考虑源荷功率矩不确定性的新...-省间分布鲁棒协调优化调度_杨洪明.pdf

第 44 卷第 7 期2023 年 7 月电力建设Electric Power ConstructionVol.44No.7Jul 2023http:/www cepc com cn基金项目:国家自然科学基金项目(71931003，72061147004，71871031);湖南省科技厅研究项目(2020GK1014，2021WK2002，2022WZ1004，2022C4025);湖南省研究生科研创新项目(QL20210202);湖南省教育厅研究项目(2021JGZD040，HNJG-2021-0478，21B0334);科技部“大数据驱动的能源互联网”国际科技合作基地资助(2017D01011)考虑源荷功率矩不确定性的新型互联电力系统省内 省间分布鲁棒协调优化调度杨洪明1，2，3，尹邦哲1，2，3，孟科1，2，3，禹海峰4，周年光4，徐志强4(1 长沙理工大学电气与信息工程学院，长沙市 410114;2“基于分布式光储的能源互联网运行与规划”教育部国际合作联合实验室，长沙市 410114;3 湖南省“电动交通与智能配网”工程技术研究中心，长沙市 410114;4 国网湖南省电力有限公司经济技术研究院，长沙市 410029)摘要:为推动我国高比例清洁能源接入和高比例跨区电力输送的新型互联电力系统建设，降低源荷不确定性对清洁能源跨区消纳和省内 省间电力平衡的影响，提出考虑源荷功率矩不确定性的新型互联电力系统优化调度方法。首先，设计了计划 市场双轨制下新型互联电力系统省内 省间双层优化调度模式。其次，采用矩不确定集合刻画风光发电和负荷功率的不确定性，并提出由此引起的系统弃风弃光分布鲁棒条件风险度量模型。最后，以省间和省内总购电成本最小为目标，建立新型互联电力系统省内 省间分布鲁棒协调优化调度模型，并通过对偶优化理论将该模型转化为易求解的半定规划问题。数值仿真结果表明，所提模型促进了西部地区清洁能源跨省跨区消纳，降低受端系统运行成本的同时，有效提高了系统应对源荷功率不确定性波动的能力。关键词:清洁能源消纳;新型互联电力系统;省间 省内协调;计划 市场功率分配;分布鲁棒优化Distributed obust Optimal Scheduling of the New InterconnectedPower System with the Inter-province and Intra-provinceConsidering Moment Uncertainty of Source Load PowerYANG Hongming1，2，3，YIN Bangzhe1，2，3，MENG Ke1，2，3，YU Haifeng4，ZHOU Nianguang4，XU Zhiqiang4(1 School of Electrical and Information Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China;2 International Joint Laboratory of Ministry of Education for Operation and Planning of Energy Internet Based onDistributed Photovoltaic-Storage Energy，Changsha 410114，China;3 Hunan Provincial Engineering esearchCenter for Electric Transportation and Smart Distribution Network，Changsha 410114，China;4 Economic and Technical esearch Institute of State Grid Hunan Electric Power Co，Ltd，Changsha 410029，China)ABSTACT:To promote the construction of a novel interconnected power system in Chinaone featuring a high proportionof clean energy access and significant trans-regional power transmission proportiona new optimal dispatching method isproposed that considers the uncertainty of source load power moment This approach aims to mitigate the impact of sourceload uncertainty on cross-regional clean energy consumption and intra-provincial power balance First，a two-level optimaldispatching mode for an innovative interconnected power system between and within provinces was designed under theplanning market dual-track system Second，the uncertainties of wind and solar power generation and load power werecharacterized by the moment uncertainty set，and the resulting robust conditional risk measurement model of wind and lightabandonment distributions was proposed Finally，to minimize total power purchase cost between and within provinces，anovel distributed robust，coordinated optimal dispatching model for an interconnected power system was established，and themodel was transformed into a semi-definite programming problem，more readily solvable by applying the dual optimization第 7 期杨洪明，等:考虑源荷功率矩不确定性的新型互联电力系统省内 省间分布鲁棒协调优化调度http:/www cepc com cntheory Numerical simulation results show that the proposed model promotes the cross-provincial and cross-regional consumption of clean energyin the western region，reduces the operational cost of the receiving-end system，and effectively improves the ability of the system to handleuncertain fluctuations in the source-load powerThis work is supported by the National Natural Science Foundation of China(No.71931003，No.72061147004，No.71871031);esearchProjectofHunanProvincialDepartmentofScienceandTechnology(No.2020GK1014，No.2021WK2002，No.2022WZ1004，No.2022C4025);Hunan Province Postgraduate esearch and Innovation Project(No QL20210202);esearch Project of Hunan ProvincialDepartment of Education(2021JGZD040，HNJG-2021-0478，21B0334);Funded by the International Science and Technology Cooperation Baseof Big Data-driven Energy Internet of the Ministry of Science and Technology(No.2017D01011)KEYWODS:clean energy consumption;new interconnected power system;inter-and intra-province coordination;planningmarket power allocation;distributed robust optimization中图分类号:TM732文献标志码:A文章编号:1000 7229(2023)07 0098 13DOI:10.12204/j issn.1000 7229.2023.07.0110引言我国清洁能源丰富，但能源资源与负荷需求总体呈逆向分布1。西部地区水、风、光等清洁能源发电富裕且电价较低，但系统电力需求小，电力供大于求，且省间联络线数量少、输电规模小，清洁能源外送能力受限，造成严重的弃水、弃风、弃光现象2-3。2020年，我国弃水、弃风、弃光电量分别高达 301 亿 kWh、166.1 亿 kWh、52.6 亿 kWh，主要集中在西部地区。东部、中部地区一次能源匮乏，但系统电力需求大，电力供不应求4，且系统网架孱弱，区外来电接纳能力不足，造成夏季、冬季高峰负荷期间拉闸限电现象频发。随着高比例清洁能源接入和高比例跨区电力输送的新型互联电力系统建设，电力资源的配置范围和输送距离将进一步增大，跨区输电容量持续增长5。同时，风光的不确定性大幅增加了系统的负荷峰谷差，严重制约了风、光等可再生能源的消纳能力6-7。尤其随着受端系统经济持续快速增长，电力需求不断增加时，受端系统电力供需平衡和跨区电力供需平衡面临重大挑战。在实际的电力系统优化调度过程中，国家调度中心在考虑国家发改委下发的国家指令性计划电量的基础上，根据省内负荷预测和风光出力预测结果以及省内电力市场预出清结果，制定省间市场电量购买计划。然后，省级调度中心以国家指令性计划电量和省间市场电量购买计划作为边界条件，动态调整省内水、风、光、火 等 各 类 机 组 的 发 电 计划8。同时，为避免因省间联络线发生闭锁而导致的省内大规模停电，实现系统安全稳定运行，要求受端系统预留足够的备用容量。在受端系统火电装机容量一定的情况下，协调火电机组出力功率与备用容量配置关系，增加了系统调度难度。为此，在风光荷不确定性环境下，充分考虑省间和省内市场、国家指令性计划购电和省间市场购电的运行耦合约束，开展计划 市场协调的省间 省内两级电力市场优化调度研究，从而实现省间 省内电力供需平衡，同时实现系统可靠、经济运行，是当前新型互联电力系统亟待解决的问题。国内外针对跨区互联电力系统优化调度已经开展了一些研究工作。综合考虑了送端系统各机组发电特性和省间联络线运行特性，构建了跨区互联电力系统日前 日内协调优化调度模型，促进清洁能源跨区消纳9-10。根据送端、受端系统源 荷状态，判断跨区功率流动