含风电场电力系统旋转备用的条件风险方法研究

摘要

开发大规模清洁可再生能源是当今世界能源发展的主要趋势,在众多新能源中,以风力发电的发展最为迅速。大规模风电并网给社会带来巨大经济效益和环境效益的同时,也对电力系统安全可靠运行提出了更高的要求。
　　 为应对风电出力随机性对电网功率平衡的影响,电力系统需要维持相应的旋转备用容量。传统的旋转备用总量一般采用确定性方法获取,没有考虑备用容量的实际充裕水平,无法兼顾系统运行的可靠性和经济性。同时,随着电力市场改革的不断深化,旋转备用服务不再由发电商无偿提供,因此,如何合理安排系统旋转备用容量,在保证电力系统安全可靠运行的前提下充分利用风能资源,进一步提高系统的经济效益,将具有重要的研究价值和实际意义。
　　 论文首先阐述了风力发电的研究背景以及国内外的发展现状,并对电力系统备用服务,特别是风电并网后备用模型的研究情况做了详细的介绍。文章针对风电出力波动性和间歇性对系统运行的影响,研究了含风电场电力系统的旋转备用获取方法。通过引入条件风险理论,提出了条件风险方法的电力系统调度模型。以发电总成本和旋转备用总费用最小为目标,在常规调度优化约束的基础上,增加正、负旋转备用CVaR(conditionalvalue-at-risk)值的不等式约束,量化了风电不确定性因素的影响。由于旋转备用CVaR.值解析表达困难,因此结合MonteCarlo模拟和解析法进行计算,将函数离散化,使计算更为方便简捷。
　　 以IEEE30节点和IEEE118节点系统进行仿真验证,结果表明,采用条件风险方法的旋转备用获取模型可在不同置信水平和不同风电出力情况下得到相应的经济成本和备用容量,能够充分反映系统备用水平与经济性之间的关系,有助于更大限度的利用风能资源,降低系统运行的燃料成本。同时,证明了所提方法可以合适、有效地处理风电等随机性较强新能源在并网过程中给电力系统运行带来的影响和相关的调度问题。