考虑发输电运行弹性空间的风-水-火联合经济调度方法

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近年来,随着负荷的增加和新能源装机容量占比逐渐提高,电网的安全运行域不断缩小,电网运行逼近极限,影响电网的安全、稳定运行。目前,国内外学者开展了关于电网运行优化方法等关键问题的研究,在电网安全运行可行域内进行优化求解,提升电网效益。但是,随着电网运行边界的逐渐缩小,若要从根本上解决目前新能源不确定性以及电力负荷增加对电网产生的不利影响,需要进一步拓宽电网的运行边界,挖掘电力系统的运行弹性空间,改善电网结构。
  为此,本文提出一种考虑发输电运行弹性空间的风-水-火联合经济调度方法,根据现有电力设备运行约束的物理本质,挖掘电力系统的运行弹性空间,评估其对电网产生的经济效益提升和清洁能源的消纳促进。本文开展的主要工作包括如下三方面内容:
  ①提出提高发电运行弹性空间的建模方法:
  1)考虑火电机组最小出力的灵活调整,建立火电机组深度调峰运行弹性模型。现有火电机组深度调峰模型中发电成本曲线为非线性离散曲线,本文将火电机组深度调峰建立为混合整数线性模型,便于使用商业求解器高效求解。
  2)考虑水电机组限制运行区的短时稳定特征和损耗,建立水电机组限制运行区运行弹性模型。该模型将水电限制运行区的损耗成本折算为耗水量,并考虑水电机组可以在短时运行至限制运行区内后及时调整至正常运行范围。
  ②提出提高输电运行弹性空间的建模方法:
  1)基于转移分布因子,建立线路故障短时增容运行弹性模型;利用线路过载热量累积所需的时间过程,在短时间内提高线路的输送能力,挖掘输电线路的运行弹性空间。本文采用机组出力作为优化变量的转移分布因子建模方式,有效缩减了变量数目。
  2)提出联络线可用容量的外网静态等值方法,建立联络线灵活性调整运行弹性模型,挖掘互联电网联络线的运行弹性空间。相较于已有的联络线功率调整方案,本模型不仅考虑了阶梯化约束、日交换电量不变约束,同时考虑了外部网络的运行约束,精准刻画了联络线的可用传输容量,拓宽了联络线的运行弹性空间。
  ③基于发输电运行弹性空间模型,提出一种考虑发输电运行弹性空间的风-水-火联合经济调度方法,该方法突破了现有电力系统较为保守的运行方式,提升了电网优化寻优空间,扩大了电网安全运行域,全面分析了电力系统发输电运行弹性空间对电网产生的影响。
  本文所提出的考虑发输电运行弹性空间的风-水-火联合经济调度方法,可以有效扩展电网安全运行域,实现资源在更大空间的优化配置。通过对IEEE30节点系统与国内某省级电网系统评估了所提方法对电网产生效益。仿真分析表明,该方法相较于常规调度策略可有效提升电网的经济效益,促进风电、水电等清洁能源消纳。
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