长周期大范围风电消纳的电力电量联合优化模型与应用

赵 俊

（江苏省电力公司检修分公司，211102）

长周期大范围风电消纳的电力电量联合优化模型与应用

赵 俊

（江苏省电力公司检修分公司，211102）

当前，我国在风电消纳上面临着一定的困难与挑战，为此，本文针对长周期大范围风电消纳的电力电量联合优化模型的搭建进行了研究，并借助实际算例来实现了对模型的测试与运用。

长周期；大范围；风电消纳；电力电量；联合优化模型与运用

0 前言

当前，在全面践行可持续发展战略的过程中，风电随之被各国相继开发与利用，而从目前我国对风电开发利用的现状看，在“大规模且高集中”的模式下，使得大规模并网下产生了风电消纳问题，进而致使弃风现象随之凸显。结合我国弃风电产生的原因，本文基于长周期大范围风电消纳入手，结合所涉及的各因素来搭建了相应的优化模型，通过量化计算与对模型的实践运用，证明该模型能够为当前我国针对风电消纳问题，制定科学且合理的决策奠定基础。

1 长周期大范围风电资源优化问题概述

从关键需求角度出发：基于长周期下，针对发电资源优化问题展开研究的过程中，在时间尺度的定位上，通常以月份、季度或是年为单位，但以时间尺度来衡量其与经济调度间的关系，显然是不全面的。在实际践行的过程中，需要考虑包括技术性约束、合同约束以及执行进度约束等内容，包含着社会与经济中的多种因素。基于这一优化问题下，起到关键作用的是决策与评估，因此，针对求解精度问题，在实际践行中，要适当对数学模型进行简化，保证取值在合理范围内即可。

从优化求解角度出发，主要的难点在于：第一，基于周期较长的局限下，在对手段数目以及时间点进行选择时，则要求实现科学且合理预测，兼顾电网运行特定于计算性能，以此来提高计算进度与效率。第二，基于需要考虑的约束条件较多，因此，在实际建模的过程中，则需要解决时段耦合问题。第三，基于风电消纳这一问题下，及到了“三公调度”原则，以及多中约束限制条件的束缚；第四，要基于清洁能源特性下，以及电网安全约束条件，来实现该模型的科学搭建。

2 基于时段耦合、发输电协调以及电网安全束缚下的优化建模

第一，从时间耦合角度出发，在实际建立基于电力电量联合优化模型的过程中，从当前风电长周期接纳量化角度出发，本文选择了安全周期建模法，并以月度优化为例，月度为31d，并以165台机组为优化对象，通过对实际计算规模的测算，基于每小时为一个时段，采取64位计算机，在计算时间上为265秒，相应的计算性能基本满足需求。

第二，从发输电协调角度出发，在实际搭建这一优化模型的过程中，实质上是为了解决发电约束与电网安全约束间的问题，促使二者实现协调性。在实际践行的过程中，因前提是长周期且大范围，因此，为了降低设备维护难度，并实现对输电通道的保护，选择一聚合网络模型的搭建进行优化，在算例计算上，该模型下的计算结果的偏差在百分之五以内，且计算效率大幅度提升。

第三，基于中长期大范围下的安全约束建模。在实际践行的过程中，基于网络安全约束隶属于非线性决策问题，因此，在实际进行建模时，从目前现有方法出发，本文则是以割集电离平衡的电网安全约束模型的搭建来实现模型优化的。所需考虑的问题是：一方面，基于长周期运行下，要针对区域间所存在的传输率约束进行充分考量，针对断面传输功率约束进行考虑分析，能够针对功角稳定性这一问题进行深入考虑与分析；另一方面，因在长期运行周期下，难以实现准确校核时间断面的提出，且灵敏度无法确定，因此，在研究的过程中，选择了阻塞区校核方法，进而能够为实现对该模型的有效优化并提高模型的实用性奠定基础。

3 长周期电力资源优化模型与大规模算法的计算性能

从电力资源优化模型角度出发，要明确目标函数，基于这一优化前提下，根据长周期的性质，在定位优化目标的过程中，则以最大程度降低发电成本为优化目标，并实现目标函数的建立，即minF=F1;在系统运行约束上，需要分别明确负荷平衡约束与旋转备用约束，在机组运行约束上，包括发电机组输出功率上下限约束、最小运行时间与停运时间约束、最大开停次数约束以及可用状态约束；在电网安全约束上，包括支路潮流约束、联络线断面潮流约束；基于实用化约束下，包括机组固定出力、固定起停约束，电力电量转换关系/水电厂电量/清洁能源消纳电量/环保排放/光伏出力约束条件。

从计算性能角度分析，在实际研究中，采用的是商业数学优化软件包CPLEX，在实际进行开发的过程中，则是借助MIP算法，实现了SCUC程度的创建，并借助实力对算法进行测算，得出结果显示计算性能能够满足实际运用之需。在运用这一优化模型的过程中，借助该软件来实现求解，进而借助对系统数据的运用，实现对算例的简化处理。以某电厂无力，基于2015年规划中，相应装机水平为基础，对2015年12月电网清洁能源消纳情况进行分析。基于案例结果下，能够看出在风电的增长下，该区域现有的调峰资源，无法满足风电全额消纳之需尤其是火电压低运行下，依旧存在严重弃风电现象，而产生这一问题的原因在于：自身内部现有调峰能力不足，亟待提升。

4 总结

综上，针对当前我国大量弃风现象与问题的存在，本文针对该课题展开了研究，建立了相应的风险消纳优化模型，并通过对该模型进行了测算，因此，在实际践行的过程中，借助这一系统模型的运用，能够为风电企业进一步解决清洁能源消纳问题奠定基础，并为以科学决策的制定来实现对风电的合理开发与充分利用提供保障。

[1]鞠立伟,秦超,吴鸿亮,何璞玉,于超,谭忠富.计及多类型需求响应的风电消纳随机优化调度模型[J].电网技术,2015,07:1839-1846.

[2]刘秋华,郑亚先,杨胜春.长周期大范围风电消纳的电力电量联合优化模型与应用[J].电力系统自动化,2015,18:145-150.

[3]宋艺航,谭忠富,李欢欢,刘文彦.促进风电消纳的发电侧、储能及需求侧联合优化模型[J].电网技术,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