考慮概率分布不確定性的含風電場電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行問題研究.pdf

1、在傳統(tǒng)能源儲備和環(huán)境污染日益緊張的今天，風力發(fā)電作為一種清潔的能源，在世界范圍內(nèi)得到了越來越多的重視，其應用也得到了迅猛的發(fā)展。然而，由于風力發(fā)電固有的間歇性和波動性，其大規(guī)模的接入使電力系統(tǒng)的結構形態(tài)和運行特性發(fā)生了巨大的變化，同時也對電網(wǎng)的輸送和調(diào)峰能力等提出了更高的要求。在此背景下，本文考慮到風電接入后電力系統(tǒng)中隨機因素的概率分布的不確定性，在系統(tǒng)規(guī)劃方法和運行策略兩個方面開展了一系列的研究。具體研究內(nèi)容主要包括:
　　1.

2、提出基于最大熵原理的風電并網(wǎng)容量優(yōu)化方法。首先，采用半不變量法計算得到電力系統(tǒng)中隨機潮流的若干階矩的信息。其次，根據(jù)最大熵原理，基于隨機潮流的部分信息，求解其最符合實際的概率分布，從而刻畫出一個較為準確的不確定性環(huán)境。在此基礎上，采用機會約束描述電力系統(tǒng)安全運行要求，以最大化風電并網(wǎng)容量為目標，建立風電并網(wǎng)容量優(yōu)化模型，從而充分利用風能。
　　2.提出含風電系統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度策略優(yōu)化方法。首先在系統(tǒng)運行點處對潮流方程進行線性化，進而提

3、出應對風電功率和負荷波動的發(fā)電調(diào)度策略數(shù)學模型。其次，以使發(fā)電成本最小為目標，考慮系統(tǒng)線路不過負荷以及常規(guī)機組出力上下限等約束，建立發(fā)電調(diào)度策略優(yōu)化模型。隨后，采用結合最大熵模型的模式搜索法求解該模型，其中在調(diào)度策略的參考解下，基于最大熵原理尋找系統(tǒng)中線路有功功率等隨機潮流變量最符合實際的概率分布。最后，在算例分析中將文中提出的方法與Monte Carlo法以及基于Gram-Charlier級數(shù)展開理論的方法進行比較。
　　3.提

4、出一種考慮風電功率概率分布不確定性的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方法。該方法可保證求得的電網(wǎng)規(guī)劃方案在風電功率任意一種可能的概率分布下均滿足輸電系統(tǒng)安全運行要求，同時最小化投資成本。首先采用概率分布魯棒機會約束優(yōu)化模型描述含風電場的輸電網(wǎng)規(guī)劃問題，然后綜合運用S-lemma、矩陣Schur補性質等消去該優(yōu)化模型中的隨機變量，并將其轉化為含有矩陣不等式的確定性模型，進而采用基于線性矩陣不等式優(yōu)化的遺傳算法進行求解?；趯嶋H電網(wǎng)的算例說明了文中提出方法的可

5、行性和有效性。
　　4.提出含風電場電力系統(tǒng)的概率分布魯棒備用優(yōu)化調(diào)度方法。針對風電功率概率分布的不確定性，采用概率分布魯棒聯(lián)合機會約束規(guī)劃模型來描述電力系統(tǒng)備用優(yōu)化調(diào)度問題。該模型可同時求得最優(yōu)的常規(guī)機組發(fā)電計劃、備用購買容量以及備用調(diào)度策略，并且保證在任何一種風電功率可能的概率分布下，系統(tǒng)的安全運行水平要求都能得到滿足。為求解概率分布魯棒聯(lián)合機會約束規(guī)劃模型，可根據(jù)S-lemma和矩陣Schur補性質等將其轉化為含有雙線性矩陣

6、不等式的確定性模型，進一步采用循序凸優(yōu)化算法逐漸趨近模型的最優(yōu)解。
　　5.提出基于風險的含風電場電力系統(tǒng)概率分布魯棒備用協(xié)調(diào)優(yōu)化方法。將風電功率預測視為確定的預測值和具有隨機性的預測誤差兩部分，其中預測誤差的概率分布未知。針對風電功率預測誤差概率分布的不確定性，提出基于條件風險價值概念的風電備用容量確定方法。進一步地，考慮系統(tǒng)中多種備用之間的協(xié)調(diào)以及常規(guī)機組爬坡約束等，建立基于概率分布魯棒聯(lián)合機會約束規(guī)劃的備用協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，從而