【精彩论文】含可再生能源的电力系统周优化运行策略

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

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赵书强，陈佳君，李志伟

新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

引文信息

赵书强, 陈佳君, 李志伟, 等. 含可再生能源的电力系统周优化运行策略[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 8-17,51.

ZHAO Shuqiang, CHEN Jiajun, LI Zhiwei, et al. A weekly optimal operation strategy for power systems with renewable energy[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 8-17,51.

研究背景

近年来，随着能源短缺与环境污染问题日趋凸显，各国大力发展水电、风电、光伏发电等可再生能源，高比例可再生能源电力系统成为未来电力系统的发展方向。由于风能、太阳能自身的随机性、间歇性以及不同时间尺度下预测精度相差较大，大规模风、光并网给电力系统调度运行带来潜在风险，弃风、弃光和弃水问题仍较为严峻。水电启停迅速、运行成本低，是一种优质的调峰电源，统筹安排水电站运行使得其在安全运行的前提下更好地发挥灵活性是促进风光消纳的突破方向之一。

论文所解决的问题及意义

文章主要研究在以月和日为时间尺度的调度中引入周优化调度对合理利用梯级水电的水资源、促进月合约电量完成的意义。首先，针对包含风电、光伏、梯级水电和火电的多源混合电力系统，以系统总发电成本最小，弃风、弃光、弃水量最小和最大程度跟踪给定电量为目标，综合考虑各类电源及系统约束，建立多源混合电力系统周优化调度模型，接着，提出含月合约电量分解、周优化调度、日前优化调度的滚动协调调度模式，最后探讨影响周优化调度的因素，研究周优化运行策略对提高梯级水电站综合运行效益和协调月度合约电量完成的意义。

论文重点内容

“月—周—日”滚动协调策略下各个时间尺度的衔接机制如图1所示,其详细说明如下：

（1）月电量分解为周优化调度提供周合约电量。将月合约电量分解到月内各日，得到第1周（自然周或非自然周）的周合约电量，余下各周的周合约电量则根据最新的预测数据进行滚动修正。

（2）周优化调度为日前优化调度提供机组日电量和始末水位参考。若为自然周（周一至周日），则连续7日的周优化结果可为第1日的日前优化调度提供相应参考，更新预测数据，剩余连续6日的周优化结果为第2日提供约束，之后可以依此类推，直至进行到自然周的最后一日，即周内滚动；若为非自然周（总共7天，但并不严格按照周次划分），则每个日前优化调度的电量约束和水位约束均由连续7日的周优化调度来确定。

图1 滚动协调策略

其中，自然周和非自然周的定义如图2所示，即：在自然周模式下，w1-1表示第1个自然周进行第1次优化，优化结果为周内第1日提供参考，w1-2表示第1个自然周进行第2次优化，优化结果为周内第2日提供参考，即进行周内滚动；在非自然周模式下，W1-1表示第1个非自然周为第1日提供参考，W2-2表示第2个非自然周为第2日提供参考，依此类推。由图2可知，2种滚动协调调度模式下进行周优化调度时，都会出现跨月调度现象，但这并不影响调度计划的实施。

图2 两种滚动模式

研究结论

本文针对包含风电、光伏、梯级水电的可再生能源电力系统，提出了“月电量分解—周优化调度—日前优化调度”滚动协调调度模式，研究了引入周优化调度的意义以及影响周优化调度的来水因素和滚动模式因素，得到如下结论：

（1）在月和日这2个时间尺度下，引入周时间尺度可以合理利用水库来水，最大程度地跟踪月合约电量，继承长时间尺度的优化结果。

（2） “月—周—日”优化调度策略根据风/光/荷和来水的滚动预测值以及电量完成情况，不断进行调度计划的修正，一定程度上可以应对风/光/荷的不确定性。

（3）在含水电的电力系统中，周优化调度的应用需要一定的条件，水库来水、滚动模式都影响周优化运行效果。

主要作者介绍

第一作者：赵书强，男，博士，教授，从事新能源电力系统、电力系统规划与可靠性等方面的教学与科研工作。

E-mail: zsqdl@163.com。

第二作者：陈佳君，女，硕士研究生，从事含可再生能源电力系统优化调度研究。

E-mail: 18703359365@163.com。

第三作者：李志伟，男，博士研究生，从事多能源电力系统源网荷协调调度研究。