基于新能源的电力经济调度分析研究

基于新能源的电力经济调度分析研究

刘海峰

内蒙古电力 (集团 )有限责任公司乌兰察布供电公司 内蒙古乌兰察布市 012000

摘要：以风力发电和光伏发电为代表的新能源发电项目在电网中的渗透率不断增加，这增加了机组调度的复杂性。针对风力发电和光伏发电系统的经济调度问题，建立了多目标优化模型。首先，分析了传统机组的发电成本、传统机组的排放成本以及风力发电和光伏发电的发电成本。同时，考虑风力发电和光伏发电的波动，分析了其输出特性。其次，考虑潮流平衡、供需平衡、机组出力和节点电压等约束条件，建立了传统机组发电成本和排放成本最小、新能源机组发电成本最小的多目标经济调度模型。

关键词：新能源；电力；经济调度；措施

1概述

目前，对风电光伏发电系统经济调度的研究比较丰富。研究了风电并网的经济调度问题。在风力发电能力评估的基础上，研究了安全约束下的经济调度问题。研究了大规模风电并网电力系统的区间非线性经济调度问题。考虑需求响应，分析了风力发电系统的日前经济调度。建立了考虑发电成本、碳排放和风电、太阳能发电功率限制的多目标减载调度模型。建立了风能和太阳能负荷的优化调度模型，提出了考虑风能和太阳能负荷预测误差的电力系统经济优化调度模型。建议在经济调度中考虑碳排放。

2基于新能源的电力系统经济调度模型

2.1经济调度函数

电力经济调度是指在负荷需求达标、供电安全指标达标、电能质量达标的情况下，实现低成本发电。本文研究了基于新能源的电力经济调度模型。在满足各种约束条件的前提下，经济调度的目标是承担发电的燃料成本。

2.2扩展能力

为了保证电力系统的运行可靠性，必须预留一定的扩展容量以应对特殊情况。由于新能源的大规模并网，其随机性和间歇性使电力系统的输出功率不稳定，因此增加电力系统的扩展容量十分必要。

当实际风速或太阳辐射强度未达到预期值时，风力机和太阳能机的输出功率小于预期值。此时，有必要增加火力发电机组的输出功率，以实现功率平衡。这部分功率是电力系统的正扩展能力；当实际风速或太阳辐射强度大于预期值时，风力机和太阳能机的输出功率大于预期值。此时需要降低机组的输出热功率，以达到平衡。这部分电力是电力系统的负膨胀能力。

2.3调度模型

2.3.1目标函数

电力经济调度模型的目标是在约束条件下，电力系统中发电的总燃料成本最低。由于新能源的燃料成本完全来自自然，因此可以忽略成本，从而得到电力系统的经济调度目标函数:

（1）

其中，C为电力系统的发电总成本， 为火力发电燃料成本，Cgas为发电过程中产生的污染成本，Kws为新能源扩展容量成本等效参数，Cws为新能源扩展容量。

2.3.2约束条件

(1)功率平衡约束条件

该电力系统的功率平衡方程式为:

（2）

其中，PL为发电总功率， 火力发电机组总功率、 风力发电机组总功率，Ps光伏电站发电总功率，N为火力发电机组台数，M为风力发电机组台数。

(2)火力发电机组加减载速率约束条件

加减载速率是指单位时间内增加或减少的功率，第台火力发电机组的加减载约束为:

（3）

其中，θi为加减载速率，PGi-t1为t1时刻火力发电机组的发电功率，PGi-t2为t2时刻火力发电机组的发电功率。

(3)各个发电机组功率输出约束条件

(1)火力发电机组功率输出极限:

（4）

其中，PGimin为火力发电机组功率输出下限，取决于过滤的工作效率，PGimax为火力发电机组功率输出上限，即额定输出功率。

②风力发电机组功率输出极限:

（5）

其中，Pwr为风力发电机组功率输出的上限，即额定输出功率。

③太阳能发电机组功率输出极限:

（6）

其中，Psr为太阳能发电机组功率输出的上限，即额定输出功率。

4算例分析

研究实例包括10台火力发电机组、30台风力发电机组（总容量300MW）和一座太阳能发电站（总容量100MW）。

将风力发电和太阳能发电相结合，新能源的输出功率更稳定。夜间光线弱时，风大；白天光照强度大时，风就弱。这样就实现了风力发电和太阳能发电之间的功率互补。

利用matlab程序对基于新能源的电力系统进行了经济调度分析。10台火力发电机组全部投入运行。考虑到发电机组的功率输出极限和负荷卸载率，得出了含新能源电力系统的总发电成本。

当新能源引入电力系统时，新能源的燃料成本被忽略，总成本明显低于传统火力发电，新能源并网发电的经济效益显著。当新能源发电的输出功率为零时，系统仅依靠火力发电，总成本与以前相同。未来，中国发电将成为新能源的主要形式，具有较强的经济互补性。

5电网经济调度策略

5.1目标操作备用调度

一方面，能够选用提高电网运转电压的方式来削减电网的能量丢失。在正常状况下，电力体系的功率损耗与工作电压成反比。因此，在合理范围内提高运转电压能够促进电网的经济调度。需求留意的是，这种办法不适用于电网体系负荷较小且电网处于低谷运转的状况。另一方面，能够创新电力体系的无功办理，加强电网的电压操控。可设置并加强电力用户无功补偿装置。经过添加用户无功负荷，能够下降电网各级线路及其变压器的无功功率和电流，然后大大下降电网损耗，这符合经济调度的基本原则。此外，还能够创新性地运用无功电压操控技术，根据电网的不同区域和运转时节调整无功电压操控，然后平衡电网各环节的无功补偿。

5.2根据电网负荷选用稳定约束调度

跟着电力需求的大幅添加，电力体系中运用的各种电力设备和用户运用的电力设备不断添加，电力体系电网的供电负荷不断添加。因此，在实践供电过程中，有必要进一步保证电网体系和调度的安全。首要，选用现代设备和先进计算技术，准确计算并有效操控电网体系的电网负荷，确保电网调度过程中整个体系的安全稳定。其次，选用现代监控设备，对电网运转状况进行24小时严厉监控，实现电网负荷监控的全面性和实时性。当电网波动时，将实现供电体系的自动操控，然后进一步下降供电本钱，并在电网负荷波动的基础上实现供电体系的自动操控。

5.3操控电网污染，实现环保调度

近年来，电力污染逐渐成为电力行业和供电企业面临的重要问题。在电力体系和电网的输电过程中，它会受到本身运转方式和外部环境因素的搅扰，形成更多的电能丢失。为了有效提高电网的环保才能，提高电力体系的社会效益，有必要严厉操控供电全过程的各个环节，削减不必要的污染和能源耗费。同时，要充沛考虑电网体系的污染类型和严重程度，科学制定处理方案，突出经济运转电网调度形式的环保优势。实现对电能耗费的有效操控也是完结经济调度的根本需求。

结论

总之，本文提出了一个风电光伏机组多目标优化调度模型。该模型考虑了风电和光伏输出的不确定性，并选用形式搜索算法进行求解。并根据区段负荷验证新能源的输出。经过对嵌套中断的新能源电力的验证，为制定日前方案提供依据，以充沛把握次日新能源的约束，并为应对新能源超过猜测发电量的状况提供决策依据。在约束形式下实现自适应。根据输变电设备停电方案和该区段稳定操控切除才能，自动计算检修形式下的区段限界，统计检修形式下的新能源限界，评价停电方案对新能源耗费的影响。

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