面向新能源并网的电力系统鲁棒调度模式.pdf

第４３卷第２２期２０１５年１１月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｌ０１．４３ＮＯ．２２ＮＯＶ．１６．２０１５面向新能源并网的电力系统鲁棒调度模式黎静华，文劲宇，潘毅，崔晖（１．强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中利披大学），湖北武汉４３００７４；２．中国电力科学研究院，北京１００１９２）“”“摘要：为了应对大规模新能源并网下电力系统的多种随机因素，提出了一种基于鲁棒调度计划＋鲁棒运行”区域的多时间尺度滚动调度模式。首先，在分析传统多时间尺度调度模式存在问题的基础上，提出了一种改进的多时间尺度鲁棒调度模式。然后，阐述了鲁棒调度的基本实施过程，通过算例对实施过程进行模拟，并与传统调度模式进行对比说明了所提模式的优越性。最后，对实现多时间尺度鲁棒调度模式的关键技术进行探讨，为面向新能源并网的电力系统调度提供参考思路。关键词：鲁棒运行区域；鲁棒调度系统；多时间尺度调度；新能源并网；发电计划ＲｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｏｃｏｐｅｗｉｔｈｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｐｏｗｅｒＬＩＪｉｎｇｈｕａ，ＷＥＮＪｉｎｙｕ，ＰＡＮＹｉ，ＣＵＩＨｕｉ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｃｏｐｅｗｉｔｈｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌａｒｇｅ－・ｓｃａｌｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ，ａｍｕｌｔｉ・－ｔｉｍｅ‘‘’’ｓｃａｌｅｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｐｌａｎ‘‘’＋ｒｏｂｕｓｔｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｒｅｇｉｏｎ＇．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｏｆｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｉｓｄｅｔａｉｌｅｄａｎｄａｎｅｘａｍｐｌｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｔｏｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１３７７０２７）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｕｓｔｏｐｅｒａｔｉｎｇａｒｅａ；ｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｍｕｌｔｉ－ｔｉｍｅｓｃａｌｅｓｄｉｓｐａｔｃｈ；ｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｅ中图分类号：ＴＭ７１０引言新能源的大规模并网，给电力系统的调度运行带来困难和挑战Ｌ１Ｊ。一方面，新能源出力预测精度低，使得调度计划与实际运行偏差大，导致调度计划调整幅度大甚至不能平衡实际功率；另一方面，新能源固有的随机波动特性，使得电力系统的调峰容量、调频容量以及备用容量难以准确确定ＬｚＪ，容易造成弃风、弃光、切负荷等现象。因此，研究适基金项目：国家自然科学基金项目（５１３７７０２７）；国家电网公司科技项目（ＤＺ７１－１４－００１）——文章编号：１６７４３４１５（２０１５）２２００４７．０８合于大规模新能源并网的电力系统优化运行调度系统，实现多种强随机电源作用下电力系统的功率实时平衡，尽量减少和避免弃风、弃光、切负荷等现象，对促进和发展新能源电力的大规模使用，具有重要意义。对于如何应对以风电为代表的新能源电力的随机性问题，已有大量的研究成果报道。目前大部分的研究集中在对含有随机风电的电力系统优化调度问题的求解上，代表性的方法有假设风电服从某一种分布的解析法Ｌ３Ｊ、采用随机模糊变量描述风电功率【５Ｊ、模拟风电场景的方法【６ｌ和鲁棒优化方法Ｉ加］。这些方法为应对新能源电力的随机性提供了途径。．４８．．电力系统保护与控制然而，电力系统运行调度中的功率平衡是一个逐步逼近实际运行点的控制过程，不仅需要研究基于某一个时间点的优化调度，还需要研究有效的功率逼近过程的模式、方法和相关技术。当前，对于面向大规模新能源并网的电力系统运行调度功率平衡过程模式的研究并不多。文献“”“”［１１－１２】利用日前调度计划＋实时ＡＧＣ控制的两级模式实现微型电网中的功率平衡和能量管理，但该模式不适合于含大规模风电并网的大系统。这是因为由于新能源电力预测误差较大，日前调度计划与实际运行差距大，两级模式使得实时平衡时，ＡＧＣ控制压力很大，甚至难以平衡。为此，文献［１３】对传统调度运行中的两级功率平衡模式进行改进，提出了一种含目前、日内、实时和ＡＧＣ的多时问尺度协调调度模式和框架，实时跟踪负荷及风电的变化，逐级降低风电预测误差，有效地提高系统接纳风电的能力，该模式得到了广泛的认可和使用。文献［１４１基于该模式，研发了一套华北电网的日内发电计划及实时调度系统；文献［１５１￣ｌＪ用日前、曰内和实时滚动优化，实现风．光一储的协同优化调度。文献［１６］研究多时间尺度下主动配电网的分布式电源协调控制。文献［１７１从需求侧管理的角度，“”“”“”提出了与日前２４ｈ、日内１ｈ、日内１５ｍｉｎ、“”和实时负荷调度４个时间尺度相适应的柔性负荷与电源侧之间的互动响应模型和策略。已有文献为含大规模新能源电力系统的优化调度提供了很好的思路。但是，现有的功率平衡过程“”“”“”中在日前、日内和实时等各个时间尺度“的滚动优化过程中，本质上仍是制定应对某一个日前只前计出力”预测情景（新能源电力、负荷）的调度计划的模式。所制定的调度指令鲁棒性不强，导致实际运行中对调度计划的调节频繁；且无法预告当前系统运行的安全边界，以便调度人员根据运行计划的充裕程度做出及时准确的调整，从而能更主动调控随机变化的新能源电力。为此，在已有研究的基础上，本文提出一种面向大规模新能源并网的电力系统鲁棒调度模式。通过滚动优化，得到适应新能源出力变化的鲁棒调度计划和鲁棒运行域。调度人员可掌握电力系统当前“运行裕度，提前做出决策，摆脱当前对新能源被”动应对的困境，实现较为主动调控含有大规模新能源电力系统。１传统多时间尺度电力系统调度模式１．１传统调度模式传统的日前／日内／实时多时间尺度协调运行的工作过程如图１所示。图１中，表示ｆ时刻的日前计划负荷，足表示ｔ时刻的实际负荷，表示ｔ】时刻的日内修正负荷（通过滚动超短期负荷预测进行修正），表示ｔ１时刻日前计划负荷与实际负荷的偏差，表示ｔ１时刻日内修正计划负荷与实际负荷的偏差，此部分偏差由ＡＧＣ机组承担，△ＰＮ。表示ｔｌ时刻通过滚动预测而缩小的偏差。下面以ｆ】时刻（实心点所在时刻）为例，对传统的功率平衡过程进行说明。日前优化计划：基于短期负荷预测结果，以系统运行成本最小为目标、系统安全运行限制为约束，划负荷ＡＡＧｃ超短期一划负．一实际负荷、ＰＩ前修计划、划负△Ａ超短划负代．，实阿负｛萄、Ｐ实际出力－、口前计划／Ｄａｙ日内修正计划／Ｈｏｕｒ／ＭｉｎｕｔｅＡＧＣ控￣ｌＪ／Ｓｅｃｏｎｄ图１传统多时间尺度调度模式Ｆｉｇ．１Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉ－ｔｉｍｅｓｃａｌｅ黎静华，等面向新能源并网的电力系统鲁棒调度模式．４９．在各机组的ｌ叶Ｊ力限制范围内，建立日前最优调度计划模型。图１中，在，时刻，日前计划负荷与实际△负荷的偏差为。【＿】内滚动计划：基十日内的扩展短期／超短期负荷预测结果，以系统运行成本最小为目标、系统安全运行限制为约束，在各机组的出力限制范围内，建－，ｋＨ内最优调度计划模型，按设定的时问多次滚动地进行优化，修正日前制定的调度计划。图１中，在ｔ．时刻，口内计划负荷与实际负荷的偏差由日前△△的修正为只。ＡＧＣ实时平衡：日内的预测偏差，主要通过ＡＧＣ机组来平衡。１中，在ｆ时刻，修正负荷尸“与实际负荷的偏差ｒ由ＡＧＣ机组承担。至此，实现了ｔ．时刻的功率平衡。１．２传统调度模式存在的不足第１．１节所述的功率平衡模式运行在大规模新能源并网的系统时，主要存在如下问题。“”（１）调度计划按照满足预测负荷的原则来制，）“”定，仍属于确定性计划。虽然通过滚动优化在一“”“”定程度上修正了计划与实际的偏差，但由于新能源预测误差较大，调度计．戈０在实际运行中调整的幅度较大。（２）电力系统的安全运行区域未知，调度人员工作被动。依赖于设置一定比例的旋转备用容最应对新能源的波动性和不确定性，未能根据新能源的变化计算系统鲁棒运行的区域。调度人员不易判断当前的运行充裕度，以便及时准确地制定｝｝｛应对措施，主动调控新能源的能力较差。“因此，传统的滚动优化模式难以应对多组随”机变量的电力系统的功率平衡。基于此，本文提出一种面向大规模新能源并网的电力系统多时间尺度鲁棒调度模式。２鲁棒的多时间尺度电力系统调度模式针对传统的电力系统调度模式存在的不足，下面提出了一种面向大规模新能源并网的电力系统鲁棒调度运行模式，如图２所示。Ｈ日ＩＪ坝删贝何＼、／＾＼ｒ＼）ｆＩ伯…………毒－他ＰＰ｝ｉｌＪ¨ｊ删Ｈｆ町Ｃ√ｖ、＼ｌ＼ｖｖ＼，实际负倘｝ｉ｛ｉ线新能源出力控制ｍ汁￣ｌ｝／Ｄａｙｌ１内修ｌｌ计：￣ｌＪ／Ｈｏｕｒ实时修ＪＥ｝］￣￣ｑ／Ｍｉｎｕｌｅ图２电力系统鲁棒有功调度模式Ｆｉｇ．２Ｒｏｂｕｓｔａｃｔｉｖｅｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ（１）日前鲁棒调度计划和鲁棒运行域。根据日前的负荷和新能源电力的区间预测结果，制定能平衡在预测区间内变化的负荷和新能源电力的鲁棒的机组开停机计划。同时，根据所制定的开停机计划，计算系统具有的旋转备用容量、调峰容量和调频容量，计算系统所能应对的新能源电力范围。基于此，组成如图３所示的鲁棒运行区域。图２中的空心圆圈为，．时刻的鲁棒调度计划。（２）日内／实时修正调度计划和鲁棒运行域。根据同内／实时的负荷和新能源电力的区间预测结果，修正能平衡在预测区问内变化的负荷和新能源电力负荷运行Ｉ：界——厂能源运行Ｉ上界鲁棒运行域负荷运｝ｒ下界ｌ新能源运—Ｌ行Ｆ界图３鲁棒运行域示意图Ｆｉｇ．３Ｒｏｂｕｓｔｒｕｎｎｉｎｇｄｏｍａｉｎ的鲁棒机组开停机计划，同时修正鲁棒运行域。从一露电力系统保护与控制２ｌ｛ｊ厅ｆ１；，通过修正，，．时刻的鲁棒调度计划与实际运行情况更为接近。Ｆ１＿由于预测精度提高，鲁棒运行区域也随之缩小，省了运行成本。传统的调度模式（图１）相比，所提的调度模式（２）具有如下优点。（１）图２的调度计划为鲁棒调度计划。根据日前／同内／实时预测的净负荷和新能源出力的变化区间，建立能适应于该区间内变化的鲁棒调度计划优化模型，解算出鲁棒的开停机方式，如图２的调度计Ｊ￣Ｊ］／修ｌ汁划。鲁棒调度计划与传统的仅能应对某一预测场景的调度计划相比，具有更好的鲁棒性和灵活性。避免了传统的确定性优化中，机组的频繁启动或不能及时启动带来的功率不平衡等问题。（２）提供鲁棒运行域。计算鲁棒的开机方式下系统具有的、负备用容最，获得可以应对的新能源①②③④⑤⑥⑦实施过孵：一．一一一一－．＠Ｎｉｌ！！ｌ７预测匝固匡出力的范围以及波动的范围。并基于此，组成鲁棒运行域，如图２中的实心填充部分。当新能源力随机，变化，系统运行接近边界，！』！ＩＪ提前预警，事先制定出应对措施。运行人员可以根据当前的运行状态，判断系统运行的安全裕度，提前做出应对的措施，大大减轻了实时调度的压力，可以及时动地应对新能源的变化，实现ｔ动调控新能源。３鲁棒调度模式的实施过程所提的鲁棒调度模式的具体实施过程为：短期负荷、新能源区问预测一鲁棒调度计划制定一鲁棒运行域计算一超短期负荷、新能源区间预测一鲁棒调度计划修正一鲁棒运行域修正（边界１一实时ＡＧＣ控制一输出调度指令，如图４所示。所涉及的主要计算模块如下。越ｊＩ）＿Ｉ、ＩＩＬＩｃＩｔｌｌ／ｔｌｒｇ－ＩＩ，ｊ｝ｆＭｈｌｕｌｅ＾Ｇｃ拧扎Ｓｅｃｏｎｄ图４多时间尺度鲁棒有功调度实施过程—ｇ．４Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏｂｕｓｔｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｍｕｌｔｉｔｉｍｅｓｃａｌｅ（１）新能源特性分析／概率预测。基于新能源特性分析的预测，预测新能源力，预测给定置信度卜的新能源力区间。例如文献［１８］提到的风电功率波动性分析，文献［１９］提到的风电功率相关特性分析。（２）鲁棒调度计划制定。鲁棒调度计划制定的模型与方法已有不少研究报道川。式（１１为一种基于…新能源力场景的鲁棒调度计划制定模型。该模型采用离散的场景代表新能源电力的随机特性，所得的调度汁划可以满足所有场景的变化。模型中，不含难以处理的概率性约束，计算简单、实用。ｒａｉｎＥ｛ｆ（ｕ，Ｐ，Ｐ，）｝Ｓ．ｔ．ｈ（ｕ，Ｐ。，Ｐｗ，Ｘ）＝０（１）≥ｇ（ｕ，Ｐ，Ｐ，）０∈∈…Ｑ，ＰＱＸＥＱ，Ｓ＝１，２，，Ｓ“式中；表示机组的启停计划向量；表示常规机组的力向量，包括参与调频机组和非调频机组；Ｐ表示新能源出力的场景向；Ｘ表示包括系统网络节点有功、无功、｝乜Ｉ旧值和相位在内的变讨所组成的向量：ｈ为系统功率ｒ衡等式约束向量：ｇ为包含旋转备用、支路潮流限制在内的不等式约束向黛；．厂为系统运行成本函数；Ｅ为均值函数；Ｑ“Ｑ、Ｑ分别为变量、Ｐ、Ｘ的可行域。模型中，．厂、ｈ、ｇ、Ｅ、Ｑ、Ｑ、Ｑ的具体表达式存文献［２０】中均有详细描述。计算过程中，首先根据预测得到的风电功率区间，参照文献［２１】的场景生成方法，生成代表新能源电／『Ｊ特性的个场景；然后，将所牛成的场景代入式（１）进行计算，得到的Ｕ，则为能应对所有代表场景的鲁棒的计划。（３）鲁棒运行域计算。根据．Ｉ述得到的鲁棒调度黎静华，等面向新能源并网的电力系统鲁棒调度模式．５１．计划ｌｆ，可按式（２）、（３）、（４）和（５）分别计算得到系统在调度周期内所具有的正、负旋转备用容量’Ｒｅｓ、Ｒｅｓ；调峰容量Ｐｅａｋ和调频容量Ｆｒｅ。∑Ｒｅｓ：ｌｆ（。一ＪＰ。）‘Ｒｅｓ：ｕ（Ｐ。一Ｐ。）■Ｊ＿Ｐｅａｋ＝Ｚｒ呲一ｅＰｅａｋ）Ｆｒｅ：ｌｆ（一。）』＿＿一、一（２）（３）（４）（５）式中：Ｐ、Ｐ。分别为机组出力的上限、下限向量；、Ｐ分别为参与调峰机组出力的上限、下限向量：、Ｐｎ。分别为参与调频机组出力的上限、下限向量。根据式（２）和式（３），得到新能源和负荷（以净负荷表示）鲁棒运行的上边界值Ｎｅｔｌｏａｄ和下边界‘ＮｅｔｌｏａｄＮｅｔｌｏａｄ：Ｒｅｓ＋（ｐＷ，ｐｒｅ＋ＰＤ，ｐ）（６）’‘Ｎｅｔｌｏａｄ。：（Ｐｗ，ｐ＋ＰＤｐ）一Ｒｅｓ（７）式中，Ｐｗ．Ｐ、ＰＤ。ｐｒｅ分别为新能源出力向量和负荷的预测值。基于所得的旋转备用容量、调峰容量、调频容量和可接纳的净负荷，可形成安全运行的鲁棒区域Ｂ，如式（８）所示。Ｂ＝ＲｅｓＵＰｅａｋＵＦｒｅｔＯＮｅｔｌｏａｄ（８）（４）鲁棒调度计划／运行域修正。根据负荷和新能源的超短期预测结果，以日前，作为初始值，按照式（１）～式（８）进行计算，重新修正鲁棒调度计划和鲁棒运行区域。此外，在实时运行中，需要动态计算概率潮流／概率最优潮流。计算由于随机电源和负荷波动造成系统运行状态越限的概率，暴露系统运行状况、存在问题和薄弱环节，以便及时做出正确的决策。（５）ＡＧＣ控制／紧急控制：利用ＡＧＣ控制实现功率的实时平衡。当ＡＧＣ机组不能满足系统功率平衡时，则启动紧急控制、储能控制、切负荷和弃风，避免事故的发生。４运行模拟示意４．１系统参数说明本节采用含有ｌ０台火电机组和１个风电场的系统对多时间尺度的鲁棒调度模式的工作过程进行说明。该算例系统中，最大负荷为２８００ＭＷ，最大风电为１１００ＭＷ，风电占系统负荷的３９．２９％。火电机组的基本参数参照文献［２０１，为了使装机容量与系统负荷水平相当，将文献［２０１的第１到第５台机组最大出力分别增大到６００ＭＷ，６００Ｍｗ，３３０ＭＷ，３３０ＭＷ，４６２ＭＷ，其余机组的参数不变。系统净负荷曲线（９６时段１如图５所示，图中的净负荷等于系统负荷减去风电场的出力。２２１妻ｉ瘫１ｔＩ图５系统净负荷曲线Ｆｉｇ．５Ｎｅｔｌｏａｄｃｕｒｖｅｏｆｓｙｓｔｅｍ图５中有４条曲线：实际净负荷曲线、预测净负荷曲线、长周期修正挣负荷曲线（提前１２个小时）、短周期修正净负荷曲线（提前２个小时）。图５显示了本例分析过程中所使用到的第４１到４５时段的净负荷修正结果。下面以第４５时段的功率平衡为例，对比说明传统的调度和所提的鲁棒调度两种模式的区别。４．２传统的调度过程日前计划：根据预测净负荷曲线制定日前调度计划，得到机组次日９６时段的开机方式和出力计划。表１为其中第４ｌ时段至４５时段的机组开停机计划。曰内修正（长周期修正１：从图５中可以看出，修正后的净负荷曲线更接近于实际负荷。按照修正后的净负荷进行调度，调整机组出力。通过计算，可以满足修正后的净负荷曲线，从而使得机组出力进一步接近实际出力。如图６中的长周期修正曲线。表１传统模式下机组的启停计划电力系统保护与控制现有的开机方式下机组实际净负荷曲线有功上限的总和．知持Ｉ期修Ｉｌ＝＼ｌＩ———－－－—————————Ｊ‘——’—ｒ。。。。—。一—————厂长周期修正预测净负荷现有的开机方式Ｆ机组有非鲁棒运行域功下限的总和．时段／１５ｍｉｎ图６机组有功调整过程（传统模式）Ｆｉｇ．６Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ（ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｏｄｅ）日内修正（短周期修正）：按照修正的净负荷进行调度，调整机组出力。从图６可以看出，短周期修正后的曲线已非常接近机组的有功上限。实时平衡：从图６可以看到，实际净负荷曲线在第４５时段已超过了现有的机组有功上限总和。此时调度需要对计划进行快速的、较大的调整，例如增开快速启停机组。调度人员的压力较大。从整个有功调度的过程来看，传统的功率平衡过程虽然可以通过滚动优化不断修正调度计划，但由于未将鲁棒调度计划和鲁棒运行域纳入调度过程中，调度计划难以适应新能源变化的现象将会时常发生，且运行的边界也难以预估，使得调度人员工作被动。４．３鲁棒的调度过程日前计划：根据预测净负荷曲线，假定负荷预测误差为０，风电功率的预测误差范围为『－４０％，＋４０％】，参照文献【２ｌ】的方法产生风电功率场景，进而生成鲁棒调度计划。表２给出第４１时段至４５时段机组的鲁棒开机方式。对比表１的开机方式，表２中，为了适应一定的风电变化范围，在第４１时段至４５时段，增开了机组４。系统有功功率平衡过程如图７所示。图７中，仅显示了系统能接纳净负荷的边界，因为如何可视化包含旋转备用容量、调峰容量、调频容量以及净负荷接纳能力等多元因素的边界的问题尚需进一步研究。表２鲁棒模式下机组的启停计划’Ｔａｂｌｅ２Ｕｎｉｔｓｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｉｎｔｈｅｒｏｂｕｓｔｍｏｄｅ边界●日内Ｉ＝］内实际ｆ长周期１（短周期）一日前边界．——广一鲁棒运行域时段／１５ｒａｉｎ图７机组有功调整过程（鲁棒模式）Ｆｉｇ．７Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ（ｒｏｂｕｓｔｍｏｄｅ）从图７可以看出，鲁棒的调度计划可以适应给定范围内风电和负荷的变化。从目前计划到实时功率平衡的整个过程，所制定的开停机计划均能满足净负荷的要求，调度人员无需进行大幅度调整。此外，将鲁棒调度域纳入有功调度过程中，可以实时看到当前运行的裕度，以便及时做出调整。从图７可以看到，在４１．４５时段，也就是上午１１点钟左右，系统备用还处于比较宽裕的状态。５尚需研究的关键技术本文提出了一个多时间尺度的鲁棒有功调度模式，为实现图２所示的鲁棒调度模式，仍有许多关键的技术问题尚需深入研究和发展。５．１新能源的特性预测和特性分析与传统出力稳定可控的发电机相比，新能源电力具有很强的随机波动性，定量描述风电出力的随机特征并加以利用，是主动调控新能源的关键技术之一。目前，已有文献对风电序列的波动性【ｌ驯和相关特性Ｊ进行研究，但这远不足以全面描述风电随机特性，仍需要挖掘更多的特性指标，更全面地反映和刻画风电出力的随机特性。５．２含随机电源的优化调度技术对于新型电力系统优化调度问题，在原来确定型变量的基础上，引入了风电出力、光伏发电出力等不可控的随机变量。相应地，其约束在传统模型约束的基础上，增加了表征风电随机特征的概率函数约束和均值函数约束。此外，还可能包含有刻画随机变量特性如出力特性、波动特性、相关特性的概率分布等约束。对于随机规划问题的求解，虽然数学上有随机规划方法和鲁棒优化方法的分支，但数学方法对求解问题的性质有要求，例如假设随机变量服从某种常见的分布，因此直接采用并不能求解实际问题，≥瓣芭瓣薄黎静华，等面向新能源并网的电力系统鲁棒调度模式－５３－这就需要对实际电力系统优化问题或数学方法加以改进，使之相适应。因此，如何处理优化模型中的随机变量成为求解问题的关键。Ｌ２Ｊ５．３制定调整量最小的鲁棒调度计划应对新能源随机波动的鲁棒调度计划，已有不少的研究报道【８训。对鲁棒调度计划进行调整，可以适应不同新能源电力出现场景的变化。不同的鲁棒调度计划，针对不同的新能源电力的场景，其调整量是不相同的，如何制定出总体调整量最小的鲁棒调度计划，对减轻调度人员的压力，保证电力系统安全稳定运行有重要意义。５．４鲁棒运行域的可视化研究电力系统的安全运行区域需要采用多种因素指［４］标进行衡量，如前面所述的旋转备用容量、调峰容量、调频容量等等，如何将这些因素用直观的可视化方法进行表征，使得调度人员可以方便地了解当前系统运行的状态，可为主动调控新能源电力提供重要的辅助信息。…５．５不同时间尺度运行计划的协调一随着时间尺度的不断逼近，预测精度的不断提高，各时间尺度之间的调度计划和安全运行区域需要不断协调修正。如何协调各级之间的调度计划和“安全运行区域，既充分利用时间尺度越短，预测”精度越高的优势，又使得调度计划平滑过渡，调整量小，实现以最小代价换取系统最安全的运行，［６］达到安全性和经济性最佳协调，也是关键技术之一。６结论本文构建了一种新的面向新能源大规模并网的电力系统的鲁棒优化调度模式，设计了鲁棒调度系统的基本模块，提出了实现鲁棒调度运行的关键技“”“术。在调度过程中引入鲁棒调度计划＋鲁棒安”“”全域的思想，与原来传统的单一固定的调度计划相比，鲁棒调度计划具有更好的适应性。同时，提供了电力系统安全运行区域，为运行调度人员判［８］断系统运行状态，了解当前系统旋转备用容量、调峰容量、调频容量所能应对的新能源出力的波动范围，提前做出应对措施，实现主动调控新能源提供了新的思路和途径。参考文献［１］汪春，吴可，张祥文，等．规模化电动汽车和风电协同［９３调度的机组组合问题研究［Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１５，４３（１１）：４１－４８．ＷＡＮＧＣｈｕｎ，ＷＵＫｅ，ＺＨＡＮＧＸｉａｎｇｗｅｎ，ｅｔａ１．Ｕｎｉｔｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｄｉｓｐａｔｃｈｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（１１）：４１－４８．贺建波，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