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在“30?60”雙碳目標要求下，未來電力系統(tǒng)將遵循“清潔化、綜合化、智慧化”的創(chuàng)新趨勢發(fā)展，并將促進新能源發(fā)電進一步發(fā)展。風電作為主要的新能源發(fā)電形式，其波動性和間歇性給電力系統(tǒng)安全運行帶來嚴峻挑戰(zhàn)。為了應對風電不確定性，含大規(guī)模風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)機組組合需安排火電預留足夠的旋轉備用容量，以保證系統(tǒng)運行安全。

預留旋轉備用容量增加會提升系統(tǒng)運行安全性，但會增加運行成本，降低運行經(jīng)濟性。因此，含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)機組組合應力求運行經(jīng)濟性與安全性的平衡。

準確的風速預測技術對旋轉備用容量的確定具有重要作用。更高的預測精度意味著更低的旋轉備用需求。雖然風速預測技術已取得長足發(fā)展，但風速自身的隨機性使風速預測不可避免地具有較大的預測誤差。風速預測的準確度隨時間尺度延長逐漸降低，且預測誤差的概率分布具有時變特性。因此，含風電電力系統(tǒng)機組組合應針對不同時間尺度調(diào)度計劃，充分考慮風速預測誤差的時變特性，以在保證運行安全的前提下，降低系統(tǒng)運行成本。

對于含風電電力系統(tǒng)機組組合的研究，根據(jù)風電不確定性處理方法主要分為：確定性方法、模糊方法、隨機方法。確定性方法通過風能的歷史數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)補償風電出力的額外旋轉備用需求。有學者利用統(tǒng)計方法，對歷史風速數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析，根據(jù)置信水平動態(tài)確定系統(tǒng)備用容量。模糊方法采用模糊集表征風電出力不確定性，通過求解模糊規(guī)劃進行機組組合。隨機方法利用概率分布表征風能或預測誤差，能更加準確地處理風能的不確定性，但計算量較大。

關于含風電電力系統(tǒng)機組組合的研究已有很多文獻，但現(xiàn)有研究僅針對單一時間尺度分析風電預測誤差統(tǒng)計特性，確定旋轉備用需求，未研究風電預測誤差的時變概率特性及時變的旋轉備用需求，無法應用于電力系統(tǒng)機組組合滾動優(yōu)化，且無法保證系統(tǒng)不同時間尺度的運行安全性和經(jīng)濟性。

鑒于此，安慶供電公司科技人員針對風電功率預測誤差的時變特性，對考慮時變備用需求的含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)機組組合滾動優(yōu)化方法展開研究。主要創(chuàng)新點如下：①分析風電預測誤差的時變概率特性，基于機會約束方法確定含大規(guī)模風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)時變旋轉備用容量需求；②考慮時變旋轉備用需求，基于混合整數(shù)線性（mixed integer linear, MIL）方法，建立含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)機組組合滾動優(yōu)化模型。

圖1 機組組合滾動優(yōu)化示意圖

本模型能夠充分考慮風電功率預測誤差的時變特性，確定含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)時變的旋轉備用容量需求，并根據(jù)電力系統(tǒng)多時間尺度機組組合優(yōu)化模型，確定含高比例風電電力系統(tǒng)機組組合滾動運行方案，保證系統(tǒng)不同時間尺度的運行安全性和經(jīng)濟性?；诨旌险麛?shù)線性規(guī)劃建模能有效降低模型的計算復雜性，為大規(guī)模系統(tǒng)應用提供基礎。

本文編自2021年第10期《電氣技術》，論文標題為“考慮時變備用需求的含大規(guī)模風電電力系統(tǒng)機組組合滾動優(yōu)化”，作者為桂前進、黃向前 等。