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在“30?60”雙碳目標(biāo)要求下，未來電力系統(tǒng)將遵循“清潔化、綜合化、智慧化”的創(chuàng)新趨勢發(fā)展，并將促進(jìn)新能源發(fā)電進(jìn)一步發(fā)展。風(fēng)電作為主要的新能源發(fā)電形式，其波動(dòng)性和間歇性給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性，含大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)機(jī)組組合需安排火電預(yù)留足夠的旋轉(zhuǎn)備用容量，以保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。

預(yù)留旋轉(zhuǎn)備用容量增加會(huì)提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性，但會(huì)增加運(yùn)行成本，降低運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。因此，含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合應(yīng)力求運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與安全性的平衡。

準(zhǔn)確的風(fēng)速預(yù)測技術(shù)對(duì)旋轉(zhuǎn)備用容量的確定具有重要作用。更高的預(yù)測精度意味著更低的旋轉(zhuǎn)備用需求。雖然風(fēng)速預(yù)測技術(shù)已取得長足發(fā)展，但風(fēng)速自身的隨機(jī)性使風(fēng)速預(yù)測不可避免地具有較大的預(yù)測誤差。風(fēng)速預(yù)測的準(zhǔn)確度隨時(shí)間尺度延長逐漸降低，且預(yù)測誤差的概率分布具有時(shí)變特性。因此，含風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合應(yīng)針對(duì)不同時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃，充分考慮風(fēng)速預(yù)測誤差的時(shí)變特性，以在保證運(yùn)行安全的前提下，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

對(duì)于含風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合的研究，根據(jù)風(fēng)電不確定性處理方法主要分為：確定性方法、模糊方法、隨機(jī)方法。確定性方法通過風(fēng)能的歷史數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)補(bǔ)償風(fēng)電出力的額外旋轉(zhuǎn)備用需求。有學(xué)者利用統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)置信水平動(dòng)態(tài)確定系統(tǒng)備用容量。模糊方法采用模糊集表征風(fēng)電出力不確定性，通過求解模糊規(guī)劃進(jìn)行機(jī)組組合。隨機(jī)方法利用概率分布表征風(fēng)能或預(yù)測誤差，能更加準(zhǔn)確地處理風(fēng)能的不確定性，但計(jì)算量較大。

關(guān)于含風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合的研究已有很多文獻(xiàn)，但現(xiàn)有研究僅針對(duì)單一時(shí)間尺度分析風(fēng)電預(yù)測誤差統(tǒng)計(jì)特性，確定旋轉(zhuǎn)備用需求，未研究風(fēng)電預(yù)測誤差的時(shí)變概率特性及時(shí)變的旋轉(zhuǎn)備用需求，無法應(yīng)用于電力系統(tǒng)機(jī)組組合滾動(dòng)優(yōu)化，且無法保證系統(tǒng)不同時(shí)間尺度的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。

鑒于此，安慶供電公司科技人員針對(duì)風(fēng)電功率預(yù)測誤差的時(shí)變特性，對(duì)考慮時(shí)變備用需求的含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合滾動(dòng)優(yōu)化方法展開研究。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：①分析風(fēng)電預(yù)測誤差的時(shí)變概率特性，基于機(jī)會(huì)約束方法確定含大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)時(shí)變旋轉(zhuǎn)備用容量需求；②考慮時(shí)變旋轉(zhuǎn)備用需求，基于混合整數(shù)線性（mixed integer linear, MIL）方法，建立含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合滾動(dòng)優(yōu)化模型。

圖1 機(jī)組組合滾動(dòng)優(yōu)化示意圖

本模型能夠充分考慮風(fēng)電功率預(yù)測誤差的時(shí)變特性，確定含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)時(shí)變的旋轉(zhuǎn)備用容量需求，并根據(jù)電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度機(jī)組組合優(yōu)化模型，確定含高比例風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合滾動(dòng)運(yùn)行方案，保證系統(tǒng)不同時(shí)間尺度的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。基于混合整數(shù)線性規(guī)劃建模能有效降低模型的計(jì)算復(fù)雜性，為大規(guī)模系統(tǒng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

本文編自2021年第10期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“考慮時(shí)變備用需求的含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)機(jī)組組合滾動(dòng)優(yōu)化”，作者為桂前進(jìn)、黃向前 等。