基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力P凈空；(2)光伏發(fā)電接納能力計算；(3)判斷光伏發(fā)電是否處于受限時段；(4)對受限時段的光伏電站功率進行優(yōu)化分配；(5)輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計劃。本發(fā)明提供的基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，用于指導(dǎo)光伏發(fā)電的調(diào)度，從而提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平以及系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力，以減少光伏發(fā)電的受限電量，提高光伏發(fā)電利用率。
【專利說明】基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定運行本質(zhì)上要求發(fā)電與負(fù)荷需求之間必須時刻保持平衡。電力系統(tǒng)如果不能進行有效控制而出現(xiàn)供需失衡，將影響負(fù)荷的可靠用電甚至可能引起系統(tǒng)大范圍的事故。
[0003]光伏發(fā)電具有間歇性和隨機性的特點，大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了非常大的影響，系統(tǒng)中其他穩(wěn)定電源必須像跟蹤負(fù)荷一樣，跟隨光伏發(fā)電的出力波動而波動。當(dāng)系統(tǒng)中光伏發(fā)電穿透功率較小時，其出力對系統(tǒng)的影響比較小。但是，當(dāng)光伏發(fā)電穿透功率較大時，其出力的大范圍波動對系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行方案產(chǎn)生非常大的影響，傳統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行方案必須做出調(diào)整才能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0004]在沒有光伏發(fā)電并網(wǎng)的系統(tǒng)中，電網(wǎng)調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷預(yù)測曲線，對各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)進行合理規(guī)劃和安排，提出各發(fā)電廠的日發(fā)電計劃。大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)后，如果仍然只按負(fù)荷預(yù)測曲線安排發(fā)電計劃，將不能滿足光伏發(fā)電出力的大范圍波動特性。大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)的調(diào)度運行問題是光伏發(fā)電裝機比例較大的電網(wǎng)都面臨的難題。為了應(yīng)對光伏發(fā)電的隨機性、間歇性和不可隨意控制性，電力系統(tǒng)在運行中必須考慮留有足夠的備用電源和調(diào)峰容量，以保證光伏發(fā)電出力不足時能夠正常向用戶供電，這必將造成系統(tǒng)備用容量增大；而在光伏發(fā)電出力大、而負(fù)荷不足時，又必須采取降低火電機組出力的方式來保證供需平衡，這不僅增加了系統(tǒng)的運行成本，同時還會給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來隱患。因此，隨著光伏發(fā)電裝機容量的增加，其并網(wǎng)后的調(diào)度運行成為迫不及待需要解決的問題，只有光伏發(fā)電參與系統(tǒng)的調(diào)度運行才能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、提高系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力、提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。
[0005]光伏發(fā)電的調(diào)度運行依賴于光伏發(fā)電功率預(yù)測，由于光伏發(fā)電功率預(yù)測主要依賴于數(shù)值天氣預(yù)報，受數(shù)值天氣預(yù)報的影響，光伏發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果精度偏低。受預(yù)測精度的影響，光伏發(fā)電功率還未能準(zhǔn)確納入系統(tǒng)調(diào)度運行，導(dǎo)致系統(tǒng)運行中不能優(yōu)先考慮光伏發(fā)電，致使實際運行中光伏發(fā)電功率受限電量比較多，不利于清潔能源的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，用于指導(dǎo)光伏發(fā)電的調(diào)度，從而提供系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平以及系統(tǒng)消納光伏發(fā)電的能力，以減少光伏發(fā)電的受限電量，提高光伏發(fā)電利用率。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟:
[0008](I).根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力P.；[0009](2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計算；
[0010](3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時段；
[0011](4).對受限功率進行優(yōu)化分配；
[0012](5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計劃。
[0013]本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
[0014]本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計算并建立近地面瞬時太陽輻射強度與大氣層外切平面的瞬時太陽輻射強度之間的關(guān)系式模型。
[0015]本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計劃曲線PirtHt，需對電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力進行判斷。
[0016]本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測值、聯(lián)絡(luò)線計劃、機組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計算公式為:
[0017]P調(diào)峰受限下光伏發(fā)電最大接納能力=P總負(fù)荷預(yù)測+Ρ聯(lián)絡(luò)線計劃—P常規(guī)機組最小出力—ACE—P備用容量(I) [0018]式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
[0019]本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電
最大接納能力P光伏發(fā)電最大接納能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測值P預(yù)測比較，右P光伏發(fā)電最大接納能力〉P預(yù)
?，則光伏發(fā)電調(diào)度進入非限電時段，光伏發(fā)電計劃曲線為考慮預(yù)測值誤差和凈空出力的區(qū)
間帶，即P計劃值=(P麵_ σ )麗~min ((P麵+ σ )，P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力〈P Bi測，則光
伏發(fā)電調(diào)度進入限電時段，光伏發(fā)電計劃曲線為最大值為、最小值為零的區(qū)
間帶，即P計劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
[0020]本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時段，將受限功率限值、各光伏電站的功率預(yù)測值P., 1、預(yù)測不確定度σ i和凈空出力P#s, i作為功率分配方案的輸入，以功率受限時段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:

η
[0021]=
iCl)

η
[0022]s.t.Σ石W S P光汰發(fā)電最熱納能力

i=\
[0023]Pι (t) ^ P H|iij, i(3)
[0024]式中，Pi(t)為第i個光伏電站的輸出功率，Qi(PiU))為第i個光伏電站的限電電量。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，允許光伏電站參與到系統(tǒng)運行中，通過協(xié)調(diào)光伏發(fā)電與常規(guī)電源的調(diào)度，使得在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上提高光伏發(fā)電消納能力；允許光伏電站能參與電力系統(tǒng)調(diào)度運行，包括允許功率波動較大的光伏電站參與電網(wǎng)運行；建立了光伏電站與調(diào)度中心的通信系統(tǒng)，將光伏電站上報的預(yù)計發(fā)電功率通過調(diào)度中心的協(xié)調(diào)安排后再下光伏電站執(zhí)行，以協(xié)調(diào)各光伏電站之間以及光伏電站與常規(guī)電源之間的電力調(diào)度；以充分利用光伏發(fā)電所發(fā)電量為原則，將光伏發(fā)電調(diào)度分為安全穩(wěn)定受限時段與安全穩(wěn)定非受限時段，兩個時段內(nèi)分別采用不同的方法調(diào)度光伏電站發(fā)電；允許光伏電站在一定范圍內(nèi)波動運行，能適應(yīng)光伏發(fā)電依賴太陽能資源波動的需求，且規(guī)定波動范圍有利于提高功率預(yù)測精度；在考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定約束的前提下優(yōu)先調(diào)度光伏發(fā)電，有利于提高電網(wǎng)安全性；將安全穩(wěn)定受限時段內(nèi)的受限功率優(yōu)化分配到各個光伏電站，減少了光伏發(fā)電受限電量，有利于提高電網(wǎng)消納光伏發(fā)電的能力；以光伏電站多發(fā)電為原則，增加系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性與環(huán)保性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法的流程示意圖。
[0027]圖2為光伏電站調(diào)度計劃區(qū)間形式。
[0028]圖3為方法中步驟3中判斷光伏發(fā)電是否處于受限時段的示意圖。
[0029]圖4為方法中步驟4對受限功率進行優(yōu)化分配的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟:
[0031](I).根據(jù)光伏 發(fā)電凈空模型，得到凈空出力Pjfs ；
[0032](2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計算；
[0033](3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時段；
[0034](4).對受限功率進行優(yōu)化分配；
[0035](5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計劃。
[0036]在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
[0037]所述凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計算并建立近地面瞬時太陽輻射強度與大氣層外切平面的瞬時太陽輻射強度之間的關(guān)系式模型。
[0038]在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計劃曲線Pittw,需對電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力P力進行判斷。
[0039]P光伏發(fā)電最大接納能力由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測值、聯(lián)絡(luò)線計劃、機組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計算公式為:
[0040]Pi_受PI下嫌發(fā)電最大獅能力=P總負(fù)荷麵+Pr絡(luò)線M "P常麵組最小出力-ACE-P備賄量(I)
[0041]式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
[0042]在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電最大接納能力Pm發(fā)電最大_能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測值Phm比較，若P.，則光伏發(fā)電調(diào)度進入非限電時段，光伏發(fā)電計劃曲線為考慮預(yù)測值誤差和凈空出力的區(qū)間帶，即PirtHt= (P.-σ)麗~min ((P預(yù)測+ σ )?P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力〈P預(yù)測，則光伏發(fā)電調(diào)度進入限電時段，光伏發(fā)
電計劃曲線為最大值為P光伏發(fā)電最大接納能力、最小值為零的區(qū)間帶，即P計劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
[0043]在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時段，將受限功率限值
力、各光伏電站的功率預(yù)測值PH#U、預(yù)測不確定度σ i和凈空出力作為功率分配方案的輸入，以功率受限時段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:
【權(quán)利要求】
1.一種基于預(yù)測不確定度和凈空出力的光伏發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1).根據(jù)光伏發(fā)電凈空模型，得到凈空出力Pifs; (2).全網(wǎng)光伏發(fā)電接納能力計算； (3).判斷光伏發(fā)電是否處于受限時段； (4).對受限時段的光伏電站功率進行優(yōu)化分配； (5).輸出光伏電站發(fā)電調(diào)度計劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，凈空出力是指光伏電站的凈空模型得到的最大出力限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述光伏發(fā)電凈空模型，是在晴天、無云層遮擋的情況下，計算并建立近地面瞬時太陽輻射強度與大氣層外切平面的瞬時太陽輻射強度之間的關(guān)系式模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，為了得到光伏發(fā)電計劃曲線PirtHt，需對電網(wǎng)調(diào)峰和各種安全約束限制下的光伏發(fā)電最大接納能力進行判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，由調(diào)峰約束下光伏發(fā)電最大接納能力和各種安全約束限制下最大接納能力綜合得到；電網(wǎng)調(diào)峰約束下的光伏發(fā)電最大接納能力與負(fù)荷預(yù)測值、聯(lián)絡(luò)線計劃、機組組合方式、區(qū)域控制偏差和備用容量相關(guān)連，計算公式為: P調(diào)峰受限下光伏發(fā)電最大接納能力=P總負(fù)荷預(yù)測+ρ聯(lián)絡(luò)線計劃—P常規(guī)機組最小出力_ace_p備用容量(I) 式(I)中，ACE為電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，根據(jù)得到的電網(wǎng)光伏發(fā)電最大接納能力P光伏發(fā)電最大接納能力，并和光伏發(fā)電功率預(yù)測值P預(yù)測比較，若P光伏發(fā)電最大接納能力>Psm，則光伏發(fā)電調(diào)度進入非限電時段，光伏發(fā)電計劃曲線為考慮預(yù)測值不確定度和凈空出力的區(qū)間帶，即P計劃值=(P麵_ σ )麗~min((P麵+ σ ), P凈空)MW ;右P光伏發(fā)電最大接納能力< P預(yù)?，則光伏發(fā)電調(diào)度進入限電時段，光伏發(fā)電計劃曲線為最大值為、最小值為零的區(qū)間帶，即P計劃值=O~P光伏發(fā)電最大接納能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟4中，在系統(tǒng)安全穩(wěn)定受限調(diào)度時段，將受限功率限值、各光伏電站的功率預(yù)測值P., 1、預(yù)測不確定度σ i和凈空出力P#s,i作為功率分配方案的輸入，以功率受限時段內(nèi)系統(tǒng)受限光伏發(fā)電電量最小為目標(biāo)，根據(jù)各光伏電站預(yù)測功率及總功率限值為約束，優(yōu)化分配各光伏電站可輸出功率Pi(t);優(yōu)化分配函數(shù)如下式所述:
η min/= ^^(/)(/))i (2)
η s.t.SP光ft發(fā)電最大接納能力⑴
i=l Pi (t) ^ P 預(yù)測，i(3) 式中，Pi(t)為第i個光伏電站的輸出功率，Qi(PiU))為第i個光伏電站的限電電量。
【文檔編號】G06Q10/06GK104036337SQ201310236182
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】劉純, 黃越輝, 許曉艷, 王偉勝, 馬爍, 劉德偉, 李鵬, 禮曉飛, 付敏, 梁昌波, 高云峰, 唐林, 孫春飛, 鄭立永, 柴海棣, 王江元, 戴松霖, 田野, 李麗, 柳陽, 付亮, 劉延國 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 中電普瑞張北風(fēng)電研究檢測有限公司, 國家電網(wǎng)公司