大规模风电场并网的经济调度建模和决策算法.pdf

关 键 词 ! "#$%&’()风 力 发 电 ·出 力 预 测 ·经 济 调 度 ·交 互 式 决 策 ·粒 子 群 优 化 算 法 ·电 能 质 量!!"#$% &’()*+,!"# · 冶 金 电 气 · *++, 年 第 *- 卷 第 .* 期大 规 模 风 电 场 并 网 的 经 济 调 度 建 模 和决 策 算 法! ! 大 规 模 风 电 场 接 入 电 力 系 统 给 电 力 系 统 的 调 度 和 运 行提 出 了 新 的 问 题 ， 调 度 人 员 需 要 在 调 度 方 案 的 制 定 过 程 中考 虑 风 力 发 电 的 特 点 本 文 以 风 电 场 的 短 期 风 速 预 测 为 基础 ， 分 析 预 测 样 本 ， 针 对 风 力 发 电 不 同 接 入 容 量 对 电 力 系统 稳 定 性 影 响 的 不 同 ， 建 立 含 有 风 电 场 的 电 力 系 统 经 济 调度 模 型 ， 运 用 交 互 式 决 策 方 法 和 粒 子 群 优 化 算 法 对 含 有 风电 场 的 电 力 系 统 经 济 调 度 模 型 求 解 ， 得 出 调 度 方 案 。

通 过算 例 分 析 ， 验 证 了 该 方 法 的 可 行 性 王 " 粤#" 肖 进 永$" 栗 " 然#%#& 华 北 电 力 大 学 电 力 工 程 系 " $& 河 北 省 石 家 庄市 华 能 上 安 电 厂" " 全 球 范 围 内 面 临 的 能 源 和 环 境 问 题日 趋 严 重 ， 可 再 生 能 源 的 利 用 是 解 决 能源 和 环 境 问 题 的 重 要 手 段 风 力 发 电 作为 一 种 重 要 的 可 再 生 能 源 形 式 ， 得 到 了较 快 的 发 展［ #］ 目 前 风 速 以 及 风 电 场 输出 功 率 的 预 测 水 平 还 没 有 达 到 很 高 的 精度［ $， ’］， 这 给 风 力 发 电 并 网 后 电 力 系 统调 度 计 划 和 运 行 方 式 的 制 定 带 来 了 一 定的 困 难 随 着 风 力 发 电 并 网 容 量 的 不 断 增 加 ，含 风 电 场 的 电 力 系 统 的 经 济 调 度 问 题 受到 了 人 们 的 关 注 基 于 风 电 场 输 出 功 率随 机 性 强 的 特 点 ， 模 糊 建 模 思 想［ (］和 随机 模 拟 方 法［ )］应 用 于 求 解 含 风 电 场 的 电力 系 统 经 济 调 度 问 题 。

文 献 ［ *］ 通 过引 入 模 糊 隶 属 度 函 数 的 方 法 对 其 风 险 进行 评 价 ， 建 立 了 含 有 风 电 场 的 电 力 系 统多 目 标 经 济 调 度 模 型 粒 子 群 优 化 算 法 （ +,-./012 34,-567./5/8,./9:， +36） 在 单 目 标 问 题 中 呈现 快 速 收 敛 的 特 性 ， 且 其 算 法 相 对 简 单适 合 工 程 应 用 ， 多 目 标 问 题 的 决 策 过 程与 决 策 者 的 主 观 愿 望 密 切 相 关 交 互 式决 策 方 法 能 充 分 体 现 决 策 者 与 系 统 间 的信 息 交 换 ， 已 成 为 较 活 跃 且 实 用 性 强 的 多目 标 决 策 方 法 之 一 ， 基 于 以 上 特 点 ， 本 文采 用 交 互 式 算 法 进 行 经 济 调 度 模 型 的求 解 国 内 外 学 者 对 风 电 场 的 风 速 预 测 和 输出 功 率 预 测 进 行 了 广 泛 的 研 究 和 探 索 大规 模 的 风 电 场 接 入 电 力 系 统 以 后 ， 需 要 建立 含 有 电 力 系 统 安 全 性 评 价 的 经 济 调 度 模型 。

本 文 尝 试 以 风 电 场 的 短 期 风 速 预 测 为基 础 ， 通 过 风 功 曲 线 和 风 电 场 模 型 进 行 风电 场 的 输 出 功 率 预 测 ， 对 预 测 样 本 进 行 分析 ， 构 建 含 有 风 电 场 的 经 济 调 度 模 型 ， 运用 交 互 式 算 法 进 行 求 解 ， 并 以 一 个 ) 机 系统 为 例 进 行 了 算 例 分 析 风 电 场 的 出 力 预 测./ 风 电 场 的 短 期 风 速 预 测对 风 电 场 的 风 速 进 行 预 测 ， 然 后 通过 风 功 曲 线 得 到 风 电 场 输 出 功 率 的 预 测值 ， 是 进 行 风 电 场 出 力 预 测 的 有 效 方 法 进 行 风 电 场 风 速 预 测 的 方 法 较 多 ， 主 要有 持 续 法 和 时 间 序 列 法 （ ; !?":"( )?!（ #）式 中 ， !:为 高 度 ":处 的 风 速 ； !?为 "?高度 处 的 风 速 ； ! 为 风 切 变 指 数 ， 一 般 取 ?& #@?& (/ 风 电 场 的 输 出 功 率 预 测风 电 机 组 的 输 出 功 率 #4主 要 取 决 于风 力 机 轮 毂 高 度 处 的 风 速 !， 风 力 发 电 机组 出 力 与 风 速 的 关 系 如 图 # 所 示 。

大 规 模 风 电 场 并 网 的 经 济 调 度 建 模 和 决 策 算 法 !"#$% &’()*+,!电 能 质 量!!!" "#$"" %&’" %( )**+ 年 , 月 下 · 冶 金 电 气 · !"#! #$% % % % $%" & "’(#（ "） % % "’(%" & "!!!% % % % "!%" & "’)$% % % % "’)%"（ *）式 中 ， #（ "） 表 示 风 速 在 "’(和 "!之 间 时 ， 风 力 发电 机 组 输 出 功 率 与 风 速 之 间 的 函 数 关 系 风 经 过 风 力 发 电 机 组 后 将 部 分 动 能 转 化 为 机 械能 ， 再 转 化 为 电 能 ， 从 而 使 风 速 降 低 对 后 面 的 风 力发 电 机 组 发 电 量 产 生 影 响 ， 称 为 尾 流 效 应 风 能 分布 模 型 主 要 考 虑 风 电 场 中 的 尾 流 效 应 常 见 的 风 电 场 风 速 尾 流 模 型 有 +,-.,- 模 型 和/(..010- 模 型 ， 如 图 * 所 示 前 者 较 好 地 模 拟 了 平坦 地 形 的 尾 流 情 况 ， 后 者 考 虑 到 地 形 因 素 ， 较 好 地模 拟 了 非 均 匀 风 速 场 。

本 文 采 用 地 形 平 坦 的 风 电 场模 型 ， 即 +,-.,- 模 型［ 2］假 设 风 电 场 是 均 匀 场 ， $ 是 两 个 风 电 机 组 的 距离 ； 叶 轮 半 径 和 尾 流 半 径 分 别 是 % 和 %3； 自 然 风速 、 通 过 转 子 的 风 速 和 受 尾 流 影 响 的 风 速 分 别 是"$、 "4和 "5 据 "$、 "4和 风 电 机 组 的 推 力 系 数 &4的 关 系 "4’ "$6 ( &!4可 知"$# "$6 76 7 6 7 &!( )4%% 8( ))$[ ]*（ 9）-. 预 测 样 本 分 析对 若 干 风 速 序 列 样 本 进 行 预 测 结 果 统 计 分 析 ，并 通 过 上 一 节 中 给 出 的 风 电 机 组 的 风 功 曲 线 转 化 为功 率 ， 计 算 风 电 场 出 力 预 测 误 差 ! 设 某 时 段 风 速预 测 值 为 *:;,;,为 （ !:;, > > *1· 7)(81（ ） · （ ?:;6 风 机 ， 参 数 为 ： 额 定 功 率 ," 956； 叶 片 直 径 ?? #； 轮 毂 高 度 @4 #； 切 入 风 速为 ." 9 #= :； 额 定 风 速 为 ,/ #= :； 切 出 风 速 为-9 #= :。

安 装 地 点 地 形 平 坦 ， 机 组 排 列 方 式 （ /4 A/） 如 图 9 所 示 常 规 机 组 数 据 参 考 文 献 ［ ,4］ 取 文 献 数 据 中,? 时 的 负 荷 进 行 算 例 分 析 ， 该 时 段 负 荷 为- -B@" ?- 56 算 法 流 程 如 下 ：2C:? @ A /， 9: ; BCCDCE? 9 OLEP CEE>C:1K3EDO［ Q］ 6 R=N3K 9EPLE33KLEP B=#L31? 23E3KC: /331LEPS999， $’’-： "8+6［ &］ 陈 海 焱 ， 陈 金 富 ， 段 献 忠 6 含 风 电 场 的 电 力 系 统 经济 调 度 的 模 糊 建 模 及 优 化 算 法 ［ 7］ 6 电 力 系 统 自 动化 ， $’’-， %’（ $） ： $$8$-6［ *］ 江 岳 文 ， 陈 冲 ， 温 步 瀛 6 基 于 随 机 模 拟 粒 子 群 算 法的 含 风 电 场 电 力 系 统 经 济 调 度 ［ 7］ 6 电 工 电 能 新 技术 ， $’’+， $-（ %） ： %+8&"6［ -］ 0CEP TLEPM3EP， QICECE BLEPI6 RBH8UCO3D F>:1L8#KL13KLC3#=E=FL# DLOJC1#I #=EOLD3KLEP NLED J=N3K J3E31KC1L=EO>UV3#1 1= DLOJC1#I3KWO C11L1>D3［ Q］ 6 R=N3K B?FJ=OL>F，$’’-： $-,8$+-6［ +］ 陈 树 勇 ， 戴 慧 珠 ， 白 晓 民 ， 等 6 风 电 场 的 容 量 可 信度 和 可 避 免 费 用 计 算 ［ 7］ 6 太 阳 能 学 报 ， ",,,， $’（ &） ： &%$8&%)6［ )］ BIL X A， 9U3KICK1 Y Q6 G F=DLML3D JCK1L#:3 ONCKF =J1L8FLZ3K［ Q］ 6 RK=#33DLEPO =M 1I3 S999 Q=EPK3OO =E 9[=:>81L=ECK? Q=FJ>1C1L=E， ",,)： -,8+%6［ ,］ 胡 国 强 ， 贺 仁 睦 6 基 于 模 糊 满 意 度 的 水 火 电 力 系 统多 目 标 短 期 优 化 调 度 ［ 7］ 6 华 北 电 力 大 学 学 报 ，$’’+， %&（ %） ： "8*， ""6［ "’］ 张 国 立 ， 李 庚 银 ， 谢 宏 ， 等 6 多 目 标 加 权 模 糊 经 济调 度 模 型 ［ 7］ 6 华 北 电 力 大 学 学 报 ， $’’&， %"（ $） ：&)8*$6（ 收 稿 日 期 ： $’’) ’+ $)） !"。