

當前，我國在風電消納上面臨著一定的困難與挑戰，為此，本文針對長周期大范圍風電消納的電力電量聯合優化模型的搭建進行了研究，并借助實際算例來實現了對模型的測試與運用。

長周期；大范圍；風電消納；電力電量；聯合優化模型與運用

0 前言

當前，在全面踐行可持續發展戰略的過程中，風電隨之被各國相繼開發與利用，而從目前我國對風電開發利用的現狀看，在“大規模且高集中”的模式下，使得大規模并網下產生了風電消納問題，進而致使棄風現象隨之凸顯。結合我國棄風電產生的原因，本文基于長周期大范圍風電消納入手，結合所涉及的各因素來搭建了相應的優化模型，通過量化計算與對模型的實踐運用，證明該模型能夠為當前我國針對風電消納問題，制定科學且合理的決策奠定基礎。

1 長周期大范圍風電資源優化問題概述

從關鍵需求角度出發：基于長周期下，針對發電資源優化問題展開研究的過程中，在時間尺度的定位上，通常以月份、季度或是年為單位，但以時間尺度來衡量其與經濟調度間的關系，顯然是不全面的。在實際踐行的過程中，需要考慮包括技術性約束、合同約束以及執行進度約束等內容，包含著社會與經濟中的多種因素。基于這一優化問題下，起到關鍵作用的是決策與評估，因此，針對求解精度問題，在實際踐行中，要適當對數學模型進行簡化，保證取值在合理范圍內即可。

從優化求解角度出發，主要的難點在于：第一，基于周期較長的局限下，在對手段數目以及時間點進行選擇時，則要求實現科學且合理預測，兼顧電網運行特定于計算性能，以此來提高計算進度與效率。第二，基于需要考慮的約束條件較多，因此，在實際建模的過程中，則需要解決時段耦合問題。第三，基于風電消納這一問題下，及到了“三公調度”原則，以及多中約束限制條件的束縛；第四，要基于清潔能源特性下，以及電網安全約束條件，來實現該模型的科學搭建。

2 基于時段耦合、發輸電協調以及電網安全束縛下的優化建模

第一，從時間耦合角度出發，在實際建立基于電力電量聯合優化模型的過程中，從當前風電長周期接納量化角度出發，本文選擇了安全周期建模法，并以月度優化為例，月度為31d，并以165臺機組為優化對象，通過對實際計算規模的測算，基于每小時為一個時段，采取64位計算機，在計算時間上為265秒，相應的計算性能基本滿足需求。

第二，從發輸電協調角度出發，在實際搭建這一優化模型的過程中，實質上是為了解決發電約束與電網安全約束間的問題，促使二者實現協調性。在實際踐行的過程中，因前提是長周期且大范圍，因此，為了降低設備維護難度，并實現對輸電通道的保護，選擇一聚合網絡模型的搭建進行優化，在算例計算上，該模型下的計算結果的偏差在百分之五以內，且計算效率大幅度提升。

第三，基于中長期大范圍下的安全約束建模。在實際踐行的過程中，基于網絡安全約束隸屬于非線性決策問題，因此，在實際進行建模時，從目前現有方法出發，本文則是以割集電離平衡的電網安全約束模型的搭建來實現模型優化的。所需考慮的問題是：一方面，基于長周期運行下，要針對區域間所存在的傳輸率約束進行充分考量，針對斷面傳輸功率約束進行考慮分析，能夠針對功角穩定性這一問題進行深入考慮與分析；另一方面，因在長期運行周期下，難以實現準確校核時間斷面的提出，且靈敏度無法確定，因此，在研究的過程中，選擇了阻塞區校核方法，進而能夠為實現對該模型的有效優化并提高模型的實用性奠定基礎。

3 長周期電力資源優化模型與大規模算法的計算性能

從電力資源優化模型角度出發，要明確目標函數，基于這一優化前提下，根據長周期的性質，在定位優化目標的過程中，則以最大程度降低發電成本為優化目標，并實現目標函數的建立，即minF=F1;在系統運行約束上，需要分別明確負荷平衡約束與旋轉備用約束，在機組運行約束上，包括發電機組輸出功率上下限約束、最小運行時間與停運時間約束、最大開停次數約束以及可用狀態約束；在電網安全約束上，包括支路潮流約束、聯絡線斷面潮流約束；基于實用化約束下，包括機組固定出力、固定起停約束，電力電量轉換關系/水電廠電量/清潔能源消納電量/環保排放/光伏出力約束條件。

從計算性能角度分析，在實際研究中，采用的是商業數學優化軟件包CPLEX，在實際進行開發的過程中，則是借助MIP算法，實現了SCUC程度的創建，并借助實力對算法進行測算，得出結果顯示計算性能能夠滿足實際運用之需。在運用這一優化模型的過程中，借助該軟件來實現求解，進而借助對系統數據的運用，實現對算例的簡化處理。以某電廠無力，基于2015年規劃中，相應裝機水平為基礎，對2015年12月電網清潔能源消納情況進行分析。基于案例結果下，能夠看出在風電的增長下，該區域現有的調峰資源，無法滿足風電全額消納之需尤其是火電壓低運行下，依舊存在嚴重棄風電現象，而產生這一問題的原因在于：自身內部現有調峰能力不足，亟待提升。

4 總結

綜上，針對當前我國大量棄風現象與問題的存在，本文針對該課題展開了研究，建立了相應的風險消納優化模型，并通過對該模型進行了測算，因此，在實際踐行的過程中，借助這一系統模型的運用，能夠為風電企業進一步解決清潔能源消納問題奠定基礎，并為以科學決策的制定來實現對風電的合理開發與充分利用提供保障。

[1]鞠立偉,秦超,吳鴻亮,何璞玉,于超,譚忠富.計及多類型需求響應的風電消納隨機優化調度模型[J].電網技術,2015,07:1839-1846.

[2]劉秋華,鄭亞先,楊勝春.長周期大范圍風電消納的電力電量聯合優化模型與應用[J].電力系統自動化,2015,18:145-150.

[3]宋藝航,譚忠富,李歡歡,劉文彥.促進風電消納的發電側、儲能及需求側聯合優化模型[J].電網技術,2014,03:610-615.

Joint optimization of power consumption of long period large scale wind power model and its application

Zhao Jun
（Jiangsu electric power company maintenance branch，211102）

At present,China's wind power in the face of difficulties and challenges,some to build a joint optimization model of the power consumption for long period large scale wind power utilization is studied, and with practical examples to realize the test and application of the model.

long period;large scale;wind power;power consumption;joint optimization model and Application