考慮虛擬發(fā)電廠接入的新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、近年來，傳統(tǒng)化石能源危機及環(huán)境污染問題已經(jīng)成為制約世界各國經(jīng)濟及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。以風電、光伏發(fā)電等為代表的新能源電力，因其良好的環(huán)保節(jié)能效益，越來越受到世界各國的重視。而新能源電力存在間歇性和強隨機波動性，給電網(wǎng)的安全運行與經(jīng)濟調(diào)度帶來新的挑戰(zhàn)。虛擬發(fā)電廠(VirtualPower Plant, VPP)因其可以大規(guī)模有效集成地域分散、不同類型的分布式新能源和需求側(cè)負荷，打破傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)和需求側(cè)界限，提高供電可靠性，成為提高新能

2、源利用效率的一個可能途徑。如何在新能源電力系統(tǒng)負荷優(yōu)化調(diào)度中充分利用VPP運行策略，更好地平抑新能源波動，降低發(fā)電成本及環(huán)境成本，是具有重要價值的研究課題。
　　考慮VPP參與的新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題，其調(diào)度模型和解法與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度有著較大的差異。具體表現(xiàn)為一是VPP聚合器內(nèi)部各發(fā)電單元聚合后的出力特性，目前國內(nèi)外電力調(diào)度過程中均未有相關研究及應用;二是在已有調(diào)度過程中考慮VPP環(huán)境效益的研究較少，缺乏深入分析VPP內(nèi)

3、部分布式能源特性及可控電源的配合對調(diào)度結(jié)果影響的研究;三是對于許多研究中構(gòu)建的VPP，其內(nèi)部聚合形式、發(fā)電側(cè)與需求側(cè)參與情況、模型采用的目標函數(shù)等各不相同，目前缺乏從整體上歸納整理的相關研究工作。
　　圍繞上述問題背景，本文開展了三方面的研究工作。首先針對最典型的含風電的新能源電力系統(tǒng)，本文結(jié)合VPP聚合特性，構(gòu)建了計及VPP聚合特性的兩階段經(jīng)濟調(diào)度模型:第一階段基于包含若干風場與火電機組的VPP的聚合出力特性，對VPP的總出力進

4、行決策;第二階段將VPP的總出力在其內(nèi)部各單元機組之間進行分配。本文分析了VPP聚合特性及運行策略對新能源電力系統(tǒng)的影響，利用某風電場的真實出力數(shù)據(jù)，對所述兩階段模型進行多場景仿真。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法相比，本文提出的模型能顯著提高風電利用率，并降低發(fā)電費用。
　　第二，考慮到實際VPP內(nèi)部包含的發(fā)電及需求資源的多樣性，本文分析了VPP內(nèi)部各DG發(fā)電成本，構(gòu)建了包含風電、光伏發(fā)電、小水電及微型燃氣輪機在內(nèi)的新能源發(fā)電系統(tǒng)的

5、優(yōu)化模型，將VPP發(fā)電跟蹤計劃、發(fā)電成本及環(huán)境效益作為模型的目標函數(shù)，并用粒子群算法對模型進行了仿真。結(jié)果表明，VPP在參與新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中，計及環(huán)境效益的同時，通過優(yōu)化微型燃氣輪機出力系數(shù)與小水電季節(jié)性發(fā)電出力，不僅可以降低新能源出力波動對電網(wǎng)的影響，還能降低總的發(fā)電成本。
　　第三，針對發(fā)電側(cè)及需求側(cè)對VPP運行策略的不同影響，本文通過大量文獻資料研究，整理了目前VPP內(nèi)部聚合成分的形式、模型以及目標函數(shù)等內(nèi)容，并總結(jié)

6、出最典型的VPP聚合形式。在對比分析了多種VPP優(yōu)化目標的基礎上，考慮VPP內(nèi)部機組發(fā)電成本及彈性需求兩方面，給出了VPP最大自我供給策略與最大化利益策略。針對最大化利益策略，配置了新能源電力系統(tǒng)中最典型的VPP聚合形式，設計了基于分時電價的VPP調(diào)度模型，并結(jié)合粒子群及CPLEX優(yōu)化仿真。結(jié)果表明，當大規(guī)模新能源電力接入電網(wǎng)時，基于分時電價的VPP運行策略采用抽水蓄能和儲能電池聯(lián)合運行時，考慮VPP接入的新能源電力系統(tǒng)能獲得更好的經(jīng)濟