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文檔簡介
1、隨著清潔能源的大規(guī)模開發(fā)利用,提高電網(wǎng)接納清潔能源的能力,實現(xiàn)多種發(fā)電資源的優(yōu)化配置,已經(jīng)成為發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究的重要內(nèi)容。
流域梯級水電廠群的開發(fā)和利用,使得水火協(xié)調(diào)、跨流域互補、梯級互動等優(yōu)化調(diào)度方案的實施成為了可能,但也帶來了復雜的“電耦合”及“水耦合”等問題,并且來水的不確定性極大影響著水電優(yōu)化調(diào)度能力的發(fā)揮。在大規(guī)模風電接入后,風電功率的隨機波動性、間隙性以及難以預測性增加了調(diào)度的不確定性和電網(wǎng)調(diào)峰的難度。此外,市場競
2、爭機制的引入,打破了傳統(tǒng)的垂直壟斷管理模式,在價格的導向作用下,發(fā)電廠商在追求發(fā)電收益的最大化和發(fā)電成本的最小化,發(fā)電調(diào)度轉向以市場為中心。電力市場增加了系統(tǒng)運行的復雜程度,給發(fā)電優(yōu)化調(diào)度帶來了新的困難。
電力系統(tǒng)中長期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度關注于多種發(fā)電資源在長時間尺度內(nèi)的聯(lián)合優(yōu)化,其周期更長,調(diào)節(jié)的范圍更廣,隨機性更強,本質為隨機動態(tài)優(yōu)化問題,面臨著建模和求解困難問題。傳統(tǒng)基于確定性數(shù)學規(guī)劃理論推導出來的模型對于系統(tǒng)規(guī)模大,不確定性
3、因素多的中長期發(fā)電調(diào)度具有較大的局限性。
2011年,普林斯頓大學的Powell教授提出了近似動態(tài)規(guī)劃(Approximate Dynamic programming,ADP)的統(tǒng)一理論,并指導性地給出求解思路后,具有統(tǒng)一處理確定性與不確定性、連續(xù)與離散規(guī)劃問題能力的ADP方法被廣泛認為是解決大規(guī)模隨機動態(tài)優(yōu)化問題的有效途徑。ADP是本文構建中長期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度新模型的基礎,其建模思路清晰,應用動態(tài)規(guī)劃(Dynamic prog
4、ramming,DP)的概念和符號描述多階段優(yōu)化決策問題,通過隨機過程作用于系統(tǒng)狀態(tài)的方式將隨機性影響納入階段優(yōu)化決策中,開放式的近似尋優(yōu)策略擴展了ADP的應用范圍。
綜上所述,本文圍繞著中長期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題,針對不同條件下的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方式,采用ADP方法進行建模和求解。主要開展了以下研究工作:
(1)在研究火電、水電、風電等發(fā)電技術的基礎上,分別建立了含梯級庫群的水電運行模型,水火電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,分析了不可
5、調(diào)節(jié)發(fā)電技術的調(diào)度方式,以及電力市場新環(huán)境下發(fā)電優(yōu)化調(diào)度所面臨的更多不確定性。構建基于場景樹模型的隨機過程表示這些不確定性因素,并采用隨機模擬與場景縮減技術相結合的方法壓縮預測場景集合,在盡量減少場景數(shù)量的同時,保持隨機變量場景樹模型的重要特征。
(2)結合ADP的多階段優(yōu)化決策理論,提出了一種不確定性條件下水電廠商優(yōu)化自調(diào)度的多階段決策模型。模型從水電廠商的角度出發(fā),以含梯級庫群的水電運行模型為調(diào)度基礎,將遠期合約和日前市場
6、交易電量的分配視為ADP框架下的階段決策,以預測場景集合表示的隨機過程考慮流域天然來水和日前市場電價的影響,優(yōu)化水電廠商的遠期合約電量決策以獲得穩(wěn)定的收益。設計了水庫蓄水的近似值函數(shù)策略求解基于ADP的水電優(yōu)化自調(diào)度模型。最后以某省水電系統(tǒng)為例驗證ADP模型求解隨機規(guī)劃問題的優(yōu)越性,并分析了不確定性條件下水電廠商的決策對收益和水庫調(diào)度的影響。
(3)基于ADP的多階段優(yōu)化決策方式,提出了一種中長期發(fā)電計劃的ADP-RO模型。模
7、型從電力調(diào)度部門的角度出發(fā),將中長期發(fā)電計劃的制定視為風水火等發(fā)電資源的優(yōu)化配置(Resource Optimization,RO)問題,以預測場景表示日前市場煤價、流域來水、風速預測隨機變量,將合約購煤與市場購煤、水庫用水視為ADP框架下的階段決策。分階段決策降低了問題的求解規(guī)模和難度,提出的燃煤庫存和水庫蓄水的值函數(shù)近似策略解決了如何優(yōu)化決策并保持階段分解后的整體優(yōu)化特性問題。通過在決策和近似值函數(shù)之間的迭代,求解出近似最優(yōu)決策,進
8、而獲取風水火發(fā)電計劃、燃料供應計劃,水庫優(yōu)化運行等優(yōu)化調(diào)度方案。
(4)利用ADP的模擬優(yōu)化作用,提出了一種考慮大規(guī)模風電接入后備用容量和風電計劃出力的優(yōu)化模型,用以分析大規(guī)模風電并網(wǎng)對電網(wǎng)調(diào)度運行的影響。模型以備用容量和風電計劃出力為待優(yōu)化的系統(tǒng)參數(shù),將日前計劃和實時調(diào)整連接起來交替執(zhí)行,以預測和實時數(shù)據(jù)模擬運行,優(yōu)化參數(shù)的選擇,并獲得各種類型機組的出力狀況。在此基礎上討論備用容量的大小、風功率預測精度、儲能容量對電力系統(tǒng)調(diào)
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