本技术提出了含频率偏移约束的孤岛微网源‑荷‑储协整优化方法,以孤岛微网运行成本最小和新能源消纳量最大为多目标,搭建源‑荷‑储协调运行模型、含频率偏移的源‑荷‑储协调运行模型、含频率偏移平稳性约束的源‑荷‑储协整优化运行模型。含频率偏移的协调或协整优化模型,将频率偏移允许范围作为优化调度中的可利用资源,相比于协调运行模型均增大了可行解范围,均具有更高的经济性,减少系统运行成本,提高新能源消纳率;因源‑荷‑储协整关系的约束,协整模型比协调模型更保证了孤岛微网运行时频率安全性,在保障正常运行的前提下改善优化极值。
背景技术
微网作为由分布式电源、储能装置、负荷等组成的小型电力系统,是目前分布式电源最有效的组织形式,其能够最大程度提升分布式电源的利用。源荷储协调控制,可提高微网运行的灵活性和可靠性,减少弃风弃光。源荷储协调的本质是通过调整各个功率,使所有电源发电与所有用电(含储能)保持功率实时平衡。
无论是微网孤岛运行还是大系统联网运行,功率实时平衡均是电源侧与用电侧的一系列功率曲线在任意时刻的能量守恒,具体表现为传统发电机组出力曲线、新能源出力曲线,负荷功率曲线、储能出力曲线等多个曲线,在时间序列上线性组合为零的等式约束。这些曲线一般为数学意义上的非平稳时间序列,但其线性组合为零则可视为这些曲线具有协整关系。因按协整理论,如果非平稳变量的线性组合是平稳的,则变量间具有协整关系。所以,时间序列上的功率实时平衡被本研究发现是一特殊协整关系。
协整理论在电力系统中已有一定的应用。一是电力系统中负荷预测的相关研究,如利用协整检验找出与电量存在长期均衡关系的经济因素,使用格兰杰因果检验方法确定有助于电量预测的经济因素,减少预测模型输入变量的个数;二是用于电力系统中源荷储协整运行及其相关指标,其着重于研究应用协整理论对源荷关系的刻画和调整,此类研究仍处于起步阶段。如利用协整理论刻画协整运行的相关指标,如协整度指标、新能源–负荷相似度指标和曲线波动度指标;利用协整指标作为约束或目标,建立多目标优化模型,降低火电机组频繁调节并提高新能源利用率。多功率曲线协整度等协整指标和方法被应用于油田采区海上油田平台系统,及其区域一体化能源系统的供需匹配,但未见相关文献引用,且其应用略有缺陷。
协整理论及协整关系在功率实时平衡中的应用和发现尚属首次。功率实时平衡对于孤岛微网而言,由于新能源、负荷的随机波动,存在一定困难。即总发电功率与总负荷功率在各个时刻可能存在功率不平衡量。当前,对于功率不平衡量并没有确定性描述,常采用不确定变量描述源荷存在的不确定性,利用鲁棒优化、区间优化或随机优化等方法,处理含有不确定变量的优化问题。但其本质是表达变量的数学特征,没有反映含功率不平衡量的功率新平衡这一客观状态的物理表征。在电力系统运行中功率平衡体现的是能量守恒这一物理特征,而所谓的功率不平衡量似乎与能量守恒基本原理相悖。事实上,功率不平衡量是频率偏移与系统调频系数的一次调频函数关系。所以,含功率不平衡量的功率平衡是一种以频率偏差作为代价的实时能量守恒。
现有优化调度和规划模型中并未描述功率不平衡量引起频率偏移的情况,实时存在的功率不平衡量、频率偏移状况不应被忽略。
实现思路