电力系统灵活性评价及优化配置研究

随着风电、光伏等可再生能源的大规模发展,电力系统面临的变化性和不确定性显著增加,其快速响应功率变化、维持电力供需平衡的能力,即电力系统灵活性日益受到关注。在电力系统灵活性评价及优化配置研究中,灵活性评价的可靠依据、灵活性内涵的深度理解、储能等新兴灵活性资源的优化利用等问题尚有待深入探索。本文对此展开研究,主要工作如下:首先,对现有灵活性评价方法进行分析比较。在对各灵活性评价方法进行简要介绍的基础上,从应用情境和指标性质等方面对各方法进行分类比较,揭示了各方法的侧重点,并分析了各自的优缺点。指出不同灵活性评价方法差别显著,相互间不具有直接的可比性,原理清晰、计算简明、实用性强的电力系统灵活性评价方法是未来的研究方向。其次,为建立运行灵活性评价的可靠依据,对风电日前预测误差的规律进行分析。预测误差的概率分布受预测出力水平的影响,相邻时刻的预测误差间存在显著的自相关性。利用Copula函数在描述变量相关性方面的优势,提出一种同时计及预测误差前述特征的风电随机性模拟方法。模拟生成的预测误差时间序列可为运行灵活性评价提供更可靠依据。再次,为深入理解运行灵活性,并确立其调度决策原则,对发电计划中运行灵活性与发电可靠性的异同进行探讨。从概念内涵和数学表达等方面,对两者的差别进行了比较,并定义协调指标定量讨论了两者间的相互影响。同时,对发电可靠性决策的两类主要方法,即等响应风险方法和成本效益分析方法,应用于运行灵活性决策的可行性和优化效果进行了分析。最后,针对传统日前机组组合中爬坡资源粗放配置,难以满足次小时尺度运行灵活性需求的问题,提出一种储能参与灵活性提供的机组组合模型。通过对净负荷变化区间内系统的运行规律进行深入分析,识别关键场景以设置运行灵活性约束,并对储能提供的灵活性进行数学建模,确立储能日前阶段小时尺度的功率分配与实时阶段次小时尺度的灵活性提供间的关联关系,实现两者在有限能量约束下的效益最大化利用。从而在日前机组组合中实现对次小时尺度爬坡资源的优化配置,为实时阶段的运行灵活性提供有力保障。总之,电力系统灵活性是有功平衡这个电力系统的核心问题,在可再生能源大规模并网形势下的激化表现。本文针对电力系统灵活性评价及优化配置展开研究,对于促进可再生能源的消纳有着积极意义。