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卷 第
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电 力 自 动 化 设 备
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含抽水蓄能电站的可再生能源电网优化调度策略
郭志忠
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!叶瑞丽
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!刘瑞叶
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!刘建楠
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哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院
!
黑龙江 哈尔滨
%E$$$%##8
国家电网公司交流建设分公司
!
北京
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摘要
!
由于可再生能源电网发电功率的不确定性十分突出
!
以功率平衡为首要任务的电网调度控制必须采取
有针对性的应对措施
&
在电网储纳运行机制的基础上
!
建立含抽水蓄能电站的日前调度及实时调度的数学
模型
&
将电网备用分为波动性备用
"
即调峰备用
$
和不确定性备用
(
平衡波动性功率的备用容量主要由常规
电源承担
!
平衡预测误差的不确定性备用主要由抽水蓄能电站承担
!#
类电源分工互济实现电网功率平衡
&
提出一个风电上网功率稳定性评价指标!用于衡量不同调度策略补偿失衡功率的优劣& 算例分析验证了所
提调度策略是可行的
&
关键词
!
可再生能源电网
#
不确定性可再生能源
#
抽水蓄能电站
#
失衡功率
#
优化调度
#
风电
中图分类号!C:LD% 文献标识码!0 FGH!%$8%D$"% IJ8,KK48%$$D
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收稿日期!#$%L
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%A#修回日期!#$%L
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引言
随着可再生能源装机容量的不断增大!尤其是
风电#
光电(
光伏发电#
光热发电)
等不确定性可再
生电源 B=&-( B4)(+*3,4*O=(4(/3N'(&4(+RO-./(+)
的发展
!
给电网带来的不确定性极大地增加了电网
安全稳定运行的难度' 以 B=&-为主力电源的电网
称为可再生能源电网'
可再生能源电网中! B=&-
产生的失衡功率更大
!
用常规火电机组去消纳
!
响应
速度受限!
同时需要众多常规火电机组压火运行以
提供备用
!
备用容量不足时还会影响负荷'
储能装置可有效地平抑风
#
光等能源产生的功
率波动
!
将
"
劣质
$
能源转换为受端可接受的优质清
洁能源! 实现能量在时间上" 腾挪$! 有效地提高
B=&-
的可调度性'
目前!
抽水蓄能是电力系统中
容量大#
技术成熟#
成本低廉的储能设施'
可再生能源电网中
!
抽水蓄能电站的功能与定
位将发生变化
' 以火电为主力电源的电网中!抽水
蓄能电站的主要功能是平衡波动性功率!由于负荷
预测较为准确!
抽水蓄能电站平衡波动的时间段及
功率值是确定的
+
可再生能源电网中
!B=&-
产生的
失衡功率值波动大!
发生的时间也具有随机性
!
常规
火电机组的响应特性决定其难以应对此类不确定
性
'
应对
B=&-
失衡功率
!
需充分利用抽水蓄能电
站响应速度快
#可储可发的特点!同时也要求抽水蓄
能电站容量更大#
状态切换更加频繁#
利用小时数
更长'
针对含风电#光电及抽水蓄能电站的系统!已有
学者提出了优化调度思路!如文献%%V#& 提出将风电
场与抽水蓄能电站联合调度!使综合出力跟随负荷
变化!文献%!&提出了风电
@
抽水蓄能电站联合运行
方式下的抽水蓄能电站容量优化方法!文献%A& 考
虑了风电场出力的波动性!设计电池储能与抽水蓄
能电站协调优化调度模式!
文献%E&
考虑了抽水蓄
能机组的实际运行特性对优化调度的影响' 但上述
文献均未考虑风电功率预测误差对电网运行的影
响
!以及抽水蓄能电站容量与调度策略之间的协调
关系
'
风能资源间歇#随机的自然属性决定了风电功
率不确定性大
#
可预测性差的特点
'
对于电网的调
度人员而言
!风电上网功率的不确定性主要体现为
风功率预测误差较大'
基于历史数据
%D&
#
时间序
列
%L&
#
人工智能
%"&
等已有预测方法对超短期风电功
率值( $ _A P) 预测较有效' 对于短期预测( #A _
L# P)
目前已有的方法效果较差
%<V%$&
!
均未达到调度
可完全信任的程度!对于日前计划有很大影响
%%%V%#&
'
本文基于电网失衡功率!
阐述功率平衡方法及
储纳运行机制!
并以抽水蓄能电站为例!
建立日前发
电计划与实时调度的模型
'
为分析
B=&-
上网功率
的稳定性以及系统备用功率调用情况!
以风电为例!
提出风电上网功率稳定性评价指标'
最后对四元单
母线可再生能源简单系统和张家口电网进行算例分
析!
对所提储纳策略的可行性进行定性验证!
并探讨
了调度策略与储能容量之间的关系'
%;储纳运行机制
%8%;功率平衡方法
含有 B=&-成分的电网发电功率具有不确定
性!
调度运行须用含有不确定成分的发电功率去平
衡随机性的负荷' 除非采取措施!否则将出现不平
衡功率!即失衡功率!B=&-比重越大!问题越严重'
将 B=&-与负荷合并为等效负荷!等效负荷的
概念将可再生能源电网功率平衡问题转化为*用确
定可控的电源平衡不确定的负荷' 维系功率平衡是
电网调度运行的第一要素' 消除失衡功率
!
,( #) 的
方法主要有丢弃法#消纳法#储纳法 ! 种'