基于相关机会规划的风电并网容量优化分析_乔嘉赓

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1、第32卷第10期Vol.32No.102008年5月25日May25,2008基于相关机会规划的风电并网容量优化分析乔嘉赓,徐飞,鲁宗相,闵勇(清华大学电机系电力系统国家重点实验室,北京市100084)摘要:风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39

2、节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。关键词:风电并网容量;相关机会规划;减出力控制;电网安全运行中图分类号:TM715;TM6120引言境下极大化事件成立机会给出最优决策的优化理论。一般的优化模型在对实际问题建模以后,可行近年来中国的风电事业快速发展,相关研究工[1-5]解集合本质上已经确定,然而这时所给出的最优解作也迅速展开。由于风能的随机性和间歇性强,[17]在实际中可能根本无法执行。在相关机会规划其大规模并网发电会对电网的安全运行造成不良影中并不假定可行解集合是确定的。虽然相关机会规响,因而很多学者从电网静态运行安全角度

3、计算了划也给出一个确定的解,但只要求这个解在实际问风电场的最大并网容量。文献[6-8]采用确定性方题中尽可能地执行。法计算风电场并网容量,但该方法无法考虑风电随相关机会规划理论中定义了不确定事件、环境机性和间歇性的影响。文献[9]引入随机规划理论,和机会函数等概念,在此基础上提出了不确定原理,以机会约束形式描述系统静态安全约束,建立优化用以进行优化计算。不确定事件是指需要优化的目模型求解风电场并网容量。文献[10-12]在机会约标事件,不确定环境是优化中所需考虑的环境约束。束规划的基础上对风电场并网容量优化及风力发电对一个待决策问题,若决策

4、变量以x表示,决策中的效益等问题进行了分析。[13]随机变量以y表示,则不确定事件、环境分别以不等机会约束规划理论适用于不确定环境下的式表示为h(x,y)[0和g(x,y)[0。建模分析,但机会约束意味着约束条件仅以一定概从不确定环境的角度看,在随机变量实现之前率得到满足,因而,当电网安全运行约束以这种方式并不知道一个决策可否执行,因而需要评估事件成参与计算时,存在越限的危险。此外,各种控制措施[14-15]立的机会。定义机会函数为:也已引入风电场运行,对提高并网容量有重要fc(x)=Pr{hk(x,y)[0}作用。并且,在很多地区电网中,

5、风电的快速发展也约束条件为:已经超过了现有模型所计算的最大并网容量。因gj(x,y)[0此,需要在电网静态安全约束和相应控制措施下建式中:hk(x,y)[0(k=1,2,,,q)代表一组共q个不立新的模型计算风电并网容量。确定事件;gj(x,y)[0(j=1,2,,,p)代表一组共p本文在对风电并网环境的不确定性进行分析的个不确定环境。基础上,引入了相关机会规划理论,建模计算了风电不确定原理是在随机环境中计算一个事件机会并网容量。函数的原则,定义如下:在不确定环境gj(x,y)[1相关机会规划理论0(j=1,2,,,p)中的事件H由hk(x

6、,y)[0(k=1,[16]2,,,q)给出。如果对于每个x和y的实现值有相关机会规划理论是一类通过在不确定环hk(x,y)[0(k=1,2,,,q)并且gj(x,y)[0(j=1,2,,,p),则称事件H在不确定环境中是相容的。收稿日期:2008-01-17;修回日期:2008-03-03。在不确定环境下,一个随机事件的机会等于此事件)84)#绿色电力自动化#乔嘉赓,等基于相关机会规划的风电并网容量优化分析n相容的概率。1minE=EPWiEi在不确定环境下极大化事件的机会函数,即可PW2i=1得相关机会规划模型为:s.t.g(PG,QG

7、,V,H,PL,QL,PW,QW)=0maxfc=Pr{hk(x,y)[0}PWi=fP(xi,Ni,Pcuri)s.t.gj(x,y)[0(1)QWi=fQ(PWi)minmaxxPk,G[Pk,G[Pk,G(2)minmaxQk,G[Qk,G[Qk,G2不确定环境下的建模分析Vj,min[Vj[Vj,max风电并网容量计算的主要不确定因素是风速和Sl[Sl,max负荷。风电场出力随风速波动,系统的潮流、电压及PW2B其他机组出力都会受到影响。通常希望电压、潮流PL不因风电波动而越限,这构成了风电并网容量计算式中:E为各风电场减出力

8、动作机会的加权平均值;的电网安全约束。Ei=Pr{Pcuri>0}为第i个风电场的减出力措施动受风能随机性的影响,风电场出力不具备像火作机会;PW2为各风电场的总装机容量;g(#