天然气发动机的精确点火优化控制策略研究.docx

摘要

针对沿海地区海上风电入网给电力系统安全稳定运行带来的挑战，提出一种海上风电与可变速海水

抽水蓄能电站联合运行系统多时间尺度优化调度方法。首先，基于海上风电特性的研究建立了弹性

电价优化模型。其次，日前阶段以运行成本最小为目标、以运行安全为约束，协调优化海蓄机组的

出力；实时阶段基于海上风电超短期预测修正海蓄出力，减小联络线功率波动。该方法以不同时间

尺度的预测数据为基础，通过层层递进滚动优化的方式，兼顾安全稳定与经济效益的同时提高了风

电外送能力。以实际海上风电场为算例，验证了所提方法的可行性和有效性。

Abstract

In view of the challenges of offshore wind power to the safe and stable operation of

storage units is optimized. In the real-time stage, based on the ultra short-term

prediction of offshore wind power, the operation schedule of seawater pumped

storage is adjusted to reduce the power fluctuation of the transmission line. Based

on the predicted data of different time scales, this method improves the wind power

transmission capacity while taking into account the safety and stability and

economic benefits through progressive rolling optimization. By taking an actual

offshore wind farm as an example, the feasibility and effectiveness of the proposed

method are verified in this article.

译

关键词

［ 1］

。现阶段对风电的研究主要集中在陆地，海上风电虽然起步晚，但其具有潜在的高产能特性以

及环境友好性。随着技术的进步与工业需求的增加，海上风电场装机容量迅速上升，2030 年，北

欧规划新建的海上风电场规模将达到 45 GW

［ 2］

。海上风电出力的波动性与不确定性给沿海电网的

调度运行带来了巨大挑战。配置储能设备是一种可行的方案，当前已有的储能系统中，抽水蓄能的

容量 占 99%以上 ，其次是压 缩空气储能 、电池存储 、氢能储 能 等

［ 3 ］

。相 对于传统 抽 水蓄能机 组 ，

可变速海水抽水蓄能机组具有功率响应更快、调节范围更广、运行效率更高等优点，以海洋为下水

库，水资源取之不尽，降低了总建设成本。探索海上风电与可变速海水抽水蓄能联合运行的有效调

减少净负荷峰谷差。根据预测精度随时间缩短而提高的特点，有学者引入多时间尺度优化调度方法，

对含有可再生能源电力系统运行的影响有巨大潜力。文献［7］以挪威 3 个改造的变速抽蓄电站为

例，建立年-日 2 个时间尺度的优化模型，平滑处理欧洲北海海上风电输出的波动。文献［8］以常

规机组为备用，以抽蓄机组平衡预测误差，建立含可再生能源与抽水蓄能电站的日前-实时调度模

型。文献［9，10］通过需求响应资源为解决风电不确定性提供了新方法，发电侧考虑了常规机组

和快速启停机组，建立日前-日内-实时 3 种时间尺度的滚动调度模型。

传统抽蓄电站 易受自然 环境、气 候因素的 影响，而 近海地区 具备建设 海蓄电站 的优越条 件。文献

［11］针对含风/光/海水抽蓄的海岛微网系统，计及可时移负荷响应参与度，采用双层调度策略，

优化配置与运行。文献［12］从经济角度分析了海蓄电站提供辅助服务可能会给爱尔兰电网带来收

益。文献［13］针对含海水抽蓄与柔性负荷的主动配电网，提出一种计及总运行成本与预测误差的

弹性电价机制，结合多时间尺度优化调度方法，协调海蓄电站出力，对解决当前风电外送问题具有

显著价值。

本文针对海岛微电网并网系统，建立了海上风电和海蓄联合运行的多时间尺度优化调度模型，制定

以海上风电主导的电价制定方法，进一步提出日前-实时 2 个时间尺度的调度策略。基于海上风电

与海岛负荷的短期、超短期预测曲线，协调海蓄与弹性负荷的出力水平，最大化消纳海上风电的同

时提高经济收益。算例分析验证了所提方案的可行性和有效性。

1 海上风电特性

海上风电输出特性的研究是优化调度的基础。文献［16］对比了广东地区海上风力资源与甘肃风电，

结果显示海上风电场整体出力水平较高，设备利用小时数也高于陆上风电。同时，统计表明

［ 17］

，

白天，具有明显的反调峰特性，图 2 所示的典型周风力发电曲线也体现出这一特征，且不同天的风

力发电波动变化较大。因此，对海上风电进行协调优化调度显得尤为重要。

2 系统建模