含風電的最優潮流的機組組合問題研究

摘 要：文章以含風電的電力系統機組組合問題和含風電的最優潮流的安全約束機組組合問題為研究主線，建立了三種不同的潮流模型并進行對比，通過對含最優潮流與否等情況下GAMS軟件仿真結果（仿真對象為IEEE-118節點系統）的對比分析，探討含最優潮流情況下機組組合問題優化結果的異同，同時對于含風電與否的最優潮流模型進行對比，為深入研究含風電的最優潮流的機組組合問題打下堅實的基礎。

關鍵詞：風電；GAMS；最優潮流；機組組合

中圖分類號：TM85 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0103-02

1 引 言

能源和環境是人類賴以生存和發展的基本條件。目前，節能減排已經成為世界各國的共識。隨著國民經濟的快速發展和電力企業改革的實施，保證電力系統安全、經濟和可靠運行則顯得越來越重要，電力系統運行調度決策也越來越復雜。

我國政府多次頒發文件要求在確保電力系統安全穩定運行和連續可靠供電的前提下，改革目前的發電調度模式，實現節能環保的目標。在此背景下，電力系統經濟運行調度有著重要的研究意義[1-3]。

2 含風電的機組組合問題

誤差場景下的約束條件與第1.1節一致。

3.2.2 OPF約束條件

本文將最優潮流OPF約束分三種：

①DC-OPF：問題簡單但精度低；

②AC-OPF：精度高但是運算速度慢；

③介于上述二者之間的二維網絡潮流模型。

3.3 DC-OPF-SCUC問題的GAMS仿真

取各時段極限場景集為St當風電場數不小于4，即極限場景數大于10時，用場景縮減技術縮減至10。

另外，本節仿真采用2風電模型。以下是仿真結果：

仿真總共用時：998.39 s

目標函數仿真結果：發電和開機費用共740 617。

3.4 二維網絡潮流模型的OPF-SCUC問題的GAMS仿真

將二維網絡潮流模型約束與含風電的UC問題約束有機結合，在GAMS里面仿真，最得出如下：

仿真總用時：6318s

發電總費用：779 296。

含兩風電情況下UC、DC-OPF-SCUC和二維網絡潮流模型的OPF-SCUC問題下的GAMS仿真結果對比，見表1。

由上表格可以看出，直流潮流模型計算時間較短，但是精度較差，只能夠優化部分潮流。二維網絡潮流模型下的機組組合問題計算時間比前兩種情況下的顯著增加，但是精度較高，能夠滿足一般情況下的潮流最優化問題。

3.5 不同風電規模下OPF-SCUC問題

隨著風電數量的增加，不確定性更強，本章研究主題是風電規模（零風電、兩風電、四風電和六風電規模），所以本章將以DC-OPF-SCUC問題為藍本進行分析。

結合三種風電情況下的問題，見表2。

從上表可以看出：隨著風電數目的增加，機組總費用逐漸下降，這是由于風電發電是不需要燃料成本的。

零風電情況下，CPU計算時間很低，這是由于沒有風電情況下，不用對風電不確定性進行處理，所以時間較短。而風電并網后，本文使用場景法來處理風電隨機性，所以風電并網后CPU計算時間顯著上升，而不同風電規模下CUP計算時間大致相同，這也反映了風電數目增加并不會增加此模型求解規模與難度。

3.6 小 結

本章重點研究了含最優潮流的問題，得到以下一些結論：

①隨著研究問題數學規模的增大，問題仿真時間會加長，發電費用增加。客觀表現在了機組啟停狀態上，數學規模增加，機組所開數目增加，已開機組的出力和出力時間也會有所增加。

②在對風電出力不確定性有較好處理方式下，風電規模的增加不會增加電力系統運行調度的難度，其含最優潮流的機組組合問題的求解難度和規模并不會增加，而且系統發電費用會隨著風電數目的增加而下降。

4 結 語

論文主要研究成果如下：

①建立了基于場景法的隨機規劃的約束來處理風電不確定性，在此基礎上，建立了含風電的UC問題模型以及三種潮流模型下的UC問題建模。

②本文使用GAMS軟件仿真，并調用CPLEX開發的MIP算法進行求解，從而簡化了編程上的規模。

③通過仿真分析得出，二維網絡潮流模型下的含風電的UC問題計算精度比直流潮流下的精度要高，是較為理想的求解模型。

④在對風電有較好處理方案時，風電規模的增加并不會使求解規模增加，而且系統總費用降低。

參考文獻：

[1] 王錫凡.現代電力系統分析[M].北京：科學出版社，2003.

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