简述计及风电旋转备用约束的经济调度原理

广东工业大学 黄 强 简俊威 钟其源 莫 超

简述计及风电旋转备用约束的经济调度原理

广东工业大学 黄 强 简俊威 钟其源 莫 超

为解决风电大规模并网给电力调度带来的困难，本文建立了基于风险备用约束的含风电场电力系统动态经济调度模型。该模型在满足系统负荷平衡的约束条件下，以燃料成本最低为优化目标。

风电；旋转备用；经济调度

1.风力发电功率预测

短期风速概率特性多采用风速预测值和误差预测的正态分布来估算某一时段或某一天的风电机组（wind turbine generation system，WTGS）出力值[1]：

WTGS有功输出与常规发电机有很大的不同，很大程度上取决于风机轮毂高度处的风速，可由下式表征两者关系[2]：

2.含风电场的动态经济调度建模

总燃料费用最少：

(1)目标函数：

式中：F为总发电成本；T为调度周期内的时段数；N为常规机组总数；Pi,t为机组i在时段t输出的有功功率；Fit(Pi,t)为发电机组i在时段t产生的运行成本。

当考虑阀点效应时，机组i在时段t产生的运行成本Fit(Pi,t)可表示为：

式中：ai，bi，ci为机组i的燃料费用系数；ei，fi为阀点效应系数；Pimin为机组i出力下限。

(2)功率平衡约束：

式中：PDt为时段t的传输网损；PLt为时段t的负荷需求。

系统传输损耗则可由文献[3]提供的网损系数矩阵B求得：

(3)机组运行约束：

式中：Pimax为机组i出力上限。

(4)机组爬坡率约束：

式中：URi为机组i向上爬坡率；DRi为机组i向下爬坡率；T60为每个时段为60min。

同时考虑机组的有功出力约束与爬坡率限制时，式(7)和(8)可由式(9)表示：

(5)系统正旋转备用约束：

式中：SSRtu为系统在t时段提供的正旋转备用总容量；为机组i在t时段提供的10分钟响应备用容量；D%为总负荷预测误差对系统正旋转备用的需求；wu%为风电预测误差对系统正旋转备用的需求；为机组i在t时段的出力上限；T10为旋转备用响应时间为10min；T60为表示一个时段为60min。

(6)系统负旋转备用约束：

式中：SSRtd为系统在t时段提供的负旋转备用总容量；为机组i在t时段提供的总负旋转备用容量；Wcmax为风机c的最大出力；NW为风机台数；wd%为风电预测误差对系统负旋转备用的需求；为机组i在t时段的出力下限。

一般情况下，风机输出功率预测误差随预测周期的变长而增大，使系统对正负旋转备用容量需求也相应增加，wu%与wd%可根据时段的不同按照等比例增长规律来选取。

3.结语

本文在传统风电经济调度模型的基础上，考虑了旋转备用约束，更贴合实际情况，为实际工程应用提供了科学理论的支持，具有一定的指导作用。

[1]Dutta S,Sharma R．Optimal storage sizing for integrating wind and load forecast uncertainties[C]．Innovative Smart Grid Technologies．2012：1-7．

[2]田廓,曾鸣,鄢帆,等．考虑环保成本和风电接入影响的动态经济调度模型[J]．电网技术,2011(6)：55-59．

[3]Abdelaziz AY,Kamh MZ,Mekhamer SF,Badr MAL．A hybrid HNN-QP approach for dynamic economic dispatch problem．Electr Power Syst Res 2008,78：1784-88．

In order to solve the difficulties caused by large-scale grid-connected power supply，this paper establishes a dynamic economic scheduling model of wind power system based on risk reserve.The model satisfies the constraints of system load balancing，with the lowest fuel cost as the optimization target.

Wind power；rotating standby；economic dispatch