大规模风电接入电网的发电计划决策理论与方法的研究

传统日前发电计划基于确定性模型，未考虑风电出力不确定性与波动性对系统安全经济运行的影响。本项目研究大规模风电接入电网的发电计划决策理论与方法：建立表征风电出力不确定性与波动性的精细化概率模型；设计量化不确定性和波动性的备用概率安全指标与调频概率安全指标，通过备用与调频动态协调优化模型形成综合概率安全指标；在此基础上进一步建立安全、经济多目标协调优化，机组组合、出力安排、备用、调频动态一体优化的发电计划模型，并精细考虑电网与发电机组运行约束；研究模型的有效约束智能辨识技术、多维协调与解耦技术以及高效综合智能算法；设计模型的误差分析机制与评价指标体系，建立模型关键参数的动态反馈修正机制，进一步提高模型的有效性。本项目的成果将为我国加强大规模风电上网与利用、提升发电计划对风电不确定性与波动性的适应性、提高发电计划的安全经济水平提供理论与关键技术支撑，具有重要的理论与应用价值。

由于风电出力具有较强的不确定性和波动性，大规模风电接入电网对电力系统的安全经济运行产生严重的影响，对传统的电网调度运行提出严峻的挑战。为提高大规模风电资源的利用效率并保证电网的安全经济运行，本项目研究了大规模风电接入电网的发电计划决策理论与方法。主要研究成果包括：首先针对不同的分析与应用场景，建立了与之相应的表征风电出力不确定性与波动性的精细化模型。在风电出力预测精度相对较低的中短期场景中采用对模型参数要求不高的区间数理论建模，在风电出力预测精度相对较高的短期场景中建立概率模型；针对上述两类模型分别建立了安全、经济多目标协调优化，机组组合、出力安排、备用、检修全面优化的发电计划模型，并精细考虑了实际电网与发电机组运行约束；针对不确定性优化问题难于求解的情况，研究了模型的有效约束智能辨识技术。基于情景分析方法，提出了全景式的经济调度方法，提取了潮流约束的关键情景和系统平衡约束的关键情景，该方法在确保最优求解的前提下减少经济调度问题的规模，并显著提高计算效率；同时提出了备用安全可信度的评价指标用以建立模型的分析与评价机制，并结合智能电网的新发展研究了负荷弹性对系统消纳风电能力的动态反馈模型并分析其影响。算例表明，上述成果全面考虑了风电出力不确定性、电网和发电机组各类复杂约束，实现了发电计划安全与经济的多目标协调优化，提高了模型的完备性；设计的动态智能求解算法，提高了模型的求解效率；模型的评价指标与反馈修正机制，提高了模型的适应性与有效性。上述成果提高了电网日前发电计划安排水平，保证了电力系统在大规模风电接入时安全经济地运行，增强了风电场接入电网发电的能力。在上述研究成果的基础上，结合本领域的新发展，本项目拓展了研究内容，探讨了以大规模风电利用为特征的智能电网架构。本项目的开展显著增进了项目承担者和承担单位及合作单位研究能力的增长，取得了一定的研究成果，培养了一批学科人才，促进了本研究领域的交流和相关研究的开展。本项目的成果将为我国加强大规模风电上网与利用、提升发电计划对风电不确定性的适应性、提高发电计划的安全经济水平提供理论与技术支撑。