摘要：由于可再生能源电网发电的不确定性十分突出，以功率平衡为主要任务的电力调度与控制必须采取相应的措施。基于电网的蓄能运行机制，建立了抽水蓄能电站提前调度和实时调度的数学模型。电网备用分为波动备用和不确定备用：平衡波动功率的备用容量主要由常规电源承担，平衡预测误差的不确定备用主要由抽水蓄能电站承担。通过两种电源的划分和互助，实现了电网的功率平衡。为了评价不同调度策略下的补偿不平衡功率，提出了风力发电系统功率稳定性评价指标。实例表明，所提出的调度策略是可行的。
关键词：可再生能源电网；不确定性可再生能源；抽水蓄能电站；失衡功率
随着可再生能源装机容量的增加，特别是风电、光电等不确定性可再生能源的发展，给电网带来的不确定性大大增加了电网安全稳定运行的难度。以UREP为主要电源的电网被称为可再生能源电网。在可再生能源电网中，UREP产生的不平衡功率较大，采用常规火电机组消除不平衡功率时响应速度有限。同时，许多传统的火电机组需要在压力下运行以提供备用功率。当备用容量不足时，负荷将受到影响。储能装置能有效地抑制风、光等能源引起的电力波动，将“劣质”能源转化为可接受的高质量清洁能源，实现能源“及时转移”，有效提高UREP的可调度性。目前，抽水蓄能电站是电力系统中容量大、技术成熟、成本低的蓄能设施。
1储纳运行机制
1.1功率平衡方法
具有UREP分量的电网的发电功率是不确定的，因此必须使用具有不确定分量的发电功率来平衡随机负荷。除非采取措施，否则会出现不平衡的电力。UREP的比例越大，问题越严重。通过将UREP和负荷等效为等效负荷，等效负荷概念将可再生能源电网的功率平衡问题转化为可控电源平衡不确定负荷的问题。维持电力平衡是电网调度的第一要素。消除不平衡功率P（t）的方法有3种：丢弃方法、消纳方法和存储方法。
1.1.1丢弃法
失衡功率P（t）＜0，将多余的UREP弃掉；失衡功率P（t）＞0，将多余的负荷弃掉。弃电源、弃负荷是电网最不愿意采取的手段。
1.1.2消纳法
消纳法是调节常规电源、主动性负荷去消化接纳UREP功率的方法。P（t）＜0，减小常规电源功率、增加主动性负荷功率；失衡功率P（t）＞0，增加常规电源功率、减小主动性负荷功率。采用消纳法要求电网拥有足够的常规电源、主动性负荷容量和响应速度。
如果以火力发电为主的传统电源，需要解决大容量安装与节能减排的矛盾。主动负载相关的负载形式，如电动车辆充电装置，依赖于有效需求侧管理，大容量有源负载是很难的。
传统电源以水电为主，碳排放量不大，响应速度快。例如，丹麦电网依靠芬兰、挪威和德国等邻国丰富的水电来抑制本国风电的电力不确定性。当电源不足时，应使用负载资源。涉及到许多复杂的因素。URP的比例越大，方案越复杂。
1.1.3储纳法
储纳法是利用储能设施接纳UREP功率的方法。失衡功率P(t)＜0是储能状态，将多余电能存储；失衡功率P(t)＞0是发电状态，将存储的能量转换为电源功率，弥补发电功率的不足。
采用储纳法要求储能设施具有足够的功率容量和能量容量。储能设施没有碳排放，完备的储纳过程不依赖常规电源，不依赖主动性负荷，响应速度快，是可再生能源电网解决失衡功率问题的有效手段。凡有助消除失衡功率P(t)、避免UREP功率损失的方法都是消纳手段。为区别于储纳法，本文中消纳法指基于常规电源和主动性负荷的方法。储能设施容量不足时，须采取储纳、消纳相结合的方法。
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1.2储纳运行机制
发电计划是一个分三步的电力平衡过程：第一步是日提前发电计划，电力平衡负荷是日提前预测值；第二步是实时发电计划，调整供电，平衡实时负荷之间的差异；第三步是自动发电控制，自动发电。控制装置自动平衡实际负载与实时预测值之间的差值。
仓储运行机制由提前调度、实时调度和自动生成三个环节组成。它平衡了等效负荷功率的日预测值、实时预测值与日超预测值的差以及实际值与实时预测值的差。抽水蓄能电站当前调度周期内的累积不平衡能量在下一个调度周期内得到平衡。
2日前发电计划
可再生能源电网的日调度是基于UREP和负荷功率预测值来安排常规机组的运行状态的。与高精度负荷预测相比，UREP电力预测精度较低，场景模糊，但能反映电网运行状况。
我们需要为将来的调度安排备件。根据储备容量调整电力的可预测性分为波动储备和不确定性储备。波动储备旨在实现调峰填谷，尽量调用常规电源；不确定性储备旨在处理预测误差，优先调用抽水蓄能电站。
在可再生能源电网的实时调度中，日前UREP功率预测误差较大，实时调度的作用突出。UREP发电的实时预测相对精确，因此自动发电控制装置的功率较小，不平衡功率的主要部分由储能设备平衡。抽水蓄能电站具有抽水蓄能和抽水蓄能功能，容量有限，应优先考虑实时发电规划。在实时调度过程中，优先考虑抽水蓄能电站平衡当量负荷的实时预测值与前一天的预测值之间的偏差，采用常规能源，同时兼顾风力抛弃和卸载。
3实时调度
在可再生能源电网中，UREP日提前功率预测误差较大，突出了实时调度功能。UREP发电的实时预测相对精确，因此自动发电控制装置的功率较小，不平衡功率的主要部分由储能设备平衡。抽水蓄能电站具有抽水蓄能功能，容量有限，应优先考虑实时发电规划。
在实时调度过程中，优先考虑抽水蓄能电站平衡，当量负荷的实时预测值与前一天的预测值之间的偏差，采用常规能源，同时兼顾风力抛弃和卸载。实时调度的目标函数与日前调度目标函数一致。在约束条件中，确定了火电机组的运行状态，保留了输出的上、下限约束，增加了抽水蓄能电站功率和蓄能能力的运行约束。
4风电上网功率稳定性评价指标
风能是一种典型的不确定可再生能源。以风力发电为例，提出了风力发电系统的电力稳定性评价指标。风能的自然属性决定了电网规划电力与自然电力之间必然存在偏差，即不平衡电力。风电场规划并网发电能否如期完成、常规机组和抽水蓄能电站是否需要备用、备用足够时是否会发生风力抛弃和卸载等都是评价内容。
5结论
在抽水蓄能电站实时调度过程中，蓄能调度策略能有效地降低容量有限的抽水蓄能电站的不确定功率，减少常规发电功率的调整。它使UREP网络功率更加稳定，尤其适用于抽水蓄能电站建设规模有限的地区。从抽水蓄能电站容量的灵敏度分析可以看出，当抽水蓄能电站容量足够时，抽水蓄能电站可以用来优化三级功率平衡过程的运行。除了补偿不平衡功率外，还可以有效地降低火电机组的运行成本。
参考文献
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论文作者:甲巴洛珠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
标签：功率论文; 电网论文; 电站论文; 负荷论文; 实时论文; 电源论文; 可再生能源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;