考虑柔性负荷调峰的风水火耦合电力系统经济调度方法研究

How to effectively consume large-scaled wind power has become one of the main bottlenecks of its fast development in our country. By controlling the flexible loads and participating in the peak load regulation, it can be the effective method of solving the problems of consuming wind power and flexible spare capacity configuration, this project will research into the economic dispatching key problems of wind-hydro-thermo coupled power system considering the peak flexible load regulation. From the linked relevance of all kinds of wind-hydro-thermo coupled power system random factors in time, space and time-space, we will analyze unambiguous expressive methods of the random factors involved in flexible loads and wind-powered electricity generation; use Nash game theory and consider the dynamic relationships among flexible loads, random wind-powered electricity generation and spare capacity, to construct the uncertain economic dispatching model of wind-hydro-thermo coupled power system with flexible loads; use the uncertain analysis method of "equifinality for different tracks" to get the best multiple track solution sets of uncertain model; finally through the simulation model to demonstrate the rationality and validity of the best dispatching track interval. Expected research results include: the uncertain economic dispatching model of wind-hydro-thermo coupled power system with main flexible load (including the interruptible load and generation power from the demand side) participated in; the methods of obtaining the prepared multiple dispatching tracks of uncertain economic dispatching model; the estimation method of optimal economic dispatching track interval. The research results can offer theory basis for flexible configuration optimization of spare power in wind-hydro-thermo coupled power system, and also can be used for the implementation of economic operation decisions to provide new choices.

如何有效的消纳大规模风电已成为制约我国风电快速发展的瓶颈之一，通过对柔性负荷进行控制并参与调峰是解决电力系统消纳风电和灵活配置备用容量的有效方法。分析风水火耦合电力系统中柔性负荷、风电等包含的随机因素在时空维度的无二义性描述；利用纳什博弈理论，考虑柔性负荷、随机风电、备用容量之间动态耦合关系，构建考虑对柔性负荷进行控制的耦合电力系统不确定性经济调度模型；运用"异轨同效"不确定性分析方法，推求不确定性模型的多重最优调度轨迹解集，形成调度决策的轨迹区间；最终通过仿真模型，论证最优调度轨迹区间的合理性和有效性。预期研究成果：可中断负荷及需方发电等典型柔性负荷参与调峰的风水火耦合电力系统不确定性经济调度模型；不确定性经济调度模型的准多重调度轨迹解推求方法；最优经济调度轨迹区间估计方法。研究成果可为风水火耦合电力系统备用电源的灵活优化配置提供理论依据，也可为经济调度决策的实施提供新的参考。

本课题组在国家自然科学基金（51207113）的资助下，以含风电电力系统的调度运行方法为研究对象，研究了负荷侧控制机理及响应模型、负荷及风功率的短期预测方法、风电接入电力系统后的调峰平衡及策略、考虑源荷互动的含风电电力系统安全经济调度模型及求解算法等内容。. 首先针对不同的负荷侧控制方式，构建了描述可控负荷电价响应特性的数学模型，利用边际成本理论，建立了可控负荷的成本费用模型。提出了一种基于流形学习理论的短期负荷预测局部线性嵌入算法，以及一种基于最小二乘支持向量机和混沌粒子群算法的风功率短期预测方法，并基于实际数据的算例，仿真验证了上述算法在预测精度方面的优越性。. 其次，课题组研究了风电大规模接入对电力系统调峰平衡的影响，以及系统的调峰策略。利用实际电网数据进行仿真计算，结果表明：风电大规模接入对电力系统的调峰平衡带来显著负面影响，而影响程度与风电接入电网的方式密切相关，而所提出的调峰策略优化方法可以有效降低系统的调峰损耗。. 在以上基础上，将可控负荷作为一种可调度的调峰资源，纳入电力系统调峰体系之中，针对风电出力的不确定性，基于风险约束理论，建立考虑可控负荷调峰和风电出力随机性的电力系统经济调度模型，并通过双层搜索算法进行求解，基于10机算例的仿真结果表明：所建模型充分挖掘了可控负荷的潜在调峰效益，考虑了风电大规模接入给电力系统注入的不确定性因素，与现有调度模型相比，不仅具有较好的经济效益，实现了系统安全性和经济性的统筹协调，还有助于提高系统对风电的消纳能力。. 最后课题组将安全校核以约束条件的形式纳入到考虑可控负荷调峰和风电出力随机性的电力系统经济调度模型之中，构建其安全经济调度模型，基于Benders分解技术将模型解耦，利用帝国竞争算法进行求解。基于标准算例的仿真结果表明，考虑线路安全约束的风电调度方法虽然可能降低系统运行的经济性，但是可有效防止线路潮流越限的情况出现，提高了系统运行的安全可靠性。