長周期大范圍風(fēng)電消納的電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型與應(yīng)用

趙 俊

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

長周期大范圍風(fēng)電消納的電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型與應(yīng)用

趙 俊

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

當(dāng)前，我國在風(fēng)電消納上面臨著一定的困難與挑戰(zhàn)，為此，本文針對長周期大范圍風(fēng)電消納的電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型的搭建進(jìn)行了研究，并借助實際算例來實現(xiàn)了對模型的測試與運用。

長周期；大范圍；風(fēng)電消納；電力電量；聯(lián)合優(yōu)化模型與運用

0 前言

當(dāng)前，在全面踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過程中，風(fēng)電隨之被各國相繼開發(fā)與利用，而從目前我國對風(fēng)電開發(fā)利用的現(xiàn)狀看，在“大規(guī)模且高集中”的模式下，使得大規(guī)模并網(wǎng)下產(chǎn)生了風(fēng)電消納問題，進(jìn)而致使棄風(fēng)現(xiàn)象隨之凸顯。結(jié)合我國棄風(fēng)電產(chǎn)生的原因，本文基于長周期大范圍風(fēng)電消納入手，結(jié)合所涉及的各因素來搭建了相應(yīng)的優(yōu)化模型，通過量化計算與對模型的實踐運用，證明該模型能夠為當(dāng)前我國針對風(fēng)電消納問題，制定科學(xué)且合理的決策奠定基礎(chǔ)。

1 長周期大范圍風(fēng)電資源優(yōu)化問題概述

從關(guān)鍵需求角度出發(fā)：基于長周期下，針對發(fā)電資源優(yōu)化問題展開研究的過程中，在時間尺度的定位上，通常以月份、季度或是年為單位，但以時間尺度來衡量其與經(jīng)濟(jì)調(diào)度間的關(guān)系，顯然是不全面的。在實際踐行的過程中，需要考慮包括技術(shù)性約束、合同約束以及執(zhí)行進(jìn)度約束等內(nèi)容，包含著社會與經(jīng)濟(jì)中的多種因素。基于這一優(yōu)化問題下，起到關(guān)鍵作用的是決策與評估，因此，針對求解精度問題，在實際踐行中，要適當(dāng)對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化，保證取值在合理范圍內(nèi)即可。

從優(yōu)化求解角度出發(fā)，主要的難點在于：第一，基于周期較長的局限下，在對手段數(shù)目以及時間點進(jìn)行選擇時，則要求實現(xiàn)科學(xué)且合理預(yù)測，兼顧電網(wǎng)運行特定于計算性能，以此來提高計算進(jìn)度與效率。第二，基于需要考慮的約束條件較多，因此，在實際建模的過程中，則需要解決時段耦合問題。第三，基于風(fēng)電消納這一問題下，及到了“三公調(diào)度”原則，以及多中約束限制條件的束縛；第四，要基于清潔能源特性下，以及電網(wǎng)安全約束條件，來實現(xiàn)該模型的科學(xué)搭建。

2 基于時段耦合、發(fā)輸電協(xié)調(diào)以及電網(wǎng)安全束縛下的優(yōu)化建模

第一，從時間耦合角度出發(fā)，在實際建立基于電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型的過程中，從當(dāng)前風(fēng)電長周期接納量化角度出發(fā)，本文選擇了安全周期建模法，并以月度優(yōu)化為例，月度為31d，并以165臺機組為優(yōu)化對象，通過對實際計算規(guī)模的測算，基于每小時為一個時段，采取64位計算機，在計算時間上為265秒，相應(yīng)的計算性能基本滿足需求。

第二，從發(fā)輸電協(xié)調(diào)角度出發(fā)，在實際搭建這一優(yōu)化模型的過程中，實質(zhì)上是為了解決發(fā)電約束與電網(wǎng)安全約束間的問題，促使二者實現(xiàn)協(xié)調(diào)性。在實際踐行的過程中，因前提是長周期且大范圍，因此，為了降低設(shè)備維護(hù)難度，并實現(xiàn)對輸電通道的保護(hù)，選擇一聚合網(wǎng)絡(luò)模型的搭建進(jìn)行優(yōu)化，在算例計算上，該模型下的計算結(jié)果的偏差在百分之五以內(nèi)，且計算效率大幅度提升。

第三，基于中長期大范圍下的安全約束建模。在實際踐行的過程中，基于網(wǎng)絡(luò)安全約束隸屬于非線性決策問題，因此，在實際進(jìn)行建模時，從目前現(xiàn)有方法出發(fā)，本文則是以割集電離平衡的電網(wǎng)安全約束模型的搭建來實現(xiàn)模型優(yōu)化的。所需考慮的問題是：一方面，基于長周期運行下，要針對區(qū)域間所存在的傳輸率約束進(jìn)行充分考量，針對斷面?zhèn)鬏敼β始s束進(jìn)行考慮分析，能夠針對功角穩(wěn)定性這一問題進(jìn)行深入考慮與分析；另一方面，因在長期運行周期下，難以實現(xiàn)準(zhǔn)確校核時間斷面的提出，且靈敏度無法確定，因此，在研究的過程中，選擇了阻塞區(qū)校核方法，進(jìn)而能夠為實現(xiàn)對該模型的有效優(yōu)化并提高模型的實用性奠定基礎(chǔ)。

3 長周期電力資源優(yōu)化模型與大規(guī)模算法的計算性能

從電力資源優(yōu)化模型角度出發(fā)，要明確目標(biāo)函數(shù)，基于這一優(yōu)化前提下，根據(jù)長周期的性質(zhì)，在定位優(yōu)化目標(biāo)的過程中，則以最大程度降低發(fā)電成本為優(yōu)化目標(biāo)，并實現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的建立，即minF=F1;在系統(tǒng)運行約束上，需要分別明確負(fù)荷平衡約束與旋轉(zhuǎn)備用約束，在機組運行約束上，包括發(fā)電機組輸出功率上下限約束、最小運行時間與停運時間約束、最大開停次數(shù)約束以及可用狀態(tài)約束；在電網(wǎng)安全約束上，包括支路潮流約束、聯(lián)絡(luò)線斷面潮流約束；基于實用化約束下，包括機組固定出力、固定起停約束，電力電量轉(zhuǎn)換關(guān)系/水電廠電量/清潔能源消納電量/環(huán)保排放/光伏出力約束條件。

從計算性能角度分析，在實際研究中，采用的是商業(yè)數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件包CPLEX，在實際進(jìn)行開發(fā)的過程中，則是借助MIP算法，實現(xiàn)了SCUC程度的創(chuàng)建，并借助實力對算法進(jìn)行測算，得出結(jié)果顯示計算性能能夠滿足實際運用之需。在運用這一優(yōu)化模型的過程中，借助該軟件來實現(xiàn)求解，進(jìn)而借助對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運用，實現(xiàn)對算例的簡化處理。以某電廠無力，基于2015年規(guī)劃中，相應(yīng)裝機水平為基礎(chǔ)，對2015年12月電網(wǎng)清潔能源消納情況進(jìn)行分析?；诎咐Y(jié)果下，能夠看出在風(fēng)電的增長下，該區(qū)域現(xiàn)有的調(diào)峰資源，無法滿足風(fēng)電全額消納之需尤其是火電壓低運行下，依舊存在嚴(yán)重棄風(fēng)電現(xiàn)象，而產(chǎn)生這一問題的原因在于：自身內(nèi)部現(xiàn)有調(diào)峰能力不足，亟待提升。

4 總結(jié)

綜上，針對當(dāng)前我國大量棄風(fēng)現(xiàn)象與問題的存在，本文針對該課題展開了研究，建立了相應(yīng)的風(fēng)險消納優(yōu)化模型，并通過對該模型進(jìn)行了測算，因此，在實際踐行的過程中，借助這一系統(tǒng)模型的運用，能夠為風(fēng)電企業(yè)進(jìn)一步解決清潔能源消納問題奠定基礎(chǔ)，并為以科學(xué)決策的制定來實現(xiàn)對風(fēng)電的合理開發(fā)與充分利用提供保障。

[1]鞠立偉,秦超,吳鴻亮,何璞玉,于超,譚忠富.計及多類型需求響應(yīng)的風(fēng)電消納隨機優(yōu)化調(diào)度模型[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,07:1839-1846.

[2]劉秋華,鄭亞先,楊勝春.長周期大范圍風(fēng)電消納的電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化,2015,18:145-150.

[3]宋藝航,譚忠富,李歡歡,劉文彥.促進(jìn)風(fēng)電消納的發(fā)電側(cè)、儲能及需求側(cè)聯(lián)合優(yōu)化模型[J].電網(wǎng)技術(shù),2014,03:610-615.

Joint optimization of power consumption of long period large scale wind power model and its application

Zhao Jun
（Jiangsu electric power company maintenance branch，211102）

At present,China's wind power in the face of difficulties and challenges,some to build a joint optimization model of the power consumption for long period large scale wind power utilization is studied, and with practical examples to realize the test and application of the model.

long period;large scale;wind power;power consumption;joint optimization model and Application