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研究背景
风电并网有利于提高电力系统运行的环保效益,节省常规机组的发电成本,但在风电呈“反调峰”特性时,要全额消纳风电需增加常规机组启停和下调备用,使火电机组出力严重偏离经济运行区,从而影响系统运行经济性。因此,有必要制定合理的日前发电计划模式,权衡风电的效益和全额消纳风电的成本,以保证电网的综合效益。在风电场配置适当容量的储能系统,以风储联合发电站替代传统风电场并网运行,有助于改善风电出力的可调度性和可靠性,提高风电消纳能力和系统运行经济性。
本文将系统运行经济性、风电消纳能力以及风电调度公平性作为优化目标纳入风储联合发电系统的日前发电计划优化,基于不同的风电调度优先级设计了3种不同的有功调度模式。同时,基于分层序列法提出了不同模式的两阶段优化模型及快速求解算法。
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2风储联合发电系统的有功调度模式
将系统运行经济性(机组运行成本f1、机组启动成本f2、机组关停成本f3)、风电消纳能力(弃风电量f4)以及风电调度公平性(风电场出力均匀性f5)作为优化目标纳入日前发电计划。根据对不同目标的偏好和风电调度优先级,设计了3种风储联合调度模式。
日前发电计划模式
Day-aheadgenerationschedulingplanmodes
(1)模式Ⅰ:风电最大出力模式
风电最大出力模式优先通过储能系统和常规机组的优化协调,使得风电消纳能力最大,只有在系统调节能力不足时才考虑弃风。
(2)模式Ⅱ:经济运行模式
经济运行模式以系运行经济性为首要目标。只有当机组启停代价较小才会全额消纳风电,而当常规机组启停代价过高时,系统将进行弃风以保证系统整体的经济性。与模式I相比,模式Ⅱ下风电的调度优先级有所降低,在优化模型中忽略风电的发电成本以保证风电调度优先级。
(3)模式Ⅲ:运行成本控制模式
为权衡系统运行经济性和风电消纳能力之间的关系,提出了运行成本控制模式。该模式下,系统在预先设定的可接收的运行成本下优先调度风电,全额消纳风电的成本超过运行成本上限时,才进行弃风。风电调度的优先级介于模式Ⅰ和模式Ⅱ之间。
3两阶段优化模型
风储联合发电系统日前发电计划优化为多目标决策问题,如下式表示。
式中,x为日前发电计划决策变量,X为通用模型所有约束条件确定的可行域。
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