【摘 要】
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随着我国能源转型步伐的加快,风电装机容量和并网比例不断攀升,其随机性和波动性显著增加了电力系统平稳运行面临的风险,电力系统需要保有足量的备用,但传统意义上根据系统负荷固定比例来确定备用容量的方式并未考虑到风电并网的影响,不再适用于当前含高比例风电系统备用容量的确定。此外,我国持续推进电力市场建设进程,备用辅助服务市场作为其中关键一环,其重要性不言而喻,在双侧开放市场中,供给侧火电机组和需求侧可中断
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随着我国能源转型步伐的加快,风电装机容量和并网比例不断攀升,其随机性和波动性显著增加了电力系统平稳运行面临的风险,电力系统需要保有足量的备用,但传统意义上根据系统负荷固定比例来确定备用容量的方式并未考虑到风电并网的影响,不再适用于当前含高比例风电系统备用容量的确定。此外,我国持续推进电力市场建设进程,备用辅助服务市场作为其中关键一环,其重要性不言而喻,在双侧开放市场中,供给侧火电机组和需求侧可中断负荷均可作为备用资源提高系统可靠性和经济性。因此,研究风电并网条件下供需双侧参与备用市场最优出清策略意义重大,本文对影响运行备用需求的不确定因素进行处理并提出基于可靠性指标的备用需求确定方法,在此基础上,构建供需双侧参与备用市场出清模型并设置多种对比情景对结果进行分析。具体而言,本文的主要工作如下:首先,针对含风电系统最佳备用容量确定问题,本文对影响备用需求的不确定性因素(机组故障停运、负荷及风电预测误差、风电波动性)进行处理,量化了失负荷概率与系统上调备用、弃风概率与系统下调备用的关系,提出了基于可靠性指标的备用需求确定方法,通过设定失负荷概率值和弃风概率值使系统满足期望风险水平,进而求得此期望风险水平下系统最小备用需求,以此作为后续供需双侧参与备用市场出清策略研究的基础。其次,针对供需双侧参与备用市场出清优化问题,本文考虑供给侧火电机组和需求侧可中断负荷共同提供备用辅助服务,以系统提供电能和备用综合成本最低为目标函数,以系统功率平衡、火电机组及可中断负荷特性、指定可靠性水平下系统最小备用容量限制、线路潮流安全等为约束条件,构建供需双侧参与备用市场出清模型,并针对模型求解给出了改进的混沌自适应萤火虫算法及其流程。最后,通过算例仿真对系统备用需求和供需双侧参与备用市场出清结果进行了求解,并在此基础上设置了单一供给侧参与备用市场、单一需求侧参与备用市场、不考虑风电并网影响下供需双侧参与备用市场三种对比情景,从系统可靠性和经济性两个维度与本文所构建的风电并网条件下供需双侧参与备用市场出清策略进行了对比分析。系统备用需求确定结果表明,本文所提基于可靠性指标的系统备用需求确定方法能够根据风电不确定性水平预留合理备用,风电出力不确定性越高,系统为满足同一可靠性水平需预留的备用容量越多。供需双侧参与备用市场出清结果显示,供需双侧共同参与备用市场相比于单一供给侧或者单一需求侧参与备用市场,能够在满足系统可靠性前提下使系统经济性更优,仅考虑供给侧火电机组提供备用,相同可靠性水平下(失负荷概率为0.05,弃风概率为0.05),系统综合经济性降低,其中机组运行成本提高6.94%,供给侧备用成本提高23.87%,系统综合成本提高1.68%,仅考虑需求侧可中断负荷提供备用,系统备用容量不足导致可靠性水平降低,系统综合经济性降低,其中弃风惩罚成本与停电补偿成本占系统综合成本的9.1%,系统综合成本提高1.72%。本文的主要创新点在于:(1)全面考虑发电机组强迫停运、负荷预测误差、风电输出功率预测误差和风电波动性四重不确定性,提出了基于可靠性指标的系统备用需求确定方法,能够更好的根据风电不确定性水平预留合理备用容量;(2)构建了满足指定可靠性水平的供需双侧参与备用市场出清模型,并针对模型求解给出了改进的混沌自适应萤火虫算法及算法流程。
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