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含随机风电出力及电网安全的电网调度策略研究

文档作者：罗亦梅张里吴琛郝珑文档来源： 1．成都理工大学核技术与自动化工程学院 2．国网四川省电力公司技能培训中心 3．国网重庆市电力公司检修分4．国网保定供电公司，		点击数：	更新时间： 2024年07月26日
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第39卷第1期
2016年2月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
Vol，39，No。1
Feb．，2016
含随机风电出力及电网安全的电网调度策略研究
罗亦梅 。张里 。吴琛 ，郝珑
(1．成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059；
2．国网四川省电力公司技能培训中心，四川成都610072；
3．国网重庆市电力公司检修分公司，重庆400039；4．国网保定供电公司，河北保定071000)
摘要：随着风电基地在中国北部和沿海地区大力建设，风电在电网中的比例不断提高，这对电力系统的经济调度运
行提出新的考验。特别是风电的间歇性和波动性使得经济调度具有更多不确定性。将风速的概率模型和风机出力
相结合，利用风电场出力的概率分布函数将风电场出力的随机模型转化为确定性模型，构建以机组的发电成本最小
为目标函数，同时计及电网网络安全约束。在优化算法上，利用量子行为粒子群算法对模型进行求解，最后对调度模
型进行敏感性分析。仿真结果表明，所提模型和方法是可行、有效的，具有一定的实用价值。
关键词：风力发电；经济调度；网络安全约束；置信水平；量子行为粒子群算法
Abstract：W ind generation has attracted great attention with the increase of the capacity of large wind farms connected to power
grid，thus it brings new challenges to economic dispatch of traditional power system．Especially，more uncertainties in eco—
nomic dispatch arc produced by the random variation of wind power output．The wind velocity probability model is combined
with wind generator output，and the probability distribution function of wind power output is expressed by piecewise function．
According to the cumulative distribution function of wind power，the stochastic optimization problem is transformed to a deterministic
one．Minimizing the fuel cost of thermal generators is taken aS objective functions，at the same time，the network security
constraints are considered．Finally，the efect of different load，shape parameter and scale factor of the scheduling re—
sults are considered too．The efectiveness of the proposed method is verified by the results of calculation examples．
Key words：wind power；economic dispatch；network security constraint；confidence level；quantum behaved particle swarnl
optimization
中图分类号：TM73 文献标志码：A 文章编号：1003—6954(2016)01—0006—06
0 引 言
中国“十二五”规划实施以来，作为一种绿色、
清洁的可再生能源，风电在中国北部和沿海地区迅
速发展。大型风电场的并网运行是目前中国利用风
能的主要模式，也是智能电网发展的重要组成部
分⋯。大规模的风电并网不仅缓解电力供应紧张
的形式，同时也减少了能源利用过程中大量温室气
体的排放 。
风电与传统的火电机组和水电机组相比，具有
强烈的波动性和随机性，其并网运行给电力系统调
度带来新的问题和挑战 J。针对风电功率不确定
基金项目：国家自然科学基金项目(50977059)；国家电网公司科技
项目——大规模风电并网调度运行支撑关键技术研究与
应用
· 6 ·
性的经济调度问题，目前国内外的一些学者进行了大
量的研究。文献[6]通过应用机会约束规划模拟风电
功率的随机波动特陛，建立了考虑机组组合的含风电
场电力系统经济调度模型；文献[7]提出节能发电调
度发电计划的编制算法，首先根据优先顺序法确定火
电机组开机方法，然后采用等微增率进行功率分配；
文献[8]提出在经济调度的目标函数中计及高估和低
估风电的经济代价，较合理地刻画了风电功率的概率
分布特性，具有一定的工程实用性；文献[9]为应对风
电功率预测误差给系统调度带来的影响，在ED模型
中同时考虑系统正、负旋转备用容量约束；文献[10]
应用模糊集理论建立了含风电场经济调度的模糊模
型；3c献[11]构建含风电场环境经济调度的随机优化
模型，将燃煤机组的发电成本最小和污染气体排放量
最小同时最为目标函数进行优化。
第39卷第1期
2016年2月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
V01．39。No．I
Feb．，2016
上述发电调度模型中并未考虑随机风电出力，
以及输电元件传输容量的约束。在传统经济调度模
型中考虑了网络安全约束，并将风速的概率模型和
风机出力相结合，通过分段函数表达风电场出力的
概率分布函数，利用风电场出力的分布函数对模型
进行确定性转化，使得仿真结果更接近实际情况。
最后利用量子行为粒子群算法对模型进行求解，同
时对调度模型进行敏感性分析。
1 风电出力的概率模型
通过长期实测数据统计和拟合分析，普遍认为
二参数的威布尔分布能够较好描述风速 的随机分
布规律 。分布函数为
F ( )=1一exp[一( ) ]， ≥O (1)
式中：k为形状参数；c为威布尔分布的尺度参数。根
据其分布函数可得威布尔分布的概率密度函数为
( )=÷(÷)k-lexp[一(÷) ] (2)
由于影响风能输人和功率输出之间关系的因素
很多，所以无法在建模中一一分析。研究人员使用通
用、简化的模型 来描述风速和输出功率的关系。
W =
0， V~yore)
= l—exp[一( ) ]⋯ p[_( ) ]
(5)
式中，P为概率。
P(W=W，)=P( ，≤V< 。 )
=exp[_( ) ]-exp 一( ) ]
(6)
为求取连续部分的概率分布，对式(4)积分为
(删)=exp[一( ) ]一
exp{_[(1+h w
．
)yia／c] } (7)
此外，
P(W>w，)=0 (8)
综合式(5)～式(8)，得到 的概率分布函数为
F ( )=P(W≤W)=
0． <0
1一exp{一[(1+h w
．
)vin／C1 }+
exp[一( ) ]，
1，
2 电力系统安全经济调度
(9)
2．1 目标函数
发电成本为
N
minFc= (口 +biP +ciP ) (10)
式中：Ⅳ为系统内燃煤机组数； 为燃煤机组 的有
功出力； 为燃煤机组的总成本。
2．2 约束条件
1)功率平衡约束
Ⅳ
P +Q(P )=PD (11)
式中：P。为系统负荷需求；Q(P )为风电场出力
P 的函数。由于P 为随机变量，因此可将式(11)
以概率的形式描述为
Ⅳ
P，{ΣP +P ≥PD}≥叼 (12)
式中，'7为满足负荷需求的置信水平。
2)机组出力约束
燃煤机组的出力约束为
Pil1i ≤P ≤P 一 (13)
风电场的出力约束为
0≤P ≤P (14)
3)网络安全约束
· ，7 ．
第39卷第1期
2016年2月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．39．No．1
Feb．．2016
- pL≤ d LB～[Pg-pD]≤尸L (15)
Bdiag d i1，⋯， ) (16)
式中：B为系统的导纳矩阵； i为支路i的电抗；Nl
为系统支路条数；￡为系统支路节点的连接矩阵；
为支路功率约束向量。
2．3 模型的确定性转化
求解机会约束规划问题的一种常用的方法是将
其转化为确定性优化模型。式(12)可转化为
P，{P

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