電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度靈活性指標(biāo)研究

王鵬，李宏仲，呂風(fēng)磊，孫偉卿，邱文平，吳俊玲

(1.上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海市 200090；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司，山東省東營(yíng)市 257091； 3.上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海市 200093;4.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司南平供電公司，福建省南平市 353000；5. 中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市 100192)

電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度靈活性指標(biāo)研究

王鵬1，李宏仲1，呂風(fēng)磊2，孫偉卿3，邱文平4，吳俊玲5

(1.上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海市 200090；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司，山東省東營(yíng)市 257091； 3.上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海市 200093;4.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司南平供電公司，福建省南平市 353000；5. 中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市 100192)

為了更好地解決間歇性電源接入電網(wǎng)的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)風(fēng)電的不確定性，考慮負(fù)荷的變化，提出了電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度的靈活性評(píng)價(jià)模型。首先對(duì)風(fēng)電的不確定性進(jìn)行了介紹，闡述了靈活性的概念和特點(diǎn)，從應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)出力變化能力的角度，針對(duì)負(fù)荷的變化，列舉了3類(lèi)不同的時(shí)間尺度，提出了基于不同時(shí)間尺度下系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)出力變化最大速率的靈活性評(píng)價(jià)模型；對(duì)具體的靈活性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行闡述，并利用內(nèi)點(diǎn)法實(shí)現(xiàn)了模型的求解。最后，以甘肅電網(wǎng)為例，對(duì)文中提出的靈活性指標(biāo)進(jìn)行了具體的算例說(shuō)明。

電力系統(tǒng)靈活性；風(fēng)電不確定性；多時(shí)間尺度；評(píng)價(jià)指標(biāo)

0 引 言

在風(fēng)電等間歇性電源[1]接入電網(wǎng)前，電力系統(tǒng)的不確定性主要來(lái)自于負(fù)荷的變化、電網(wǎng)故障以及常規(guī)電源故障引起的意外擾動(dòng)。大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)主要是給電力系統(tǒng)注入了更大的波動(dòng)性和不確定性。因此，電力系統(tǒng)需要更多的靈活性資源來(lái)應(yīng)對(duì)來(lái)自電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)以及電網(wǎng)側(cè)的不確定性。而應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的核心在于通過(guò)改進(jìn)相關(guān)的技術(shù)、方法和措施，提高電力系統(tǒng)的靈活性，從而確保電力系統(tǒng)能夠隨時(shí)維持發(fā)電與負(fù)荷的平衡，保證電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。

各國(guó)學(xué)者針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，提出相應(yīng)的電力系統(tǒng)靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)。文獻(xiàn)[2]將基于功率譜密度的風(fēng)電變化情況和靈活性資源進(jìn)行對(duì)比，得到了靈活性價(jià)值評(píng)估。文獻(xiàn)[3]以電力系統(tǒng)容量、能量存儲(chǔ)容量、容量斜坡率和容量持續(xù)時(shí)間為基本參數(shù)，以單節(jié)點(diǎn)的潮流為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性建立了評(píng)估模型。文獻(xiàn)[4-5]分別對(duì)基于IRRE指標(biāo)因變量和TUSFI-TEUSFI指標(biāo)的2種靈活性評(píng)估方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

已有的靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)均僅認(rèn)為電力系統(tǒng)靈活性的自變量存在于輸電系統(tǒng)，并以容量、潮流或等價(jià)的成本為參數(shù)，構(gòu)建靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)。但未能全面考慮負(fù)荷變化對(duì)系統(tǒng)靈活性的影響，沒(méi)有考慮負(fù)荷變化的特點(diǎn)與時(shí)間特性對(duì)電力系統(tǒng)靈活性的影響程度[6-8]。本文在上述背景下，針對(duì)風(fēng)電的不確定性，依據(jù)電力系統(tǒng)靈活性的定義，考慮負(fù)荷變化情況，對(duì)不同時(shí)間尺度下電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電的功率接納度進(jìn)行評(píng)估，提出電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)解決風(fēng)電不確定性的量化思路。

1 多時(shí)間尺度靈活性評(píng)價(jià)模型

電力系統(tǒng)靈活性概念由北美電力可靠性委員會(huì)(NERC)和國(guó)際能源署(IEA)針對(duì)電力系統(tǒng)靈活性給出了較為完整的定義。NERC認(rèn)為，電力系統(tǒng)靈活性是利用系統(tǒng)資源滿足負(fù)荷變化的能力，主要體現(xiàn)于運(yùn)行靈活性[9]；IEA則認(rèn)為，電力系統(tǒng)在其邊界約束下，快速響應(yīng)供應(yīng)和負(fù)荷的大幅波動(dòng)，對(duì)可預(yù)見(jiàn)不可預(yù)見(jiàn)的變化和事件迅速反應(yīng)，負(fù)荷需求減小時(shí)減小供應(yīng)，負(fù)荷需求增加時(shí)增加供應(yīng)[10]。上述定義都未能考慮多時(shí)間尺度下的靈活性需求，對(duì)于電力系統(tǒng)靈活性，通常認(rèn)為其有3個(gè)特點(diǎn)：靈活性是電力系統(tǒng)的固有特征；靈活性具有方向性；靈活性需在一定時(shí)間尺度下描述。

考慮靈活性概念，本文將一定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)風(fēng)電變化的能力稱為靈活性，即一定時(shí)間尺度下電力系統(tǒng)中所有靈活調(diào)節(jié)電源和儲(chǔ)能設(shè)備能夠承受的風(fēng)力發(fā)電功率最大突變速率稱為電力系統(tǒng)靈活性。該指標(biāo)分為向上靈活性和向下靈活性兩大類(lèi)，分別對(duì)應(yīng)風(fēng)電功率突降和突增。

考慮負(fù)荷的波動(dòng)性，以上電力系統(tǒng)靈活性評(píng)估需在不同時(shí)間尺度下進(jìn)行，以便調(diào)用不同的靈活性資源。在本文中，時(shí)間尺度tscale的選擇主要依據(jù)國(guó)標(biāo)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行，分別選擇24 h，1 h，10 min和1 min。

1.1 1 min和10 min時(shí)間尺度模型

在1 min和10 min時(shí)間尺度下，認(rèn)為負(fù)荷保持不變，即在正常運(yùn)行方式下，系統(tǒng)應(yīng)該滿足風(fēng)電場(chǎng)在這一限制范圍內(nèi)功率波動(dòng)，即將上述規(guī)定作為1 min和10 min時(shí)間尺度的風(fēng)電功率波動(dòng)所引起的靈活性需求的限值，短時(shí)間尺度的靈活性主要體現(xiàn)了系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)下承受風(fēng)電的波動(dòng)能力，能夠?yàn)樾略隹焖賰?chǔ)能裝置提供量化支撐。

根據(jù)靈活性定義[11-13]，具體而言，從應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)出力變化能力的角度，以系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)出力變化的最大值的變化率作為衡量系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)下系統(tǒng)靈活性的量化指標(biāo)。

為了更加豐富地體現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性，根據(jù)控制手段和對(duì)象的不同，可以將電力系統(tǒng)靈活性評(píng)估的功率評(píng)價(jià)指標(biāo)細(xì)化為如表1所示的形式。其中，控制手段既包含單一的控制手段，如調(diào)整傳統(tǒng)機(jī)組出力、儲(chǔ)能設(shè)備等，也包含各種控制手段的組合；控制對(duì)象既包含整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)出力的變化，也包含某些區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)出力的變化。

表1 靈活性評(píng)估

Table 1 Flexibility assessment

則形成相應(yīng)的評(píng)價(jià)矩陣如下：

(1)

式中：FPi,j表示以第i種控制手段對(duì)第j種控制對(duì)象進(jìn)行控制時(shí)，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率變化的短時(shí)調(diào)節(jié)能力，即靈活性。

綜上所述，利用靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)可以對(duì)電力系統(tǒng)電源的靈活性進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)相應(yīng)靈活性資源的調(diào)節(jié)能力來(lái)應(yīng)對(duì)風(fēng)電的不確定性，從而量化資源的靈活性調(diào)節(jié)能力，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供合理的建議。

1.2 1 h時(shí)間尺度模型

在1 h時(shí)間尺度模型下，負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，為了體現(xiàn)負(fù)荷的變化以及評(píng)估該時(shí)間尺度下的靈活性能力，可以將1 h內(nèi)的負(fù)荷曲線變化歸納為以下4種類(lèi)型：

(1)單調(diào)遞增型，如圖1(a)；

(2)單調(diào)遞減型，如圖1(b)；

(3)凹函數(shù)V型，如圖1(c)；

(4)凸函數(shù)倒V型，如圖1(d)。

圖1 負(fù)荷-時(shí)間曲線Fig.1 Load-time curve

對(duì)每一類(lèi)型的曲線分割成6段曲線，每一段按10 min的方法求取向上和向下的靈活性，將得到的數(shù)據(jù)擬合成2條浮動(dòng)曲線，如圖2所示，2條虛線分別代表著系統(tǒng)向上和向下的功率變化情況，曲線的斜率則為該時(shí)間尺度下的靈活性能力。

圖2 負(fù)荷-時(shí)間浮動(dòng)曲線Fig.2 Load-time floating curve

1 h時(shí)間尺度的靈活性指標(biāo)能夠間接體現(xiàn)1 h內(nèi)的風(fēng)電變化率，能夠?yàn)楦行У卣{(diào)用靈活性資源提供參考。

1.3 24 h時(shí)間尺度模型

風(fēng)電在24 h時(shí)間尺度上的靈活性需求主要表現(xiàn)為風(fēng)電日出力曲線的反調(diào)峰特性引起的調(diào)峰容量需求。

因此，如圖3所示，利用電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的數(shù)據(jù)，按照最大負(fù)荷情況確定系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，進(jìn)行最小負(fù)荷情況下長(zhǎng)時(shí)間尺度的向上靈活性計(jì)算，然后將這一數(shù)值作為衡量反調(diào)峰的容量需求。

圖3 24 h負(fù)荷-時(shí)間曲線Fig.3 24 h load-time curve

風(fēng)電不可控的波動(dòng)性是其對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的主要影響因素之一，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行產(chǎn)生重大影響，系統(tǒng)擁有足夠靈活的可調(diào)節(jié)容量是系統(tǒng)接納風(fēng)電的先決條件之一，所以使用靈活性指標(biāo)作為衡量反調(diào)峰的容量需求，具有重要的實(shí)踐意義。

綜上所述，在不同時(shí)間尺度下，將風(fēng)電場(chǎng)的可接納風(fēng)電(系統(tǒng)可提供)的最大波動(dòng)/時(shí)間(速率)作為電力系統(tǒng)的靈活性指標(biāo)，這樣能夠?yàn)槭欠裨黾觾?chǔ)能等資源(靈活性需求)提供參考，并對(duì)電網(wǎng)的接納和承受潛力進(jìn)行評(píng)估。表2的曲線是3種時(shí)間尺度下的靈活性指標(biāo)的結(jié)果輸出，其中，ΔP/tscale為每一時(shí)間尺度下對(duì)應(yīng)的靈活性數(shù)值。如果系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式下靈活性評(píng)估的結(jié)果小于風(fēng)電要求值，就說(shuō)明系統(tǒng)能夠提供的靈活調(diào)節(jié)能力不能滿足風(fēng)電功率波動(dòng)的靈活性需求。反之，如果評(píng)估結(jié)果大于這一限值，則表明系統(tǒng)能夠滿足來(lái)自風(fēng)電的靈活性需求。

表2 靈活性評(píng)估匯總

Table 2 Flexibility assessment

2 多時(shí)間尺度靈活性評(píng)價(jià)模型求解

多時(shí)間尺度靈活性評(píng)價(jià)模型求解是一個(gè)基于潮流等式方程和電壓、相角等不等式約束的最優(yōu)化問(wèn)題。本文采用原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行數(shù)值求解。

2.1 目標(biāo)函數(shù)

(2)

式中：ΔPwi表示研究區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)i的出力變化，且以風(fēng)電場(chǎng)功率向下的變化為正，ΔPwi應(yīng)不小于0；Nw表示研究區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的個(gè)數(shù)；tscale表示時(shí)間尺度。

目標(biāo)函數(shù)的值越大，說(shuō)明電力系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)能力越強(qiáng)，電力系統(tǒng)的靈活性則越佳。

2.2 約束條件

為了便于描述，將約束條件分為2類(lèi)：第1類(lèi)約束條件為通用約束，通用約束的形式與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)約束相似，也是靈活性指標(biāo)計(jì)算中必須考慮的約束；第2類(lèi)約束條件為靈活性資源約束，反應(yīng)了對(duì)不同類(lèi)型靈活性資源的特殊要求。

由于目標(biāo)函數(shù)的影響，節(jié)點(diǎn)功率平衡方程應(yīng)分別考慮風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)和非風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，功率平衡方程為

(3)

式中：PGk、QGk分別為節(jié)點(diǎn)k的有功功率和無(wú)功功率；PLk、QLk分別為節(jié)點(diǎn)k的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷；ΔPwk、ΔQwk分別為節(jié)點(diǎn)k的風(fēng)電有功變化和無(wú)功變化；Uk為節(jié)點(diǎn)k的電壓；Gkj、Bkj、θkj分別為節(jié)點(diǎn)k和j之間的電導(dǎo)、電納和相角差。

電壓約束：

(4)

線路約束：

(5)

現(xiàn)以火電機(jī)組為例，其他類(lèi)型同理。系統(tǒng)中每一臺(tái)非滿載的火電機(jī)組都能夠提供向上和向下的靈活性。靈活性的時(shí)間尺度將影響火電機(jī)組的有功出力范圍，因此，綜合傳統(tǒng)的上下限出力約束以及靈活性時(shí)間尺度與機(jī)組爬坡速率約束，火電機(jī)組的有功出力約束可寫(xiě)成如下形式：

max{PTG,min,PTG,0-rTd·Δt}≤PTG≤

min{PTG,max,PTG,0+rTu·Δt}

(6)

式中：PTG表示火電機(jī)組的出力；PTG,0、PTG,max、PTG,min分別表示火電機(jī)組的當(dāng)前出力以及其出力的上、下限；rTu、rTd分別表示火電機(jī)組的向上和向下的爬坡速率。

2.3 指標(biāo)模型求解

內(nèi)點(diǎn)法是目前用求解非線性規(guī)劃問(wèn)題最常用的方法。特別是對(duì)于約束條件和變量數(shù)目較多的大規(guī)模線性規(guī)劃問(wèn)題，內(nèi)點(diǎn)法收斂特性和計(jì)算速度均優(yōu)于單純形法。故對(duì)于上述建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，本項(xiàng)目采用內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解。

本文采取原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法[14-15]，求解模型(7)的最優(yōu)解：

(7)

式中：f(x)表示目標(biāo)函數(shù)；h(x)代表功率平衡方程；g(x)表示不等式約束條件。

應(yīng)用內(nèi)點(diǎn)法求解非線性規(guī)劃問(wèn)題時(shí)，首先需構(gòu)造如下形式的拉格朗日函數(shù)

(8)

式中：l和u為松弛向量；L為障礙參數(shù)；y，z，w為對(duì)應(yīng)等式約束和不等式約束的拉格朗日乘子；r為不等式約束維數(shù)。

根據(jù)等式(8)得到KKT一階最優(yōu)條件方程組，通過(guò)牛頓法處理方程組，并利用稀疏矩陣和高斯消元法進(jìn)行求解對(duì)偶變量，最后通過(guò)迭代得到滿足收斂條件的最優(yōu)解?；贑++對(duì)模型利用原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法求解具體過(guò)程如圖4。

3 算例分析

為了驗(yàn)證評(píng)價(jià)模型的實(shí)用性，下面結(jié)合甘肅算例系統(tǒng)，計(jì)算系統(tǒng)不同時(shí)間尺度的靈活性指標(biāo)，并對(duì)指標(biāo)的實(shí)際意義進(jìn)行說(shuō)明。

算例系統(tǒng)有145臺(tái)發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量為37 247 MW，其中火電機(jī)組共33臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)容量為14 270 MW；供熱機(jī)組共16臺(tái)，容量為6 060 MW；水電機(jī)組共23臺(tái)，容量為2 733 MW；風(fēng)電機(jī)組共73臺(tái)，容量為14 184 MW?？紤]系統(tǒng)備用及運(yùn)行方式，令火電機(jī)組與供熱機(jī)組出力上限為其裝機(jī)容量的95%，出力下限分別為50%與70%，水電機(jī)組出力上限為其裝機(jī)容量的100%，出力下限為0。其中火電與供熱機(jī)組爬坡速度按每min裝機(jī)容量的2%考慮，水電機(jī)組爬坡速率按照每min容量的50%考慮。最大有功負(fù)荷共計(jì)22 517.9 MW，最小負(fù)荷共計(jì)18 014.3 MW。系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組出力總體情況如表3所示。

圖4 內(nèi)點(diǎn)法的流程圖Fig.4 Flowchart of interior point method表3 系統(tǒng)機(jī)組出力情況Table 3 Output of power unit

MW

考慮到系統(tǒng)中各類(lèi)型機(jī)組的爬坡能力與其出力限制，此處不將各個(gè)機(jī)組出力一一列出，僅將各類(lèi)型機(jī)組功率波動(dòng)限值給出，如表4所示。其中機(jī)組爬坡能力表示該時(shí)間尺度下機(jī)組所能爬坡的功率極限，機(jī)組出力限值表示機(jī)組的出力極限與初始出力之差。

結(jié)合表2，豐富不同時(shí)間尺度下的計(jì)算場(chǎng)景，利用內(nèi)點(diǎn)法計(jì)算的靈活性指標(biāo)如表5所示。

由該結(jié)果與之前對(duì)系統(tǒng)其他機(jī)組出力的限制與爬坡能力的統(tǒng)計(jì)，可知系統(tǒng)1 min向上靈活性主要受到火電熱電機(jī)組爬坡能力的限制以及水電機(jī)組出力極限的限制。1 min活性主要受到機(jī)組爬坡能力的約束，個(gè)別情況下熱電機(jī)組則受到其出力下限的約束。而10 min系統(tǒng)靈活性則與1 min系統(tǒng)靈活性所受約束相反，其火電熱電機(jī)組主要受其出力限值的約束，水電機(jī)組則根據(jù)其初始出力情況受到出力上下限約束明顯。結(jié)果也表明在1 min時(shí)間尺度下，最大負(fù)荷及最小負(fù)荷情況下，系統(tǒng)向上靈活性與向下靈活性的大小呈對(duì)稱狀態(tài)，即大負(fù)荷向上靈活性小于小負(fù)荷向上靈活性，大負(fù)荷向下靈活性大于小負(fù)荷向下靈活性。指標(biāo)最小的2個(gè)情況均為大負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)向上靈活性，其占風(fēng)電裝機(jī)容量之比分別為8.8%，14.3%。某風(fēng)電廠12 h、15 min、1 min內(nèi)出力波動(dòng)最大變化(與裝機(jī)容量的比值)分別為55.4%、23.7%、6.8%，則本系統(tǒng)滿足風(fēng)電在短時(shí)間尺度內(nèi)波動(dòng)至少90%以上的情況。所以基本可以滿足系統(tǒng)的靈活性需求，故其調(diào)頻能力不存在顯著問(wèn)題。1 h時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)情況和短時(shí)間的相似，只是由于時(shí)間尺度更長(zhǎng)，風(fēng)電功率的變化率更平緩一些，因而在選擇靈活性資源方面更加多樣化。

表4 系統(tǒng)爬坡及出力情況

Table 4 Grade and output of power unit

MW

表5 甘肅算例靈活性評(píng)估Table 5 Gansu flexibility assessment MW/min

對(duì)于24 h時(shí)間尺度的靈活性而言，按照最大負(fù)荷情況確定系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，進(jìn)行最小負(fù)荷情況下長(zhǎng)時(shí)間尺度的靈活性計(jì)算，如果取24 h風(fēng)電波動(dòng)范圍大于其裝機(jī)容量的80%，即長(zhǎng)時(shí)間靈活性需求為(7.88×24×60)MW=11 347 MW?？梢?jiàn)系統(tǒng)在調(diào)峰時(shí)，將會(huì)遇到較大問(wèn)題，其功率至少存在6 100 MW的差距。將導(dǎo)致系統(tǒng)在風(fēng)電增加的時(shí)候無(wú)法接納更多的風(fēng)電容量。這是由于熱電機(jī)組無(wú)法充當(dāng)靈活調(diào)節(jié)電源，而水電裝機(jī)容量與風(fēng)電裝機(jī)容量又存在較大差距導(dǎo)致的。

在上述實(shí)際算例中，簡(jiǎn)單地從靈活性電源的方向性和時(shí)間尺度上進(jìn)行了綜合考慮，得到了評(píng)價(jià)系統(tǒng)靈活性的速率指標(biāo)，這樣能夠?yàn)榇笠?guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，降低風(fēng)電隨機(jī)性和間歇性給系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻帶來(lái)的負(fù)面影響，提供一定的建議和思路。如果系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式下靈活性評(píng)估的結(jié)果小于風(fēng)電要求值，就說(shuō)明系統(tǒng)能夠提供的靈活調(diào)節(jié)能力不能滿足風(fēng)電功率波動(dòng)的靈活性需求。反之，如果評(píng)估結(jié)果大于這一限值，則表明系統(tǒng)能夠滿足來(lái)自風(fēng)電的靈活性需求。

4 結(jié) 語(yǔ)

為了更好地利用靈活性電源，解決風(fēng)電不確定性對(duì)電網(wǎng)的影響，文章提出了多時(shí)間尺度的靈活性評(píng)價(jià)模型。該模型研究了不同時(shí)間尺度下的負(fù)荷特性，以及利用內(nèi)點(diǎn)法對(duì)模型進(jìn)行了靈活性數(shù)值的求解，量化了靈活性資源針對(duì)風(fēng)電的調(diào)節(jié)能力，為進(jìn)一步解決風(fēng)電接入系統(tǒng)的問(wèn)題提供了思路和建議。

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(編輯 劉文瑩)

Multi-Time Scale Flexible Indices of Power System

WANG Peng1, LI Hongzhong1, LYU Fenglei2, SUN Weiqing3, QIU Wenping4, WU Junling5

(1.College of Electrical Engineering，Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;2. Dongying Power Supply Company, State Grid Shandong Electric Power Corporation,Dongying 257091, Shandong Province, China;3. School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science & Technology, Shanghai 200093, China;4. Nanping Power Supply Bureau of State Grid Fujian Power Company, Nanping 353000, Fujian Province, China;5. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)

To solve the problem of intermittent power connected to grid, this paper proposes the flexibility evaluation model of multi-time scale power system with considering wind power uncertainty and load fluctuation. This paper firstly introduces the wind power uncertainty, and describes the concept and characteristic of flexibility. From the view of the output change capacity of the wind farm in power grid, according to the change of load, we enumerate three kinds of time scales, and propose the flexibility evaluation model for the system response to the maximum change rate of wind farm output in power grid based on different time scales. Then, we explain the mathematical model of specific flexibility evaluation, and use interior point method to solve the model. Finally, taking Gansu power system as an example, the proposed flexibility indices is illustrated by a specific example.

power system flexibility; wind power uncertainty; multi-time scale; evaluation index

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(XT71-13-032)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51407117)，上海市青年科技英才“揚(yáng)帆計(jì)劃”項(xiàng)目(14YF1410100)

TM 715

A

1000-7229(2016)02-0057-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.02.008

2015-11-05

王鵬(1985)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃；

李宏仲(1977)，男，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃；

呂風(fēng)磊(1987)，男，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全與穩(wěn)定；

孫偉卿(1985)，男，博士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

邱文平(1987)，男，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)可靠性；

吳俊玲(1978)，女，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性。

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (51407117)