高比例风电参与的电力市场灵活运营策略研究

作     者：刘英琪 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘明波;谢敏;王建武

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：高比例风电 电力市场 灵活性评估 灵活爬坡产品 分散式优化 

摘      要：全球电力系统正经历着深刻的变化,最主要的推动力就是低碳化,这已经导致了电源结构的快速转变,尤其是以风电为代表的可再生能源发电作为促进能源转型、节能减排的重要途径得到了迅速发展。然而,风电出力具有强随机性和波动性,不仅使电力系统的安全稳定运行面临巨大的压力,而且也阻碍了风电开发利用的步伐,需要充分提升系统灵活调节能力以适应高比例风电接入电力系统。与此同时,我国新一轮电力体制改革正在试点进行中,如何通过市场化手段释放系统中的灵活性潜力,无疑是实现高比例风电并网运行的关键。因此,研究高比例风电参与的电力市场灵活运营策略具有重要的理论价值与现实意义。首先,将描述发电资源技术特性的灵活性静态指标和描述电力系统运行特性的灵活性动态指标相结合,构建动静结合的灵活性综合评估框架。在此基础上,提出了以最小化系统运行成本和灵活爬坡容量缺额为目标的灵活性动态评估模型,进而采用改进层次分析法计算能够反映发电资源调节能力对当前系统灵活性影响程度的灵活性综合指标。采用某省级电网实际数据验证了所提灵活性评估指标与优化方法的有效性。其次,针对具有强随机波动特性的高比例风电接入电力系统后所产生的爬坡能力不足问题,提出了计及灵活性指标的电能量-灵活爬坡辅助服务协同优化模型。该模型采用灵活性综合指标调整机组报价,同时利用场景法进行建模,构造以日前风电出力预测值为基础的预测场景以及模拟风电随机波动特性的一系列误差场景,确保在日前阶段的决策中总有一组优化方案能够满足风电随机波动特性下的功率平衡需求和灵活爬坡能力需求。通过对某省级实际系统进行测试验证了所提模型的有效性。最后,针对含高比例风电接入的多区域互联系统电力市场的日前市场出清问题,提出了一种新的分散式出清方法。先对多区域互联系统进行解耦,再采用目标级联分析法对其进行分散出清,使之能够交替求解各区域内部市场出清问题以及区域间联络线的协调优化问题。对于由风电随机波动特性所引发的爬坡能力不足问题,通过考虑爬坡需求的灵活爬坡服务来处理,并由发电机组和储能共同提供。采用2区域6节点系统和IEEE3区域72节点测试系统进行仿真计算,结果表明所提方法在计算过程中只需传递少量信息,可保护各区域市场主体的隐私。