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      含風(fēng)電的最優(yōu)潮流的機組組合問題研究

      2016-11-12 16:26張本皇
      關(guān)鍵詞:風(fēng)電

      摘 要:文章以含風(fēng)電的電力系統(tǒng)機組組合問題和含風(fēng)電的最優(yōu)潮流的安全約束機組組合問題為研究主線,建立了三種不同的潮流模型并進行對比,通過對含最優(yōu)潮流與否等情況下GAMS軟件仿真結(jié)果(仿真對象為IEEE-118節(jié)點系統(tǒng))的對比分析,探討含最優(yōu)潮流情況下機組組合問題優(yōu)化結(jié)果的異同,同時對于含風(fēng)電與否的最優(yōu)潮流模型進行對比,為深入研究含風(fēng)電的最優(yōu)潮流的機組組合問題打下堅實的基礎(chǔ)。

      關(guān)鍵詞:風(fēng)電;GAMS;最優(yōu)潮流;機組組合

      中圖分類號:TM85 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)29-0103-02

      1 引 言

      能源和環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件。目前,節(jié)能減排已經(jīng)成為世界各國的共識。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和電力企業(yè)改革的實施,保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟和可靠運行則顯得越來越重要,電力系統(tǒng)運行調(diào)度決策也越來越復(fù)雜。

      我國政府多次頒發(fā)文件要求在確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和連續(xù)可靠供電的前提下,改革目前的發(fā)電調(diào)度模式,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。在此背景下,電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行調(diào)度有著重要的研究意義[1-3]。

      2 含風(fēng)電的機組組合問題

      誤差場景下的約束條件與第1.1節(jié)一致。

      3.2.2 OPF約束條件

      本文將最優(yōu)潮流OPF約束分三種:

      ①DC-OPF:問題簡單但精度低;

      ②AC-OPF:精度高但是運算速度慢;

      ③介于上述二者之間的二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型。

      3.3 DC-OPF-SCUC問題的GAMS仿真

      取各時段極限場景集為St當(dāng)風(fēng)電場數(shù)不小于4,即極限場景數(shù)大于10時,用場景縮減技術(shù)縮減至10。

      另外,本節(jié)仿真采用2風(fēng)電模型。以下是仿真結(jié)果:

      仿真總共用時:998.39 s

      目標函數(shù)仿真結(jié)果:發(fā)電和開機費用共740 617。

      3.4 二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型的OPF-SCUC問題的GAMS仿真

      將二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型約束與含風(fēng)電的UC問題約束有機結(jié)合,在GAMS里面仿真,最得出如下:

      仿真總用時:6318s

      發(fā)電總費用:779 296。

      含兩風(fēng)電情況下UC、DC-OPF-SCUC和二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型的OPF-SCUC問題下的GAMS仿真結(jié)果對比,見表1。

      由上表格可以看出,直流潮流模型計算時間較短,但是精度較差,只能夠優(yōu)化部分潮流。二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型下的機組組合問題計算時間比前兩種情況下的顯著增加,但是精度較高,能夠滿足一般情況下的潮流最優(yōu)化問題。

      3.5 不同風(fēng)電規(guī)模下OPF-SCUC問題

      隨著風(fēng)電數(shù)量的增加,不確定性更強,本章研究主題是風(fēng)電規(guī)模(零風(fēng)電、兩風(fēng)電、四風(fēng)電和六風(fēng)電規(guī)模),所以本章將以DC-OPF-SCUC問題為藍本進行分析。

      結(jié)合三種風(fēng)電情況下的問題,見表2。

      從上表可以看出:隨著風(fēng)電數(shù)目的增加,機組總費用逐漸下降,這是由于風(fēng)電發(fā)電是不需要燃料成本的。

      零風(fēng)電情況下,CPU計算時間很低,這是由于沒有風(fēng)電情況下,不用對風(fēng)電不確定性進行處理,所以時間較短。而風(fēng)電并網(wǎng)后,本文使用場景法來處理風(fēng)電隨機性,所以風(fēng)電并網(wǎng)后CPU計算時間顯著上升,而不同風(fēng)電規(guī)模下CUP計算時間大致相同,這也反映了風(fēng)電數(shù)目增加并不會增加此模型求解規(guī)模與難度。

      3.6 小 結(jié)

      本章重點研究了含最優(yōu)潮流的問題,得到以下一些結(jié)論:

      ①隨著研究問題數(shù)學(xué)規(guī)模的增大,問題仿真時間會加長,發(fā)電費用增加。客觀表現(xiàn)在了機組啟停狀態(tài)上,數(shù)學(xué)規(guī)模增加,機組所開數(shù)目增加,已開機組的出力和出力時間也會有所增加。

      ②在對風(fēng)電出力不確定性有較好處理方式下,風(fēng)電規(guī)模的增加不會增加電力系統(tǒng)運行調(diào)度的難度,其含最優(yōu)潮流的機組組合問題的求解難度和規(guī)模并不會增加,而且系統(tǒng)發(fā)電費用會隨著風(fēng)電數(shù)目的增加而下降。

      4 結(jié) 語

      論文主要研究成果如下:

      ①建立了基于場景法的隨機規(guī)劃的約束來處理風(fēng)電不確定性,在此基礎(chǔ)上,建立了含風(fēng)電的UC問題模型以及三種潮流模型下的UC問題建模。

      ②本文使用GAMS軟件仿真,并調(diào)用CPLEX開發(fā)的MIP算法進行求解,從而簡化了編程上的規(guī)模。

      ③通過仿真分析得出,二維網(wǎng)絡(luò)潮流模型下的含風(fēng)電的UC問題計算精度比直流潮流下的精度要高,是較為理想的求解模型。

      ④在對風(fēng)電有較好處理方案時,風(fēng)電規(guī)模的增加并不會使求解規(guī)模增加,而且系統(tǒng)總費用降低。

      參考文獻:

      [1] 王錫凡.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

      [2] 陳長云.市場條件下含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)優(yōu)化運行研究[D].北京:北京 交通大學(xué),2008.

      [3] 方創(chuàng)琳.中國風(fēng)電發(fā)展目標分析與展望[J].中國能源,2007,29(12): 30-34.

      [4] 施鵬飛.中國風(fēng)電場發(fā)展現(xiàn)狀與政策[J].陽光能源,2005,(6).

      [5] 張本皇,李恒真,劉剛,等.珠三角地區(qū)不同地形條件下絕緣子污穢積累 規(guī)律的研究[J].高壓電器,2012,48(4):1-6.

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