一種大小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領域，特別涉及一種大、小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào) 度方法。 技術背景
[0002] 近年來，大面積嚴重霧霾天氣頻頻發(fā)生，煤電等化石能源因其嚴重的環(huán)境污染而 備受指責，全國各地加大力度推進清潔能源的開發(fā)與利用，其中以水電、風電技術最為成 熟，目前應用最廣、推廣最快。但是，我國水電、風電能源時空分布不均，從空間上看，70%以 上的水電能源分布在西南地區(qū)，風電則西北地區(qū)比較集中，因此同一地區(qū)不同電源比重差 異巨大。從時間上看，水電能源中的小水電與風電都屬于間歇性能源，其發(fā)電能力具有強隨 機性，預測非常困難。這種分布特點導致面臨相同負荷過程下多種電源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度面臨 極大困難，其中以西南位置水電富集地區(qū)尤為嚴重。由于在水電富集地區(qū)，規(guī)模化小水電、 風電等間歇性能源往往與大水電集中并網(wǎng)發(fā)電，導致地區(qū)電源發(fā)電能力超出當?shù)刎摵尚?求，汛期外送輸電通道嚴重不足，以致棄風、棄水現(xiàn)象頻發(fā)，電力外送與電網(wǎng)安全矛盾突出。
[0003] 以我國西南某省為例，近年來，該省水電大規(guī)模建設投產(chǎn)，其裝機容量和發(fā)電能力 迅速攀升，使得該省電力出現(xiàn)全年富余而需要大量外送；另外，在國家政策的導向下，該省 部分地區(qū)風電的大量開發(fā)進一步加劇了電力外送通道緊張程度。因此，如何在有限的輸電 容量下有效利用大中型水電的調(diào)節(jié)能力，優(yōu)先消納風電和小水電資源，實現(xiàn)大規(guī)模間歇性 能源與大型電源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，并提高大量的富余電力的消納能力是電力富余地區(qū)亟待解 決的問題。目前國內(nèi)外學者針對這一問題進行了一定研究并取得了一些成果，但是都沒有 充分考慮大、小水電及風電特點，以實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度進而進行資源優(yōu)化配置。對于大、小 水電和風電富集，并且需要大規(guī)模外送電力的地區(qū)仍然需要進一步研究風電及大、小水電 共同外送的大、小水電與風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法。
[0004] 國內(nèi)外關于間歇性能源發(fā)電能力預測的方法很少，類似本發(fā)明從實際工程問題出 發(fā)，提出的以地區(qū)小水電、風電發(fā)電能力為預測的對象，實現(xiàn)大水電與小水電、風電協(xié)調(diào)優(yōu) 化調(diào)度問題研究還是第一次。本發(fā)明成果依托國家"863"重大專項研究課題，以云南電網(wǎng) 大、小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度問題為背景，提出一種簡單、實用的大、小水電及風電協(xié)調(diào) 優(yōu)化調(diào)度方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對大、小水電和風電短期共同外送的情況，利用省級電網(wǎng)平臺提高可消 納電量，同時利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力調(diào)余補缺，優(yōu)先消納小水電和風電。該方法以 可消納電量最大為目標，綜合考慮目標函數(shù)置信度和分區(qū)出力越限機會約束，構(gòu)建基于機 會約束規(guī)劃的大、小水電與風電短期外送電量最大協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，并采用非參數(shù)核密 度估計方法獲得風電和小水電發(fā)電預測誤差分布，利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力平衡風 電和小水電出力波動，采用改進的粒子群優(yōu)化方法并結(jié)合蒙特卡羅模擬進行求解。
[0006] 本發(fā)明的一種大、小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，以可消納電量最大為目標，綜 合考慮目標函數(shù)置信度和分區(qū)出力越限機會約束，構(gòu)建基于機會約束規(guī)劃的大、小水電與 風電短期外送電量最大協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，并采用非參數(shù)核密度估計方法獲得風電和小水 電發(fā)電預測誤差分布，利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力平衡風電和小水電出力波動，采用 改進的粒子群優(yōu)化方法并結(jié)合蒙特卡羅模擬進行求解。
[0007] 按照下述步驟（1)-(8)完成大、小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度過程 ：
[0008] (1)將分區(qū)內(nèi)的小水電和風電作為整體考慮，分析小水電和風電的出力預測和實 際出力數(shù)據(jù)，采用核密度估計獲得預測與實際出力誤差概率密度和累積概率分布；
[0009] (2)確定粒子群算法的參數(shù)，以各時段各大中型水電的出庫流量作為決策變量，在 各約束條件范圍內(nèi)根據(jù)混沌映射公式隨機生成初始種群；
[0010] (3)對各粒子進行蒙特卡羅模擬，并計算粒子適應值；
[0011] (4)如果粒子適應值比當前個體的最佳適應值更優(yōu)，則更新當前個體的最佳適應 值；如果個體的適應值比當前全局的最佳適應值更優(yōu)，則更新全局最佳適應值；
[0012] (5)根據(jù)下式①更新例子的慣性因子，如果迭代次數(shù)為TNe的整數(shù)倍，則根據(jù)下式 ②更新粒子的鄰居；W(T) =wmax-(wmax-wmin)/KXT①
[0013]
【主權項】
1. 一種大、小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，以可消納電量最大為目標，綜合考慮目標 函數(shù)置信度和分區(qū)出力越限機會約束，構(gòu)建基于機會約束規(guī)劃的大、小水電與風電短期外 送電量最大協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，并采用非參數(shù)核密度估計方法獲得風電和小水電發(fā)電預測 誤差分布，利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力平衡風電和小水電出力波動，采用改進的粒子 群優(yōu)化方法并結(jié)合蒙特卡羅模擬進行求解；具體操作按照如下步驟（1)-(8)進行： (1) 將分區(qū)內(nèi)的小水電和風電作為整體考慮，分析小水電和風電的出力預測和實際出 力數(shù)據(jù)，采用核密度估計獲得預測與實際出力誤差概率密度和累積概率分布； (2) 確定粒子群算法的參數(shù)，以各時段各大中型水電的出庫流量作為決策變量，在各約 束條件范圍內(nèi)根據(jù)混沌映射公式隨機生成初始種群； (3) 對各粒子進行蒙特卡羅模擬，并計算粒子適應值； (4) 如果粒子適應值比當前個體的最佳適應值更優(yōu)，則更新當前個體的最佳適應值； 如果個體的適應值比當前全局的最佳適應值更優(yōu)，則更新全局最佳適應值； (5) 根據(jù)下式①更新例子的慣性因子，如果迭代次數(shù)為1^的整數(shù)倍，則根據(jù)下式②更 新粒子的鄰居； w ( τ ) = w眶-(w眶-WniJ /K X τ ① 式中：τ為當前進化代數(shù)，W(T)、wmax、wmin分別為第τ代的慣性因子以及最大、最小慣 性因子，K為最大進化次數(shù)；
式中：為第τ代粒子i和j間的歐式距離，Χ?(τ)、\(τ)分別為粒子i和j 第τ代的位置，M為種群規(guī)模，Nei ( τ )為與粒子i距離最小的S個鄰居集合，S為鄰居個 數(shù)； (6) 根據(jù)下式③和④更新粒子的位置和速度； Vi ( τ +1) = w ( τ ) Vi ( τ ) +C1 X T1 X (Pi ( τ ) -Xi ( τ )) ③ +C2Xr2(Iii ( τ )-Xi ( τ )) Xi ( τ +1) = Xi ( τ ) +Vi ( τ +1)④ 式中：Vi( τ )為粒子i第τ代的移動速度，Cl、C2為學習因子，r ρ巧為O至1之間的 隨機數(shù)，Pi ( τ )為粒子i從一開始到當前代產(chǎn)生的個體最優(yōu)值，Ili ( τ )為粒子i第τ代的 最優(yōu)鄰居； (7) 重復步驟（3)?（6)，直到滿足終止條件； (8) 篩選最優(yōu)粒子作為算法的最優(yōu)解。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領域，公開了一種大小水電及風電協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法。其特征是可消納電量最大為目標，綜合考慮目標函數(shù)置信度和分區(qū)出力越限機會約束，構(gòu)建基于機會約束規(guī)劃的大小水電與風電短期外送電量最大協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，并采用非參數(shù)核密度估計方法獲得風電和小水電發(fā)電預測誤差分布，利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力平衡風電和小水電出力波動，采用改進的粒子群優(yōu)化方法并結(jié)合蒙特卡羅模擬進行求解。本發(fā)明能夠充分考慮小水電和風電的不確定性，有效協(xié)調(diào)大小水電及風電能源，利用大中型水電良好的調(diào)節(jié)能力調(diào)余補缺，優(yōu)先消納小水電和風電，為調(diào)度人員提供運行風險與期望消納電量的平衡依據(jù)，為其它大規(guī)模間歇性能源接入提供借鑒。
【IPC分類】H02J3-46
【公開號】CN104538992
【申請?zhí)枴緾N201510018205
【發(fā)明人】程春田, 蔡華祥, 劉本希, 武新宇, 李秀峰, 牛文靜, 蔡建章
【申請人】云南電力調(diào)度控制中心, 大連理工大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月14日