【摘要】：大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是近年來(lái)電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)能源及環(huán)境危機(jī)的重要舉措。風(fēng)力發(fā)電雖然具有清潔無(wú)污染、風(fēng)能永不枯竭可再生等諸多優(yōu)點(diǎn),但由于自然風(fēng)所具有的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性等特點(diǎn),使得風(fēng)電功率具有高不確定性。這無(wú)論對(duì)于以先進(jìn)的燃?xì)夂腿加蜋C(jī)組為主、短期及實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)發(fā)達(dá)的國(guó)外電力系統(tǒng),還是類(lèi)似我國(guó)燃煤機(jī)組眾多、缺乏短期電力市場(chǎng)、以中長(zhǎng)期電量計(jì)劃或交易為主的電力系統(tǒng),都提出了新的挑戰(zhàn)。機(jī)組組合作為電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,受到了很大影響,亟待開(kāi)展相關(guān)研究。 本文以數(shù)學(xué)優(yōu)化理論為基礎(chǔ),基于多周期、多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化的思想,充分利用風(fēng)電功率及風(fēng)電預(yù)測(cè)在各時(shí)間尺度下的多種特性,對(duì)含風(fēng)電系統(tǒng)的月度、短期機(jī)組組合及兩者的協(xié)調(diào)優(yōu)化方法開(kāi)展了細(xì)致而深入的研究： 目前,我國(guó)電網(wǎng)中高啟停成本、長(zhǎng)啟停周期的大型燃煤機(jī)組眾多,調(diào)度模式基本為月度機(jī)組組合與短期發(fā)電計(jì)劃協(xié)調(diào)優(yōu)化。中長(zhǎng)期優(yōu)化可更好地協(xié)調(diào)資源的優(yōu)化配置從而降低常規(guī)機(jī)組啟停成本,而短期優(yōu)化中風(fēng)電不確定性的顯著降低可較大幅度提高常規(guī)機(jī)組負(fù)荷率�；诖�,結(jié)合中長(zhǎng)期優(yōu)化及短期優(yōu)化的各自?xún)?yōu)勢(shì),將火電機(jī)組動(dòng)態(tài)分為月度啟停優(yōu)化群和短期啟停優(yōu)化群,提出了一種月度-短期機(jī)組組合協(xié)調(diào)優(yōu)化方法,和相應(yīng)的計(jì)及短期協(xié)調(diào)效益的月度機(jī)組組合模型。月度及短期機(jī)組組合的協(xié)調(diào)優(yōu)化通過(guò)兩階段決策模型予以實(shí)現(xiàn),其中,月度機(jī)組組合決策為第一階段,對(duì)機(jī)組所屬的優(yōu)化群以及月度啟停優(yōu)化群中機(jī)組的開(kāi)停機(jī)計(jì)劃進(jìn)行決策；短期機(jī)組組合決策為第二階段,對(duì)短期啟停優(yōu)化群中機(jī)組的開(kāi)停機(jī)計(jì)劃和所有機(jī)組的出力計(jì)劃進(jìn)行決策。充分利用在月度時(shí)間尺度可獲取的風(fēng)速概率分布特性、風(fēng)速波動(dòng)特性等信息,模擬生成多組涵蓋實(shí)際風(fēng)電功率統(tǒng)計(jì)特征的風(fēng)電場(chǎng)景,并嵌套在第二階段決策模型中,以獲得更加貼近系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需求的機(jī)組組合方案。仿真結(jié)果表明,所提月度-短期機(jī)組組合協(xié)調(diào)優(yōu)化方法及月度機(jī)組組合模型,可通過(guò)火電機(jī)組的動(dòng)態(tài)優(yōu)化分群,實(shí)現(xiàn)月度機(jī)組組合與短期機(jī)組組合的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),降低火電機(jī)組整體開(kāi)機(jī)水平、提高機(jī)組平均負(fù)荷率,進(jìn)而提高風(fēng)電并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。 為應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性而需增加的部分旋轉(zhuǎn)備用容量一般為小概率備用需求,風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差隨預(yù)測(cè)時(shí)間尺度的縮短逐漸減小,而系統(tǒng)中大部分中小型機(jī)組均可在4～8h內(nèi)啟動(dòng),具備日內(nèi)進(jìn)行機(jī)組組合調(diào)整的條件�；谏鲜稣J(rèn)識(shí),提出了短期機(jī)組組合的多級(jí)協(xié)調(diào)制定策略。其具體做法為,將傳統(tǒng)的短期機(jī)組組合拓展為三級(jí),分別為：與調(diào)度周期同步的一次機(jī)組組合、提前若干小時(shí)(通常為4-8h)制定的二次機(jī)組組合、更短時(shí)間間隔調(diào)整快速機(jī)組啟停的三次機(jī)組組合。在制定一次機(jī)組組合時(shí),適當(dāng)放松對(duì)供電可靠率的要求,降低旋轉(zhuǎn)備用容量,以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；在日內(nèi)運(yùn)行時(shí),滾動(dòng)地利用最新的運(yùn)行及預(yù)測(cè)信息對(duì)未來(lái)時(shí)刻旋轉(zhuǎn)備用的充裕度進(jìn)行預(yù)估,當(dāng)不滿(mǎn)足系統(tǒng)需求時(shí),再進(jìn)行二次及三次機(jī)組組合對(duì)原機(jī)組組合方案進(jìn)行調(diào)整,以保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。對(duì)各級(jí)機(jī)組組合分別建立了相應(yīng)的確定性模型。一次機(jī)組組合旋轉(zhuǎn)備用容量是否恰當(dāng)是決定各級(jí)機(jī)組組合協(xié)調(diào)效果的關(guān)鍵,針對(duì)解析法難以確定一次機(jī)組組合最優(yōu)旋轉(zhuǎn)備用容量的問(wèn)題,提出了基于歷史及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的仿真方法。仿真結(jié)果表明,不同時(shí)間尺度機(jī)組組合的協(xié)調(diào),可有效利用隨著計(jì)劃執(zhí)行時(shí)刻的臨近逐漸準(zhǔn)確的風(fēng)電功率信息,從而降低系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)備用容量,進(jìn)而降低發(fā)電成本、提高運(yùn)行效率。 基于風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差隨預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)的縮短逐漸減小等特性,結(jié)合基于場(chǎng)景法的隨機(jī)機(jī)組組合模型可更加準(zhǔn)確地描述風(fēng)電功率的不確定性、經(jīng)濟(jì)性更佳的優(yōu)勢(shì),在短期機(jī)組組合兩階段決策框架的基礎(chǔ)上,增加日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整階段,提出了含風(fēng)電系統(tǒng)短期機(jī)組組合的三階段決策框架。以實(shí)際風(fēng)電功率作為中間變量,將日內(nèi)超短期預(yù)測(cè)風(fēng)電功率描述為雙重隨機(jī)變量、日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整事件描述為雙重隨機(jī)事件,建立了相應(yīng)的三階段雙重隨機(jī)機(jī)組組合模型。模型中采用平衡機(jī)會(huì)約束計(jì)及了系統(tǒng)的可靠性要求。選擇基于雙重隨機(jī)模擬的混合遺傳算法對(duì)所提模型進(jìn)行求解。仿真結(jié)果表明,所提三階段雙重隨機(jī)機(jī)組組合模型,可在日內(nèi)利用更加準(zhǔn)確的風(fēng)電功率信息,且在日前機(jī)組組合決策時(shí)更加準(zhǔn)確地計(jì)及日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整的影響,與兩階段隨機(jī)機(jī)組組合模型、多級(jí)協(xié)調(diào)制定策略下的確定性機(jī)組組合模型相比,利用該模型所最終確定的機(jī)組組合方案,經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。 最后,綜合所提出的月度-短期機(jī)組組合協(xié)調(diào)優(yōu)化策略和所建立的月度、短期機(jī)組組合模型,形成了兩套應(yīng)對(duì)風(fēng)電高不確定性的多周期、多時(shí)間尺度機(jī)組組合協(xié)調(diào)優(yōu)化策略,并利用仿真算例驗(yàn)證了兩套協(xié)調(diào)優(yōu)化策略的效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2338065