有可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行方式研究.pdf

1、電力工業(yè)屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，為了緩解我國能源供需矛盾和改善生態(tài)環(huán)境，提高電力工業(yè)能源利用效率，轉變能源利用方式，減少碳排放量是必不可少的措施。有可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng)，和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，一方面提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性、提高一次能源利用效率和節(jié)約非可再生能源;另一方面面臨環(huán)境改變，具有很大不確定和風險的復雜運行環(huán)境。主要在于:
　　(1)電力系統(tǒng)中風電滲透水平的不斷提高給電力統(tǒng)安全與經(jīng)濟運行帶來了新的問題甚至挑戰(zhàn)。輸電系統(tǒng)規(guī)劃時既要充

2、分考慮系統(tǒng)對風電的接納能力，也要適當計及風電對系統(tǒng)安全與經(jīng)濟運行所帶來的風險。
　　(2)向廣東送電的西電以“水電”為主，其具有汛期送出比重大、季節(jié)性強、調節(jié)能力差的特點。為最大限度輸送西部富裕水電，西部送電省區(qū)的火電機組有必要在省內優(yōu)先平衡水火送出比例，有必要在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基本前提下，深入分析西部火電機組在汛期維持最小運行方式的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性。
　　(3)考慮到西電送電受線路輸送容量的限制，區(qū)域間的備用共

3、享實際上難以取得，這樣為維持廣東電力供應的可靠性與安全性，在汛期時廣東區(qū)域內火電機組也需要維持適當?shù)淖钚∵\行方式，以實現(xiàn)快速響應和增強抗事故能力。
　　現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方法和模型以及機組最小運行方式存在的主要問題在于:現(xiàn)有的電力系統(tǒng)規(guī)劃方法無法綜合平衡電力系統(tǒng)對風電的接納能力與風電對系統(tǒng)安全與經(jīng)濟運行所帶來的風險;沒有充分考慮現(xiàn)有的西電東送水電大發(fā)背景下火電機組對于電力系統(tǒng)抗事故能力的影響等等。
　　針對上述問題，本論文提

4、出計及風電接納能力和風險因素的含風電場的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型，兼顧了輸電投資成本、切負荷懲罰、棄風懲罰以及風電場所帶來的綜合效益，并考慮了安全約束;從安全經(jīng)濟運行和節(jié)能減排的角度出發(fā)，對汛期水火電聯(lián)合系統(tǒng)進行火電機組最小運行方式的計算，選擇有效的求解器進行優(yōu)化計算，確定能夠維持整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的各區(qū)域火電最小出力水平。最后取得了一定的研究成果:
　　(1)首先總結了現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃理論，并對可再生能源特別是間歇性電源并網(wǎng)背景

5、下的輸電系統(tǒng)元件建模進行概括和分析，這是后文所提出的輸電系統(tǒng)規(guī)劃綜合方法建模和仿真的基礎。這些模型包括非時序性/時序性場景、單一/多場景等，能夠應用于計及風電接納能力和風險因素的輸電系統(tǒng)規(guī)劃的不同場景，具有廣泛適用性。
　　(2)為解決綜合平衡電力系統(tǒng)接納風電能力與風電帶來的風險因素的矛盾，提出計及風電接納能力和風險因素的含風電場的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型，兼顧了輸電投資成本、切負荷懲罰、棄風懲罰以及風電場所帶來的綜合效益，并考慮了安

6、全約束。其中，對不確定性因素造成的切負荷懲罰與棄風懲罰的平均水平和波動進行了模擬。上層規(guī)劃以單位投資下給定時間內的風電場發(fā)電量最大化為目標確定輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案，并把該方案傳遞給下層問題;下層規(guī)劃則以給定時間內棄風總電量與切負荷總電量之和最小為優(yōu)化目標，把切負荷懲罰、棄風懲罰以及風電場發(fā)電量向上層模型反饋。上下層之間存在交互作用，最終由上層決策獲得輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案。上層規(guī)劃為混合整數(shù)非線性問題，采用改進的粒子群算法求解;下層規(guī)劃為線性規(guī)劃

7、問題，采用線性規(guī)劃求解器ILOG CPLEX求解。最后，采用修改的18節(jié)點和46節(jié)點兩個算例系統(tǒng)對所建立的模型與采用的方法做了說明。
　　(3)為了解決汛期西部富裕水電消納問題，西部送電省區(qū)的火電機組有必要在省內優(yōu)先平衡水火送出比例，同時為維持廣東電力供應的可靠性與安全性，在汛期時廣東區(qū)域內火電機組也需要維持適當?shù)淖钚∵\行方式，以實現(xiàn)快速響應和增強抗事故能力。提出火電機組最小運行方式的優(yōu)化模型，并采用ILOG CPLEX MIP優(yōu)