基于松弛功率的含風(fēng)電場上下級(jí)電網(wǎng)有功調(diào)度優(yōu)化

李洪美，李海峰，崔翰韜，萬秋蘭

（1.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096；2.國網(wǎng)江蘇省電力公司，江蘇 南京 210008；3.田納西大學(xué) 電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，美國 諾克斯維爾 37996）

0 引言

作為可再生能源的重要組成部分，風(fēng)力發(fā)電在中國已進(jìn)入快速發(fā)展階段。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，風(fēng)電出力的隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電能質(zhì)量造成了一定的影響。同時(shí)風(fēng)電的接入改變了地區(qū)電網(wǎng)只受電的運(yùn)行方式，使地區(qū)電網(wǎng)存在受電與送電2種不同方式與上級(jí)電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，這將引起地區(qū)電網(wǎng)和上級(jí)電網(wǎng)相連的聯(lián)絡(luò)線功率潮流的大小和方向的多變，給電力系統(tǒng)調(diào)度和有功控制帶來新的挑戰(zhàn)[1-4]。因此，必須結(jié)合風(fēng)電的特點(diǎn)，研究并提出適應(yīng)于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)有功調(diào)度方法，以滿足風(fēng)電接入后電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的要求。

針對(duì)含風(fēng)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)度方法，國內(nèi)外很多專家做了大量的有益的探討[3-7]。目前對(duì)含風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度的研究主要集中在風(fēng)電功率預(yù)測[8-9]和調(diào)度模型[6，10]等方面，但由于不同地區(qū)風(fēng)電接入量的大小及接入方式等的不同，在調(diào)度方面存在很大的差異。文獻(xiàn)[11]針對(duì)基于棄風(fēng)量最小和能耗最小的2種發(fā)電調(diào)度模式，分別構(gòu)建了相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度模型；針對(duì)風(fēng)電的易變性和不確定性，文獻(xiàn)[12]進(jìn)行了機(jī)組組合建模，研究了不同的風(fēng)電調(diào)度優(yōu)先級(jí)和風(fēng)電所能提供旋轉(zhuǎn)備用下的經(jīng)濟(jì)機(jī)組組合。文獻(xiàn)[13-14]針對(duì)風(fēng)電出力的隨機(jī)性，研究了含風(fēng)電系統(tǒng)的隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度方法；文獻(xiàn)[15]將風(fēng)電功率的不確定性引入含風(fēng)電調(diào)度模型中，建立基于場景集的日前機(jī)組組合和日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度滾動(dòng)修正兩階段決策模型，同時(shí)，在日內(nèi)修正模型中引入棄風(fēng)量以及切負(fù)荷量作為松弛變量，提高了模型的收斂性。文獻(xiàn)[16]基于非線性風(fēng)功率曲線和Weibull分布的概率隨機(jī)風(fēng)功率模型，采用量子粒子群優(yōu)化算法研究了含風(fēng)電的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度；文獻(xiàn)[17]從含大規(guī)模風(fēng)電場的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度出發(fā)，提出了一種計(jì)及大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度模型。

上述研究都是基于單一區(qū)域內(nèi)部的風(fēng)電消納和機(jī)組調(diào)度，目前尚無文獻(xiàn)對(duì)2級(jí)或多級(jí)區(qū)域之間協(xié)調(diào)消納風(fēng)電及其相關(guān)有功調(diào)度問題進(jìn)行研究。隨著風(fēng)電接入電力系統(tǒng)容量的增加，基于單一區(qū)域的風(fēng)電調(diào)度已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性要求。為了提高系統(tǒng)風(fēng)電消納量并保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性和經(jīng)濟(jì)性，本文根據(jù)風(fēng)電調(diào)度權(quán)可分別隸屬于上級(jí)電網(wǎng)或下級(jí)電網(wǎng)的不同情況，提出了含風(fēng)電的上下級(jí)電網(wǎng)交互式協(xié)調(diào)調(diào)度策略。上下級(jí)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)調(diào)度關(guān)鍵在于聯(lián)絡(luò)線功率，聯(lián)絡(luò)線功率的確定是下級(jí)和上級(jí)電網(wǎng)交互尋優(yōu)的一個(gè)過程。本文提出了松弛聯(lián)絡(luò)線功率概念，以松弛聯(lián)絡(luò)線功率作為交互式協(xié)調(diào)的接口；當(dāng)風(fēng)電調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)時(shí)還同時(shí)將松弛風(fēng)電功率作為交互式協(xié)調(diào)的接口。

由于本文針對(duì)不同區(qū)域間的風(fēng)電協(xié)調(diào)調(diào)度，涉及各區(qū)域調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性問題，因而須對(duì)區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線功率及風(fēng)電價(jià)格進(jìn)行合理的確定。本文應(yīng)用邊際價(jià)格比較了2種不同的定價(jià)方式以得到最佳定價(jià)方法。應(yīng)用模擬上下級(jí)10機(jī)電力系統(tǒng)，并在下級(jí)電網(wǎng)接入風(fēng)電的算例進(jìn)行了計(jì)算，驗(yàn)證本文的調(diào)度優(yōu)化策略和方法。文中下級(jí)電網(wǎng)為地區(qū)電網(wǎng)，上級(jí)電網(wǎng)為省級(jí)電網(wǎng)，該方法也可適用于不同規(guī)模的上下級(jí)電網(wǎng)。

1 上下級(jí)電網(wǎng)有功調(diào)度問題

傳統(tǒng)電網(wǎng)有功調(diào)度問題可以描述為在滿足一定的運(yùn)行約束條件下以最小化總發(fā)電成本（或最小能耗、最小化發(fā)電量與計(jì)劃電量之偏差等）為目標(biāo)的機(jī)組開停機(jī)狀態(tài)確定及發(fā)電出力的分配。在計(jì)及風(fēng)電接入的調(diào)度模型中，研究主要集中于在調(diào)度模型中考慮風(fēng)電的不確定性，分析不確定性對(duì)調(diào)度計(jì)劃結(jié)果的影響及對(duì)結(jié)果有效性的討論。不同于已有的考慮風(fēng)電不確定性的有功調(diào)度模型，本文討論的上下級(jí)電網(wǎng)有功調(diào)度問題，以實(shí)際系統(tǒng)中不同層級(jí)的調(diào)度系統(tǒng)的轄區(qū)不同為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)風(fēng)電調(diào)度權(quán)限的差異展開討論，側(cè)重于如何將上下級(jí)電網(wǎng)的調(diào)度權(quán)限體現(xiàn)在調(diào)度模型中，使該電網(wǎng)既能夠最大限度地消納風(fēng)電的出力，又能夠取得較優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。

2 風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬下級(jí)電網(wǎng)的上下級(jí)聯(lián)合調(diào)度

當(dāng)風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬于下級(jí)電網(wǎng)時(shí)，下級(jí)電網(wǎng)可優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電，制定初步發(fā)電計(jì)劃。由于下級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度時(shí)，上級(jí)電網(wǎng)的信息未知，該調(diào)度結(jié)果只是下級(jí)電網(wǎng)的局部最優(yōu)，故還需與上級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)后，才能滿足上級(jí)電網(wǎng)對(duì)聯(lián)絡(luò)線功率的要求。因此，聯(lián)絡(luò)線功率的確定就成為上下級(jí)協(xié)調(diào)調(diào)度的交互尋優(yōu)過程。

基于此，本文提出了松弛聯(lián)絡(luò)線功率的概念，以松弛聯(lián)絡(luò)線功率作為上下級(jí)交互式協(xié)調(diào)調(diào)度的接口。所謂松弛聯(lián)絡(luò)線功率是指該聯(lián)絡(luò)線功率的數(shù)值在調(diào)度過程中是變化的，只有在交互協(xié)調(diào)完成后才最終得到聯(lián)絡(luò)線功率確定值。松弛聯(lián)絡(luò)線功率很好地解決了上下級(jí)的協(xié)調(diào)調(diào)度。

2.1 風(fēng)電調(diào)度權(quán)為下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度的策略

由于該調(diào)度方式是下級(jí)電網(wǎng)具有風(fēng)電調(diào)度權(quán)，因此首先下級(jí)電網(wǎng)根據(jù)風(fēng)電和機(jī)組出力以及用電需求進(jìn)行功率平衡，以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行預(yù)調(diào)度。將得到的聯(lián)絡(luò)線功率上傳給上級(jí)調(diào)度。

上級(jí)調(diào)度將下級(jí)電網(wǎng)預(yù)調(diào)度的聯(lián)絡(luò)線功率作為一個(gè)定值的有功電源，與可變松弛聯(lián)絡(luò)線功率共同作為上級(jí)調(diào)度優(yōu)化模型中聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行優(yōu)化。

當(dāng)優(yōu)化結(jié)果中的松弛聯(lián)絡(luò)線功率等于零，表明下級(jí)電網(wǎng)上傳的聯(lián)絡(luò)線功率正好滿足上級(jí)調(diào)度的需求，則聯(lián)絡(luò)線功率不需調(diào)節(jié)，下級(jí)電網(wǎng)按預(yù)調(diào)度結(jié)果安排發(fā)電機(jī)出力及風(fēng)電場計(jì)劃；當(dāng)松弛聯(lián)絡(luò)線功率小于零或大于零時(shí)，分別表明上級(jí)電網(wǎng)無法滿足或無法消納下級(jí)電網(wǎng)上傳的聯(lián)絡(luò)線功率。此時(shí)需根據(jù)松弛聯(lián)絡(luò)線功率，對(duì)預(yù)調(diào)度的聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行修正，由此，得到下級(jí)電網(wǎng)最終上傳的聯(lián)絡(luò)線功率，即為下級(jí)預(yù)調(diào)度聯(lián)絡(luò)線功率與松弛聯(lián)絡(luò)線功率之差。

然后上級(jí)電網(wǎng)將此修正后的功率值送至下級(jí)電網(wǎng)，下級(jí)電網(wǎng)再將此聯(lián)絡(luò)線功率作為定值，進(jìn)行本級(jí)的最終調(diào)度，確定發(fā)電機(jī)出力，下達(dá)風(fēng)電出力指令。算法步驟如下。

a.下級(jí)區(qū)域優(yōu)化：含風(fēng)電下級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行本區(qū)域優(yōu)化調(diào)度，得到風(fēng)電消納量及聯(lián)絡(luò)線功率Pc1，令Pc=Pc1。

b.上級(jí)電網(wǎng)將Pc看作定值有功電源，引入可變松弛聯(lián)絡(luò)線功率Ps進(jìn)行本區(qū)域優(yōu)化調(diào)度，得到優(yōu)化結(jié)果（Ps＞0表示上傳聯(lián)絡(luò)線功率無法全部消納，Ps＜0表示下級(jí)上傳功率不足，需繼續(xù)增大上傳功率量）。

c.若 Ps=0，調(diào)度結(jié)束；若 Ps≠0，則聯(lián)絡(luò)線功率變?yōu)镻c=Pc1-Ps。

d.下級(jí)電網(wǎng)將修正后的聯(lián)絡(luò)線功率Pc作為定值，進(jìn)行本區(qū)域優(yōu)化調(diào)度，得到最終優(yōu)化結(jié)果。

具體調(diào)度流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)電調(diào)度權(quán)在下級(jí)電網(wǎng)的調(diào)度流程圖Fig.1 Flowchart of power system dispatch when wind power dispatch jurisdiction is at lower grid

2.2 風(fēng)電調(diào)度權(quán)在下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度的優(yōu)化模型

①下級(jí)電網(wǎng)預(yù)調(diào)度。

該調(diào)度考慮機(jī)組發(fā)電費(fèi)用、啟停成本、聯(lián)絡(luò)線交換功率費(fèi)用、切風(fēng)懲罰，具體數(shù)學(xué)模型如下。

目標(biāo)函數(shù)：

其中，ui，tOci（Pi，t）為機(jī)組的運(yùn)行耗量，一般表示為機(jī)組功率的二次函數(shù)，即 Oci（Pi，t） =aiP2i，t（t） +biPi，t（t） +ci，ai、bi、ci為運(yùn)行耗量參數(shù)，Pi，t為火電機(jī)組 i在時(shí)段t 的功率變量；ui，t（1-ui，（t-1））Sci，t為機(jī)組啟停費(fèi)用，ui，t為機(jī)組 i在時(shí)段 t的運(yùn)行狀態(tài)變量，ui，t=0 表示停機(jī)，ui，t=1表示運(yùn)行，Sci，t為機(jī)組i在時(shí)段t的啟動(dòng)耗量，與停機(jī)時(shí)間的長短相關(guān)；N 為火電機(jī)組數(shù)；分別為機(jī)組出力上、下限；Pw，t、PL，t分別為時(shí)段 t風(fēng)電場輸出有功功率和負(fù)荷有功需求；T為時(shí)段數(shù)；Pc，t為時(shí)段t聯(lián)絡(luò)線功率；πd為聯(lián)絡(luò)線功率成本系數(shù)，該成本系數(shù)在文中采用2種確定方式，一種是采用區(qū)域火電邊際機(jī)會(huì)成本，即在聯(lián)絡(luò)線功率為零的情況下，計(jì)算出各區(qū)域分別進(jìn)行調(diào)度的單位功率成本，將該成本作為調(diào)度時(shí)各級(jí)聯(lián)絡(luò)線功率成本，另一種成本確定方式是在上述方式下求得上下區(qū)域單位功率成本后，取兩成本的均值作為聯(lián)絡(luò)線功率成本為棄風(fēng)懲罰項(xiàng)，β為罰因子，PWi，t為時(shí)段t風(fēng)電場i實(shí)際被調(diào)用的風(fēng)電功率，P*Wi，t為時(shí)段t風(fēng)電場i可被調(diào)度的風(fēng)電功率，k 為系統(tǒng)中風(fēng)電場數(shù)目；Pi，max、Pi，min分別為機(jī)組的最大、最小出力；Rut和Rlt分別為時(shí)段t系統(tǒng)的上調(diào)備用和下調(diào)備用的需求容量；rdi和rui分別為機(jī)組i最大的每分鐘滑坡速率和爬坡速率；ΔT為相鄰時(shí)段的時(shí)間長度，以小時(shí)計(jì)；τi-和τi+分別為機(jī)組i的最小關(guān)機(jī)小時(shí)數(shù)和最小開機(jī)小時(shí)數(shù)；Ti，t-和 Ti，t+分別為時(shí)段t前已連續(xù)停機(jī)和開機(jī)的小時(shí)數(shù)；Pcmax為聯(lián)絡(luò)線的傳輸功率極限。由于聯(lián)絡(luò)線功率是雙向變化的，故其功率極限約束帶有正負(fù)號(hào)。 式（5）中，ui，t-1＜0、ui，t＞0 表示機(jī)組 i在時(shí)段 t啟動(dòng)；ui，t＜0、ui，t-1＞0 表示機(jī)組i在時(shí)段t關(guān)機(jī)。

式（2）—（7）分別是機(jī)組出力約束、備用容量約束、爬坡速率約束、最小開停機(jī)時(shí)間約束、功率平衡約束和聯(lián)絡(luò)線功率約束。

②上級(jí)調(diào)度部門根據(jù)下級(jí)上傳的聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行本級(jí)調(diào)度優(yōu)化。

a.其目標(biāo)函數(shù)為：

其中，Ps，t為時(shí)段 t的松弛聯(lián)絡(luò)線功率；π′d為松弛聯(lián)絡(luò)線成本，定價(jià)方式與式（1）中πd相同。

b.約束條件。機(jī)組出力約束、備用容量約束、爬坡速率約束和最小開停機(jī)時(shí)間約束同式（2）—（5）。

功率平衡約束：

聯(lián)絡(luò)線約束：

由上述模型優(yōu)化，得各時(shí)段松弛聯(lián)絡(luò)線功率Ps，t。

③若松弛聯(lián)絡(luò)線功率為零，則調(diào)度結(jié)束；否則，下級(jí)調(diào)度部門根據(jù)上級(jí)調(diào)度得到的松弛聯(lián)絡(luò)線功率，并結(jié)合聯(lián)絡(luò)線傳輸容量限制得到新的聯(lián)絡(luò)線功率，然后將該聯(lián)絡(luò)線功率作為定值進(jìn)行本級(jí)的終調(diào)度。調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：

功率平衡約束為：

其余約束條件同式（2）—（5）。

根據(jù)上述模型優(yōu)化得到含風(fēng)電的下級(jí)電網(wǎng)的最終調(diào)度結(jié)果。

需要指出的是，該調(diào)度的目的是盡可能多地消納風(fēng)電，所以在調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)中考慮了棄風(fēng)罰函數(shù)。

3 風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬上級(jí)電網(wǎng)的上下級(jí)聯(lián)合調(diào)度

3.1 風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬上級(jí)電網(wǎng)直調(diào)的調(diào)度策略

風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬上級(jí)電網(wǎng)，由上級(jí)電網(wǎng)優(yōu)先決定自身所需要調(diào)度的風(fēng)電功率。但由于受調(diào)度經(jīng)濟(jì)性或聯(lián)絡(luò)線傳送功率的限制，上級(jí)優(yōu)化結(jié)果可能尚未完全消納風(fēng)電。上級(jí)電網(wǎng)將調(diào)度得到的聯(lián)絡(luò)線功率和剩余風(fēng)電信息傳送到下級(jí)電網(wǎng)，下級(jí)電網(wǎng)在此基礎(chǔ)上消納剩余風(fēng)電調(diào)度。此時(shí)，下級(jí)電網(wǎng)就成為風(fēng)電消納的松弛區(qū)域。下級(jí)電網(wǎng)在完成該調(diào)度后，僅需將消納的風(fēng)電量信息傳給上級(jí)電網(wǎng)。

下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度結(jié)果存在2種可能：剩余的風(fēng)電全部消納，或受到系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的限制僅能消納部分風(fēng)電。對(duì)于后一種情況，上下級(jí)電網(wǎng)間還需進(jìn)一步交互協(xié)調(diào)。這種交互將使聯(lián)絡(luò)線功率和上下級(jí)消納的風(fēng)電功率都發(fā)生變化。本文將上下級(jí)協(xié)調(diào)中的風(fēng)電功率定義為松弛風(fēng)電功率，該功率隨上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度結(jié)果和下級(jí)電網(wǎng)功率平衡而變化。故在此種調(diào)度方式時(shí)，同時(shí)存在松弛聯(lián)絡(luò)線功率和松弛風(fēng)電功率的交互接口。

為實(shí)現(xiàn)上下級(jí)交互調(diào)度，上下級(jí)間需要反復(fù)協(xié)調(diào)才能得到最終調(diào)度數(shù)據(jù)。這反映在模型中，意味著2級(jí)調(diào)度模型需要交替求解，具體步驟如下：

a.上級(jí)電網(wǎng)根據(jù)本級(jí)預(yù)測負(fù)荷水平和預(yù)測的風(fēng)電機(jī)會(huì)成本進(jìn)行預(yù)調(diào)度，得到聯(lián)絡(luò)線功率；

b.下級(jí)電網(wǎng)將聯(lián)絡(luò)線功率作為已知條件，按照本級(jí)的預(yù)測負(fù)荷數(shù)據(jù)，將消除松弛聯(lián)絡(luò)線功率加入條件，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，得到因網(wǎng)絡(luò)約束而產(chǎn)生的風(fēng)電松弛功率；

c.以最小化松弛風(fēng)電功率為目的，重新求解上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度模型；

d.依次交替求解，直到消除松弛聯(lián)絡(luò)線功率，并最小化松弛風(fēng)電功率。

具體調(diào)度流程如圖2所示。

圖2 風(fēng)電調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)的調(diào)度流程圖Fig.2 Flowchart of power system dispatch when wind power dispatch jurisdiction is at upper grid

上下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度過程中都考慮了電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)電的成本。在本文中采用火電邊際機(jī)會(huì)成本作為風(fēng)電調(diào)度成本。

3.2 風(fēng)電調(diào)度權(quán)屬于上級(jí)電網(wǎng)的優(yōu)化模型

（1）上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度模型。

目標(biāo)函數(shù)：

其中，πu為聯(lián)絡(luò)線成本，定價(jià)方式與式（1）中πd相同。

約束條件如下。

功率平衡約束：

其余約束同式（2）—（5）。

上級(jí)電網(wǎng)執(zhí)行預(yù)調(diào)度后可得到上級(jí)電網(wǎng)的發(fā)電安排和聯(lián)絡(luò)線功率，將剩余風(fēng)電量作為下級(jí)電網(wǎng)可調(diào)度風(fēng)電量，由下級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度。

（2）下級(jí)調(diào)度電網(wǎng)調(diào)度模型。

目標(biāo)函數(shù)為：

約束條件除了聯(lián)絡(luò)線功率約束外，其余條件同式（2）—（5）。

系統(tǒng)功率平衡約束：

若風(fēng)電松弛功率不為零，將下級(jí)調(diào)度結(jié)果返回上級(jí)，進(jìn)行修正調(diào)度；若風(fēng)電松弛功率為零，結(jié)束交互調(diào)度并得到最終結(jié)果。

4 聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化算例

文中采用10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模擬上下級(jí)系統(tǒng)并在下級(jí)系統(tǒng)接入風(fēng)電，分別對(duì)2種調(diào)度方式和聯(lián)絡(luò)功率成本系數(shù)2種確定方式進(jìn)行了算例分析。機(jī)組1—3為下級(jí)電網(wǎng)，機(jī)組4—10為上級(jí)電網(wǎng)。機(jī)組具體參數(shù)見表1，風(fēng)電功率見圖3。

（1）調(diào)度權(quán)在下級(jí)電網(wǎng)的上下級(jí)協(xié)調(diào)調(diào)度計(jì)算結(jié)果。

圖4、圖5分別是采用不同邊際成本系數(shù)得到的聯(lián)絡(luò)線功率變化情況，圖中pc0、pc分別是下級(jí)電網(wǎng)預(yù)調(diào)度和終調(diào)度聯(lián)絡(luò)線功率；Ps是松弛聯(lián)絡(luò)線功率。由圖可見，預(yù)調(diào)度后得到的聯(lián)絡(luò)線功率傳輸?shù)缴霞?jí)電網(wǎng)，上級(jí)電網(wǎng)不能完全接納。所以，2種情況下都存在松弛聯(lián)絡(luò)線功率。由于松弛聯(lián)絡(luò)線功率的引入，使聯(lián)絡(luò)線最后的實(shí)際傳輸功率發(fā)生了變化，實(shí)現(xiàn)了上下級(jí)協(xié)調(diào)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

（2）調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度方式的計(jì)算結(jié)果。

調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)時(shí)，采用了2種邊際成本確定方式作為聯(lián)絡(luò)線功率系數(shù)，算例計(jì)算結(jié)果見圖6、7。

圖6、圖7分別為2種不同邊際成本下的聯(lián)絡(luò)線功率及其松弛風(fēng)電功率。由圖可見，上級(jí)調(diào)度時(shí)風(fēng)電沒有完全消納，該功率以松弛風(fēng)電功率的方式將信息傳送到下級(jí)電網(wǎng)；下級(jí)電網(wǎng)將該部分風(fēng)電參與到下級(jí)調(diào)度進(jìn)行消納。顯然，由于松弛風(fēng)電功率和松弛聯(lián)絡(luò)線功率的引入，經(jīng)過下級(jí)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的調(diào)度，風(fēng)電場的風(fēng)電全部消納，提高了風(fēng)電的利用率。

（3）不同調(diào)度方式和邊際成本的經(jīng)濟(jì)比較。

表1 各個(gè)機(jī)組參數(shù)Table 1 Parameters of units

圖3 風(fēng)電功率Fig.3 Wind power

圖4 平均邊際成本的聯(lián)絡(luò)線功率變化Fig.4 Variation of tie-line power based on average marginal cost

圖5 區(qū)域邊際成本的聯(lián)絡(luò)線功率變化Fig.5 Variation of tie-line power based on regional marginal cost

圖6 區(qū)域邊際成本的聯(lián)絡(luò)線功率及松弛風(fēng)電功率Fig.6 Variation of tie-line power and slack wind power based on regional marginal cost

本文分別針對(duì)調(diào)度權(quán)隸屬關(guān)系不同及聯(lián)絡(luò)線功率定價(jià)不同幾種情況從經(jīng)濟(jì)性方面作了算例分析，計(jì)算得到，上級(jí)電網(wǎng)的邊際成本為21.1668$/MW，下級(jí)電網(wǎng)時(shí)邊際成本為25.1352$/MW，上下級(jí)平均邊際成本為23.151$/MW。分析對(duì)比結(jié)果見表2。

圖7 平均邊際成本的聯(lián)絡(luò)線功率及松弛風(fēng)電功率Fig.7 Variation of tie-line power and slack wind power based on average marginal cost

表2 2種調(diào)度方式的成本比較Table 2 Comparison of cost between two dispatch modes $

從表2可以看出，在各區(qū)域?qū)⒈緟^(qū)域邊際成本作為本區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率成本的情況下，調(diào)度權(quán)在下級(jí)電網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)的總成本（機(jī)組出力成本加上聯(lián)絡(luò)線功率成本和風(fēng)電購電成本）較調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)的要低，同樣，采用上下級(jí)平均成本作為邊際成本的情況下，調(diào)度權(quán)在下級(jí)的系統(tǒng)總成本和機(jī)組成本都低于調(diào)度權(quán)在上級(jí)的電網(wǎng)的情況。

另對(duì)2種邊際成本的比較算例可以看出，采用上下級(jí)區(qū)域邊際成本的均值作為聯(lián)絡(luò)線成本，無論調(diào)度權(quán)在上級(jí)電網(wǎng)還是下級(jí)電網(wǎng)，其系統(tǒng)總成本都優(yōu)于各區(qū)域采用自身區(qū)域邊際成本作為聯(lián)絡(luò)線功率成本的情況。

5 結(jié)論

依據(jù)風(fēng)電所屬調(diào)度權(quán)的不同，研究了含風(fēng)電的下級(jí)電網(wǎng)與上級(jí)電網(wǎng)有功聯(lián)合調(diào)度策略，并建立了相應(yīng)的優(yōu)化模型。同時(shí)討論了聯(lián)絡(luò)線功率成本的不同確定方式。算例仿真結(jié)果表明，2種調(diào)度方式的調(diào)度趨勢(shì)基本一致而成本上略有差異。采用上下級(jí)系統(tǒng)的平均邊際成本作為聯(lián)絡(luò)線功率成本進(jìn)行調(diào)度，整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效益。

本文提出的松弛聯(lián)絡(luò)線功率概念，為適用風(fēng)電不同調(diào)度權(quán)的上下級(jí)調(diào)度提供了很好的交互協(xié)調(diào)接口，使得上下級(jí)都能參與平滑風(fēng)電波動(dòng)的協(xié)調(diào)調(diào)度；風(fēng)電調(diào)度權(quán)為上級(jí)調(diào)度時(shí)，松弛風(fēng)電功率與松弛聯(lián)絡(luò)線功率交互接口同時(shí)應(yīng)用，可最大限度消納風(fēng)電，盡量減少棄風(fēng)。而提出的協(xié)調(diào)調(diào)度時(shí)聯(lián)絡(luò)線成本的確定方式，為不同區(qū)域間協(xié)調(diào)調(diào)度的總體經(jīng)濟(jì)性提供了參考。