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含风电系统的发用电一体化调度模型
王卿然
1
, 谢国辉
2
, 张粒子
1
(
1. 华北电力大学电气与电子工程学院 , 北京市 102206 ; 2. 国网能源研究院 , 北京市 100052
)
摘要 : 在传统发电调度模式中融入用电调度 ,为风电等间歇性电源并网提供备用资源、保证电力平
衡开辟了一条可行的途径。考虑融入用电激励、可中断负荷、电价响应等用电调度方式 ,建立了含
风电系统的发用电一体化调度模型 ,采用启发式动态规划算法进行求解。算例分析表明 ,通过科学
决策发用电资源调度 ,融入用电激励方式能够减少低谷时段风电弃风 ,提高了风能利用效率 ;而采
用可中断负荷方式则增加了高峰时段的备用资源 ,提高了系统运行的经济性。
关键词 : 发用电一体化调度 ; 可中断负荷 ; 风电接入 ; 经济调度 ; 需求响应 ; 机组组合
收稿日期 : 2010210211 ; 修回日期 : 2010212222。
国家科技支撑计划资助项目
(
2008BAA13B11
)
;“十二五”能
源规划课题研究项目
(
N YJ GH22009210
)
。
0 引言
截至 2009 年 ,中国风电装机容量连续 4 年翻
番 ,并网装机容量达到 1 760 万 kW ,完成吊装的装
机容量突破 2 600 万 kW。预计 2020 年风电装机容
量将突破 1. 5 亿 kW ,年均增速 20 %左右。未来 ,中
国风电将呈现大规模发展态势。大规模风电并网将
影响电力实时平衡进而威胁电网安全。为保障系统
安全 ,需要在调度计划安排上预留足够的旋转备用
容量。然而与调峰电源丰富的发达国家的电源结构
明显不同 ,中国电源结构以火电为主 ,大规模风电并
网将面临着发电侧备用资源缺乏 ,导致系统调峰容
量严重不足问题。因此 ,迫切需要调动更广泛的备
用资源参与含风电系统的调度运行管理。
目前 ,针对促进风电并网消纳的调度策略主要
包括提高风电功率预测精度
[123 ]
、与常规机组协调配
合
[4 ]
2 个方面。前者通过先进的时间序列
[5 ]
、支持
向量机
[6 ]
等预测方法 ,提高风电功率预测精度。当
风电功率无法准确预测时 ,电网必须按比较保守的
方案为风电留出足够的备用容量以平衡风电功率的
波动 ,为此 ,提出了风电机组与常规火电机组联合调
度的技术策略。例如 :安排一定容量的旋转备用以
响应风电场出力的随机波动 ,维持电力系统功率平
衡与稳定的策略
[7 ]
;含风电场的电力系统动态经济
调度策略
[829 ]
;基于电气剖分原理的风电系统有功调
度与控制的二层结构调控策略
[10 ]
。
世界各国接纳大规模风电并网的成功实践之一
是通过实施高效的电力市场机制。电力市场机制调
动更广泛的备用资源 ,为新能源并网提供更多调峰、
备用等辅助服务 ,是促进风电并网发电更为灵活、经
济的调度方式。国内也已有用电资源参与系统调度
方式的研究 ,例如提出可中断负荷参与备用市场
[11 ]
和阻塞管理
[12 ]
等。
本文在目前已有研究的基础上 ,针对大规模风
电并网带来的新问题 ,研究一种融入用电调度
(
包括
可中断负荷 ,还融入了用电激励、电价响应以及自主
投标参与市场竞价等
)
的发用电一体化调度模式。
1 发用电一体化调度模式
发用电一体化调度模式是在传统发电调度模式
中融入用电调度 ,将用电需求视为一种可调度的虚
拟发电资源。用户通过可中断合同、电价响应等方
式融入发电计划 ,形成发电计划和用电计划的一体
化调度模式 ,实现发用电资源的整体优化。
用电调度具有以下显著特点 :一是响应快 ,当系
统调峰容量不足、调峰电源短时间内无法投入时 ,通
过实施可中断负荷等用户调度措施能够起到快速备
用作用 ;二是经济性高 ,融入用电调度进行削峰填
谷 ,能够缓解电厂扩建与调峰电源增加的投资压力 ;
三是体现不同用户用电意愿 ,不同类型用户供电可
靠性和用电特性不同 ,通过用电调度能够依据各类
用户意愿改变用电方式 ,科学决策发用电资源配置。
仅通过发电侧优化调度实现电力平衡已难以满
足日益增长的风电并网需求。为此 ,需要实施含风
电系统的发用电一体化调度模式 ,科学决策需求侧
资源参与电力系统平衡 ,为解决风电并网提供一条
可行的新途径。
本文以用电激励和融入可中断负荷 2 种方式建
立含风电系统的发用电一体化调度模型。
2 模型的目标函数
本文将可中断负荷视为一种可调度的资源融入
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第 35 卷 第 5 期
2011 年 3 月 10 日
Vol. 35 No. 5
Mar. 10 , 2011