国网安庆供电公司科技人员提出考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化模型

中国电工技术学会活动专区

CES Conference

风电的波动性及难以预测的特性给电力系统安全、经济调度带来了困难。含风电电力系统机组组合需安排火电预留足够的旋转备用容量，以减小风电波动和预测误差对电力系统的影响。国网安徽省电力公司安庆供电公司、国网安徽省电力有限公司的研究人员桂前进、黄向前、麦立、徐瑞翔，在2021年第10期《电气技术》上撰文，针对风电预测误差的强时变特性，提出考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化模型，该模型充分考虑风电预测误差的时变特性，优化系统机组组合滚动运行方案。算例分析证明了本模型的有效性和可行性，分析表明本模型能够满足系统时变备用需求，保证系统不同时间尺度的运行安全性和经济性。

在“30•60”双碳目标要求下，未来电力系统将遵循“清洁化、综合化、智慧化”的创新趋势发展，并将促进新能源发电进一步发展。风电作为主要的新能源发电形式，其波动性和间歇性给电力系统安全运行带来严峻挑战。为了应对风电不确定性，含大规模风电并网电力系统机组组合需安排火电预留足够的旋转备用容量，以保证系统运行安全。

预留旋转备用容量增加会提升系统运行安全性，但会增加运行成本，降低运行经济性。因此，含大规模风电电力系统机组组合应力求运行经济性与安全性的平衡。

准确的风速预测技术对旋转备用容量的确定具有重要作用。更高的预测精度意味着更低的旋转备用需求。虽然风速预测技术已取得长足发展，但风速自身的随机性使风速预测不可避免地具有较大的预测误差。风速预测的准确度随时间尺度延长逐渐降低，且预测误差的概率分布具有时变特性。因此，含风电电力系统机组组合应针对不同时间尺度调度计划，充分考虑风速预测误差的时变特性，以在保证运行安全的前提下，降低系统运行成本。

对于含风电电力系统机组组合的研究，根据风电不确定性处理方法主要分为：确定性方法、模糊方法、随机方法。确定性方法通过风能的历史数据确定系统补偿风电出力的额外旋转备用需求。有学者利用统计方法，对历史风速数据和预测数据做统计分析，根据置信水平动态确定系统备用容量。模糊方法采用模糊集表征风电出力不确定性，通过求解模糊规划进行机组组合。随机方法利用概率分布表征风能或预测误差，能更加准确地处理风能不确定性，但计算量较大。

关于含风电电力系统机组组合的研究已有很多文献，但现有研究仅针对单一时间尺度分析风电预测误差统计特性，确定旋转备用需求，未研究风电预测误差的时变概率特性及时变的旋转备用需求，无法应用于电力系统机组组合滚动优化，且无法保证系统不同时间尺度的运行安全性和经济性。

鉴于此，安庆供电公司科技人员针对风电功率预测误差的时变特性，对考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化方法展开研究。主要创新点如下：①分析风电预测误差的时变概率特性，基于机会约束方法确定含大规模风电并网电力系统时变旋转备用容量需求；②考虑时变旋转备用需求，基于混合整数线性（mixed integer linear, MIL）方法，建立含大规模风电电力系统机组组合滚动优化模型。

图1 考虑时变备用需求机组组合滚动优化示意图

本模型能够充分考虑风电功率预测误差的时变特性，确定含大规模风电电力系统时变的旋转备用容量需求，并根据电力系统多时间尺度机组组合优化模型，确定含高比例风电电力系统机组组合滚动运行方案，保证系统不同时间尺度的运行安全性和经济性。基于混合整数线性规划建模能有效降低模型的计算复杂性，为大规模系统应用提供基础。

本文编自2021年第10期《电气技术》，论文标题为“考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化”，作者为桂前进、黄向前 等。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

推荐阅读

中国电工技术学会

新媒体平台

学会官方微信

电工技术学报

电气技术

学会官方B站

新浪微博

今日头条号

联系我们

《电工技术学报》：010-63256949/6981

邮箱：[e-mail]

---

《电气技术》：010-63256943

邮箱：[e-mail]

---

编务：010-63256994；订阅：010-63256817

广告合作：010-63256867/6838