北(běi)極星風力發電網訊:新能源電力系統國家重點實驗室（華北(běi)電力大(dà)學）、國網甘肅省電力公司的(de)研究人(rén)員(yuán)夏鵬、劉文穎等，在2018年第21期《電工技術學報》上撰文指出，風電出力的(de)不确定性加重了(le)系統備用(yòng)負擔，影(yǐng)響了(le)風電消納。此外，傳統計及風電不确定性的(de)優化(huà)調度方法由于求解複雜(zá)、計算(suàn)時(shí)間長(cháng)，存在結果最優性與方法實用(yòng)性之間的(de)矛盾。
針對(duì)以上問題，提出了(le)一種基于風電離散化(huà)概率序列的(de)機會約束規劃優化(huà)調度方法。該方法利用(yòng)一組Beta分(fēn)布概率密度函數族描述風電不确定性，并結合概率序列運算(suàn)理(lǐ)論将其簡化(huà)爲離散化(huà)概率序列，降低了(le)風電概率分(fēn)布模型的(de)複雜(zá)程度。
在此基礎上，結合機會約束規劃理(lǐ)論，建立了(le)基于風電離散化(huà)概率序列的(de)機會約束規劃調度模型，并進行求解，進一步簡化(huà)計算(suàn)，降低求解時(shí)間，爲考慮風電不确定性的(de)優化(huà)調度問題提供了(le)一種簡單有效的(de)解決思路。最後，以某地區(qū)電網爲例，驗證了(le)所提方法的(de)可(kě)行性和(hé)有效性。
随著(zhe)全球風電産業的(de)迅速發展，高(gāo)比例風電接入将成爲電力系統新場(chǎng)景。在全新場(chǎng)景下(xià)，風電功率的(de)随機波動、預測誤差等不确定性特征更加明(míng)顯，一方面加劇了(le)風電消納受阻程度，另一方面也(yě)增大(dà)了(le)系統備用(yòng)容量需求，提高(gāo)了(le)系統運行成本，給傳統優化(huà)調度帶來(lái)了(le)極大(dà)挑戰，因此，亟待解決計及風電不确定性的(de)優化(huà)調度問題。在此背景下(xià)，需要研究合理(lǐ)的(de)風電不确定性模型，并将其應用(yòng)于含風電接入系統的(de)優化(huà)調度方法。
目前，根據風電不确定性模型，主要有以下(xià)幾種計及風電不确定性的(de)優化(huà)調度方法：
①文獻[6]基于風電功率點預測模型，在傳統經濟調度基礎上，通(tōng)過增加系統備用(yòng)來(lái)應對(duì)風電功率預測誤差等不确定性因素，該方法存在風電消納電量最大(dà)與運行成本最低之間的(de)矛盾，難以取得(de)理(lǐ)論最優解；
②文獻[7,8]采用(yòng)模糊随機變量來(lái)描述風電不确定性，建立了(le)電力系統随機模糊多(duō)目标交易計劃模型，雖然降低了(le)風電不确定性的(de)影(yǐng)響，但依據專家經驗獲取模糊隸屬度，具有較強的(de)主觀性；
③文獻[9-11]采用(yòng)區(qū)間變量描述風電不确定性，并結合魯棒優化(huà)調度方法解決了(le)含風電系統的(de)經濟調度問題，雖然優化(huà)結果能夠以一定置信水(shuǐ)平滿足所有風電出力場(chǎng)景，但存在過于保守、對(duì)優化(huà)目标犧牲過大(dà)的(de)風險。
相比較而言，基于風電不确定性的(de)連續性概率分(fēn)布模型，并采用(yòng)機會約束規劃優化(huà)調度方法，能夠取得(de)一定概率意義下(xià)的(de)最優調度方案，在解決含風電優化(huà)調度問題中得(de)到了(le)廣泛應用(yòng)。
目前正态分(fēn)布、Beta分(fēn)布等風電不确定性概率模型在系統優化(huà)調度建模中得(de)到了(le)較多(duō)應用(yòng)。然而正态分(fēn)布屬于無界對(duì)稱概率分(fēn)布，在風電預測出力接近上、下(xià)限時(shí)，容易局部放大(dà)風電功率預測誤差，而Beta分(fēn)布屬于有界非對(duì)稱概率分(fēn)布，自變量取值範圍爲[0,1]，與風電場(chǎng)有功出力（标幺值）相對(duì)應，且Beta分(fēn)布參數設置靈活，形狀多(duō)變，總體上比正态分(fēn)布模型能更加精确地描述風電功率預測誤差。
風電概率分(fēn)布模型能較準确地描述風電不确定性，但在構建機會約束規劃優化(huà)調度模型時(shí)，也(yě)存在模型求解複雜(zá)問題。文獻[16]利用(yòng)連續性概率分(fēn)布密度函數描述風電功率波動和(hé)負荷預測誤差，建立了(le)機會約束規劃的(de)虛拟電廠經濟調度模型，并采用(yòng)随機模拟和(hé)遺傳算(suàn)法相結合的(de)混合算(suàn)法進行求解；文獻[17]采用(yòng)蒙特卡洛模拟法和(hé)機會約束規劃法，建立了(le)風力發電機組和(hé)光(guāng)伏方陣兩種分(fēn)布式可(kě)再生能源接入配電網的(de)多(duō)目标優化(huà)配置模型。
随著(zhe)風電場(chǎng)數量的(de)增加，求解規模也(yě)将呈指數形式增加，随機模拟類求解算(suàn)法将很難滿足此類問題的(de)求解需求，實用(yòng)性降低。因此，針對(duì)上述方法，還(hái)應在降低模型複雜(zá)度方面進行深入研究。
針對(duì)以上問題，本文提出一種基于風電離散化(huà)概率序列的(de)電力系統機會約束規劃調度方法。首先，利用(yòng)一組Beta分(fēn)布概率密度函數族描述風電不确定性；其次，利用(yòng)序列運算(suàn)理(lǐ)論将風電概率分(fēn)布函數簡化(huà)爲離散化(huà)概率序列；進而，基于機會約束規劃理(lǐ)論，建立基于風電離散化(huà)概率序列的(de)機會約束規劃調度模型，以降低模型求解複雜(zá)度；最後，利用(yòng)某地區(qū)電網進行仿真計算(suàn)，證明(míng)了(le)本文所提方法的(de)可(kě)行性和(hé)有效性。
結論
1）本文提出了(le)基于風電離散化(huà)概率序列的(de)機會約束規劃優化(huà)調度方法，用(yòng)于解決傳統風電不确定性優化(huà)調度方法中存在的(de)結果最優與求解複雜(zá)之間的(de)矛盾問題。該方法提出了(le)描述風電不确定性的(de)離散化(huà)概率序列模型，并通(tōng)過将待優化(huà)時(shí)刻的(de)風電概率分(fēn)布轉換爲離散化(huà)概率序列，建立了(le)基于風電離散化(huà)概率序列的(de)機會約束規劃調度模型。該方法利用(yòng)概率序列簡化(huà)描述風電不确定性，能夠兼顧結果優良性和(hé)方法實用(yòng)性。
2）針對(duì)實際地區(qū)電網，采用(yòng)三種優化(huà)調度方法進行比較分(fēn)析，結果表明(míng)：計及風電出力不确定性影(yǐng)響，本文所提方法在減少棄風電量、降低運行成本的(de)同時(shí)，大(dà)幅提高(gāo)了(le)求解速度，爲考慮風電不确定性優化(huà)調度提供了(le)一種有效實用(yòng)的(de)解決方法。
