有可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行方式研究.pdf

1、電力工業(yè)屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，為了緩解我國(guó)能源供需矛盾和改善生態(tài)環(huán)境，提高電力工業(yè)能源利用效率，轉(zhuǎn)變能源利用方式，減少碳排放量是必不可少的措施。有可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)，和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，一方面提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、提高一次能源利用效率和節(jié)約非可再生能源;另一方面面臨環(huán)境改變，具有很大不確定和風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境。主要在于:
　　(1)電力系統(tǒng)中風(fēng)電滲透水平的不斷提高給電力統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了新的問(wèn)題甚至挑戰(zhàn)。輸電系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)既要充

2、分考慮系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的接納能力，也要適當(dāng)計(jì)及風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
　　(2)向廣東送電的西電以“水電”為主，其具有汛期送出比重大、季節(jié)性強(qiáng)、調(diào)節(jié)能力差的特點(diǎn)。為最大限度輸送西部富裕水電，西部送電省區(qū)的火電機(jī)組有必要在省內(nèi)優(yōu)先平衡水火送出比例，有必要在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本前提下，深入分析西部火電機(jī)組在汛期維持最小運(yùn)行方式的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。
　　(3)考慮到西電送電受線(xiàn)路輸送容量的限制，區(qū)域間的備用共

3、享實(shí)際上難以取得，這樣為維持廣東電力供應(yīng)的可靠性與安全性，在汛期時(shí)廣東區(qū)域內(nèi)火電機(jī)組也需要維持適當(dāng)?shù)淖钚∵\(yùn)行方式，以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和增強(qiáng)抗事故能力。
　　現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方法和模型以及機(jī)組最小運(yùn)行方式存在的主要問(wèn)題在于:現(xiàn)有的電力系統(tǒng)規(guī)劃方法無(wú)法綜合平衡電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的接納能力與風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn);沒(méi)有充分考慮現(xiàn)有的西電東送水電大發(fā)背景下火電機(jī)組對(duì)于電力系統(tǒng)抗事故能力的影響等等。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本論文提

4、出計(jì)及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險(xiǎn)因素的含風(fēng)電場(chǎng)的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型，兼顧了輸電投資成本、切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場(chǎng)所帶來(lái)的綜合效益，并考慮了安全約束;從安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能減排的角度出發(fā)，對(duì)汛期水火電聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行火電機(jī)組最小運(yùn)行方式的計(jì)算，選擇有效的求解器進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，確定能夠維持整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的各區(qū)域火電最小出力水平。最后取得了一定的研究成果:
　　(1)首先總結(jié)了現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃理論，并對(duì)可再生能源特別是間歇性電源并網(wǎng)背景

5、下的輸電系統(tǒng)元件建模進(jìn)行概括和分析，這是后文所提出的輸電系統(tǒng)規(guī)劃綜合方法建模和仿真的基礎(chǔ)。這些模型包括非時(shí)序性/時(shí)序性場(chǎng)景、單一/多場(chǎng)景等，能夠應(yīng)用于計(jì)及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險(xiǎn)因素的輸電系統(tǒng)規(guī)劃的不同場(chǎng)景，具有廣泛適用性。
　　(2)為解決綜合平衡電力系統(tǒng)接納風(fēng)電能力與風(fēng)電帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)因素的矛盾，提出計(jì)及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險(xiǎn)因素的含風(fēng)電場(chǎng)的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型，兼顧了輸電投資成本、切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場(chǎng)所帶來(lái)的綜合效益，并考慮了安

6、全約束。其中，對(duì)不確定性因素造成的切負(fù)荷懲罰與棄風(fēng)懲罰的平均水平和波動(dòng)進(jìn)行了模擬。上層規(guī)劃以單位投資下給定時(shí)間內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量最大化為目標(biāo)確定輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案，并把該方案?jìng)鬟f給下層問(wèn)題;下層規(guī)劃則以給定時(shí)間內(nèi)棄風(fēng)總電量與切負(fù)荷總電量之和最小為優(yōu)化目標(biāo)，把切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量向上層模型反饋。上下層之間存在交互作用，最終由上層決策獲得輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案。上層規(guī)劃為混合整數(shù)非線(xiàn)性問(wèn)題，采用改進(jìn)的粒子群算法求解;下層規(guī)劃為線(xiàn)性規(guī)劃

7、問(wèn)題，采用線(xiàn)性規(guī)劃求解器ILOG CPLEX求解。最后，采用修改的18節(jié)點(diǎn)和46節(jié)點(diǎn)兩個(gè)算例系統(tǒng)對(duì)所建立的模型與采用的方法做了說(shuō)明。
　　(3)為了解決汛期西部富裕水電消納問(wèn)題，西部送電省區(qū)的火電機(jī)組有必要在省內(nèi)優(yōu)先平衡水火送出比例，同時(shí)為維持廣東電力供應(yīng)的可靠性與安全性，在汛期時(shí)廣東區(qū)域內(nèi)火電機(jī)組也需要維持適當(dāng)?shù)淖钚∵\(yùn)行方式，以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和增強(qiáng)抗事故能力。提出火電機(jī)組最小運(yùn)行方式的優(yōu)化模型，并采用ILOG CPLEX MIP優(yōu)