风电并网电力系统动态经济调度问题探讨
摘要:电力系统的动态经济调度属于优化问题,具有高维性、多约束性、非凸性的特征,难度较高,尤其是在实行风电并网以后,优化过程中又受到不稳定风力磁场的影响,因此难度进一步加大。文章分析了风电并网对电力系统动态经济调度产生的影响,并提出了改进动态经济调度问题的方法。
关键词:风电并网;电力系统;动态经济调度;风力磁场;电能需求
随着市场经济的发展,社会生产中的各个领域对电能的需求越来越大,而电能开发和供应所带来的环保问题也越来越突出。在这种大背景下,风力发电应运而生,并受到全社会的普遍关注。一方面,风能属于可再生能源,能够有效缓解当前社会中的能源危机;另一方面,风能属于清洁能源,使用过程中不会对环境造成污染。而稳定性是风电并网电力系统面临的主要问题,如何满足动态经济调度要求是所有电力部门需要长期研究的课题。
1.风电并网对电力系统动态经济调度产生的影响
风能虽然是可再生的清洁能源,但是其具有间歇性的特征,随机性较强,因此输出功率会产生一定波动,如果在电力系统中大规模接入风力电场,系统的稳定性就得不到保证,其对电力系统动态经济调度的影响主要体现在以下四个方面:
首先是影响旋转备用容量。由于气流大小以及方向等受到多种因素的影响,因此无法对其进行准确预测。尽管人们应用动力学以及物理学等多门学科的原理来预测风速,希望尽量提升预测的准确性,但是依旧无法避免25%~40%的误差。为了减少这种误差对实际应用的影响,需要在系统中设置更多旋转备用容量。
其次会对发电总成本产生影响。由于风能是一种清洁的可再生能源,与其他能源相比是取之不尽、用之不竭的,而且采用风力发电不会对环境造成污染,不需要额外花费人力以及财力去治理环境污染。总的来说就是风电并网以后,电力系统的运行成本明显降低,从这一角度来说其所产生的影响是积极的。
再次是对安全性的影响。前面分析到,气流是瞬息万变、不受人为控制的,这会导致输出功率产生巨大波动,而同一地区气流变化又会呈现出相同趋势,因此风力电场被大规模接入以后,这种波动就会被明显扩大,系统供电的稳定性和安全性就得不到保障,这是动态经济调度中必须思考的问题。
最后是对系统调峰的影响。风电并网之前,日负荷特性曲线呈现出峰谷交替的特点,但是并网之后曲线的变化就会受到风速的明显影响,风大时负荷相对较小,风小时负荷相对较大,产生一种反调峰现象。
2.风电并网电力系统动态经济调度问题的改进策略
2.1基本改进思想
风电并网电力系统动态经济调度问题总的来说就是在满足各类约束条件的基础上实现机组最优组合,可以将其归结为以下三个小问题:
2.1.1对约束条件进行处理时,以往都会选择粒子群算法,这种算法具有随机性的特征,在处理一些约束条件时可能会产生非可行解。引入惩罚项时,如果惩罚因子偏大,目标函数有可能陷入局部最优;如果惩罚因子偏小,有可能无法得到满意的最优解。为了解决这一问题,本研究中提出循环处理策略,采用循环模式来处理约束条件,解决惩罚因子设置不合理问题,得到最优解。
2.1.2在处理机组组合状态时,以往都是选择随机性搜索的方式,这种方式的优点是全局性较好,但是由于机组组合状态的数量非常大,因此采用这种方法具有一定的盲目性。为了解决这一问题,本研究中提出了最优启停策略,降低由于随机启停所带来的盲目性。
2.1.3在应用以上两个策略时,最终得到的可行解可能在一些时段存在冗余,对于这些冗余机组进行关停处理并不会导致粒子异常现象,反而会使机组状态得到进一步优化,为了实现这一目标,本研究中采取了机会停机策略。
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