考慮新能源不確定性及需求側(cè)主動(dòng)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行研究.pdf

1、作為電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題之一，電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。隨著新能源（如風(fēng)電）大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)的不確定性顯著增強(qiáng)，使得新能源出力特性分析與建模研究得到了廣泛關(guān)注。在引入新能源不確定性之后，電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行中需要考慮的確定性潮流計(jì)算問(wèn)題變成了概率潮流計(jì)算問(wèn)題。因此，電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算研究是解決電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題的基礎(chǔ)。眾所周知，新能源入網(wǎng)的根本目的是節(jié)能減排，緩解日益惡化的環(huán)境問(wèn)題，而碳排

2、放是衡量環(huán)境因素的重要指標(biāo)之一。因而，考慮碳排放的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行研究是當(dāng)前的一個(gè)研究重點(diǎn)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于系統(tǒng)故障等原因會(huì)導(dǎo)致線路發(fā)生阻塞，那么電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行中的阻塞管理問(wèn)題研究不可避免。此外，隨著需求側(cè)進(jìn)一步放松管制及負(fù)荷主動(dòng)性的增強(qiáng)，研究考慮需求側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的需要。綜上所述，本文圍繞電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行做了以下五個(gè)方面的研究工作：
　　1）在新能源出力特性分析與建模方面，本

3、文以含多風(fēng)場(chǎng)電力系統(tǒng)為研究對(duì)象,并取得了一定研究成果。首先，建立了非時(shí)序單風(fēng)場(chǎng)出力不確定模型，分析了尾流效應(yīng)、風(fēng)機(jī)故障、風(fēng)場(chǎng)內(nèi)部電力連接線故障三種因素對(duì)其出力的影響；然后，提出了基于蒙特卡洛(MC)抽樣方法、Nataf變換和Cholesky分解法的MC-Nataf-CD方法，并建立了考慮風(fēng)速相關(guān)性的多風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合出力模型；最后，通過(guò)可靠性指標(biāo)反映上述三種因素對(duì)多風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合出力的影響。該部分為本文開(kāi)展后續(xù)研究提供了模型基礎(chǔ)。
　　2）在電

4、力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算方面，提出了考慮輸入變量相關(guān)性的概率潮流模型及其計(jì)算方法。在 MC-Nataf-CD相關(guān)性處理方法和點(diǎn)估計(jì)法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了基于2m+1點(diǎn)估計(jì)法和Cornish-Fisher級(jí)數(shù)的概率潮流計(jì)算方法，有效提高了概率潮流計(jì)算精度。在處理含風(fēng)電等非高斯分布隨機(jī)變量的概率潮流計(jì)算問(wèn)題時(shí)，與Gram-Charlier級(jí)數(shù)相比，Cornish-Fisher級(jí)數(shù)所得輸出隨機(jī)變量累積分布的精度更高，為后續(xù)研究電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)

5、行中的概率潮流約束問(wèn)題提供了可靠的解決方法。
　　3）在考慮碳排放的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行研究方面，本文創(chuàng)新性的提出了區(qū)域碳排放均衡性的概念，并在此基礎(chǔ)上，給出考慮碳排放均衡性的多目標(biāo)電力系統(tǒng)區(qū)域協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型。與傳統(tǒng)模型不同，該模型增加了區(qū)域碳排放差這一新的目標(biāo)去控制區(qū)域碳排放均衡度。本文提出的概率潮流計(jì)算方法在該模型中得到了很好的應(yīng)用，確保了仿真計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。該模型在測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)際電力系統(tǒng)中均可應(yīng)用，很好的解決了考慮碳排放

6、均衡性的含新能源電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題，是管理城市區(qū)域碳排放和評(píng)估區(qū)域風(fēng)場(chǎng)位置規(guī)劃合理性的有效工具。
　　4）在電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行中的阻塞管理研究方面，本文分別從新能源不確定性和主動(dòng)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)性兩方面展開(kāi)研究。在考慮新能源不確定性的阻塞管理研究中，提出了基于概率潮流機(jī)會(huì)約束的單層阻塞管理模型，分析并討論了電力庫(kù)、節(jié)點(diǎn)電價(jià)模式及大用戶直購(gòu)電合約等不同情形下的阻塞管理情況。該模型可以有效防止線路發(fā)生二次阻塞和過(guò)度依賴(lài)電力系統(tǒng)重

7、調(diào)度，并指導(dǎo)合理簽訂直購(gòu)電合約。而在含主動(dòng)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)阻塞管理問(wèn)題研究中，提出了基于雙層優(yōu)化的阻塞管理模型，并采用基于 Karush–Kuhn–Tucker（KKT）優(yōu)化條件的三種啟發(fā)式算法求解。本文所提的基于雙層優(yōu)化的阻塞管理模型可在發(fā)電機(jī)組故障或者輸電線路故障情況下幫助系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商（ISO）合理調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組和分布式電源出力，有效限制了市場(chǎng)力，保證了節(jié)點(diǎn)電價(jià)的平穩(wěn)性，特別是主動(dòng)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)附近的節(jié)點(diǎn)。
　　5）在考慮需求

8、側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行研究方面，研究了考慮電價(jià)波動(dòng)及需求側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題，提出了考慮電價(jià)波動(dòng)及需求側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度模型。該模型將傳統(tǒng)魯棒優(yōu)化方法和考慮需求側(cè)響應(yīng)的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型相結(jié)合，既考慮了電力系統(tǒng)需求側(cè)的主動(dòng)性，又考慮了概率潮流和負(fù)荷結(jié)算電價(jià)的不確定性對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的影響，確保了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不確定性的魯棒性。該模型的目標(biāo)函數(shù)包含售電收益和發(fā)電成本兩部分，售電收益部分包含第一類(lèi)負(fù)荷收益和第二類(lèi)負(fù)荷收