含大规模风电的电力系统备用需求多尺度优化决策研究

随着我国千万千瓦级风电基地的建设和陆续并网运行，快速增加的并网风电给电网的安全经济运行及风电的全额接纳带来了难题。充足的备用是保证大规模风电接入电网安全运行的根本措施。而传统的备用容量确定方法已不适用于含大规模风电的电力系统。为了解决大规模风电的接纳、含风电的电力系统协调调度、以及储能系统的容量配置等问题，迫切需要研究大规模波动性电源对电力系统备用需求的影响机理和备用需求的优化决策方法。本项目拟通过对风功率随机性和波动性进行建模和分析、探索大规模风电对系统备用需求的影响机理、研究含风电的电力系统随机生产模拟方法、进而研究含风电的电力系统备用需求的优化决策方法。旨在量化波动性风电功率对系统运行的影响，为制定含风电的电力系统备用需求和发电调度提供理论依据和方法指导。研究成果将为含大规模波动性电源的电力系统安全经济运行提供理论和方法。

我国大规模风电开发大多远离负荷中心，远距离输送给系统的安全经济运行及风电消纳带来了难题。合理的备用容量是保证系统可靠经济运行的关键。而传统的备用容量确定方法已不适用于含大规模风电的电力系统安全可靠运行，为此，本项目着重研究大规模波动性风电对电力系统备用需求的影响机理和备用需求的优化决策方法。取得成果如下：. 基于风速预测误差概率分布及风电功率出力特性，建立了描述风电功率随机波动性的置信区间模型、多场景模型和月度风电功率模型；提出了反映系统备用充裕性的延迟失负荷概率指标；引入风险测度风险价值和条件风险价值方法及信度理论，提出了风电备用需求和风电条件备用需求两个考虑风险因素的备用指标。. 针对大规模风电对系统备用需求的影响机理，从可靠性角度推导了系统运行备用与延迟失负荷概率之间的量化关系，揭示了风电波动性与运行备用、可靠性之间的关系；建立了风电计划出力和应对预测误差所需备用间的量化关系，进而得到了风电接入后对系统所需的旋转备用容量需求。. 提出了基于通用生成函数的含风电电力系统随机生产模拟方法。在建立风电场的多状态概率型出力时间序列模型的基础上，利用通用生成函数在处理离散随机变量方面的计算快捷性，建立了含风电的电力系统随机生产模拟序列化模型，并提出了求解算法。所提方法计算速度比常规方法快，且能按时序模拟电力系统的随机运行过程。. 针对含风电的电力系统备用需求的优化决策问题，从日内、日前到月度3个时间尺度开展了相关研究，分别提出了日内发电和备用协调调度模型和方法、日前安全约束机组组合模型和方法以及基于延迟失负荷概率指标的日前机组组合模型及其求解算法、月度机组组合和机组检修联合优化模型和方法，实现了发电计划、备用决策、以及机组检修计划的协调方案。. 课题组完成了项目计划书中规定的各项任务和考核目标，支撑了所属项目总体目标的实现。研究成果为制定含风电的电力系统备用需求和发电调度提供理论依据和方法指导，对含大规模波动性电源的电力系统安全经济运行具有指导意义。