[00122822]适应大规模清洁能源消纳及减排要求的短期发电调度关键技术研究与应用

一、课题来源与背景 课题来源：自选课题。 随着大量清洁能源接入电网,其不确定性的特点使发电调度计划安排困难,难以全额消纳清洁能源,这就要求发电调度计划编制方法必须提高灵活性和兼容性水平,促进各类机组间的协同配合能力,提高清洁能源消纳水平。同时,为降低大气污染,促进节能减排,除保证清洁电源出力外,也应使燃煤机组运行在环保装置能够有效开启的出力范围内,降低其排放水平。本项目针对大规模清洁能源接入和节能减排的突出问题,研究适应大规模清洁能源消纳及减排要求的短期发电调度关键技术,建立短期发电调度递进协同优化体系,从而实现短期发电计划在SCUC实用化、SCED灵活优化策略、多周期滚动优化、多维度评估分析等方面的提升。 二、技术原理及性能指标 本项目结合最优化理论、概率分析方法、数值分析等理论开展研究： 1.通过日前发电计划、日内发电计划、实时发电计划数据流有效衔接及优化方式的有机配合,提出日前、日内、实时及自动发电控制的精细化递进协调策略,提高联络线CPS指标水平。 2. 综合考虑燃气和抽蓄机组的运行特性、燃煤机组的脱硝限值及各类机组的运行约束和系统平衡约束,建立基于电力电量错时寻优方法的快速启停电源协同调度模型,实现含燃气、抽蓄、水电、风电、光伏、核电和燃煤机组的安全经济调度。 3.日内及实时发电计划优化分为两阶段配合,第一阶段实现多种分解策略规则的负荷调整,第二阶段实现对安全约束和计划平滑性的再调整,实现优化过程的安全控制和算法多规则灵活选择。 4.建立指标体系对影响计划编制的外围数据进行辨识及安全闭锁,通过概率化分析方法对机组发电计划执行偏差、可再生能源预测偏差和负荷预测偏差进行分析,综合评估其对计划编制的影响,提高发电计划编制的鲁棒性。 5. 研究线性外推、模糊聚类、灰色关联度、智能算法等负荷预测算法,可根据不同时段预测效果智能选取最优在线算法。通过选取相似日或修改相似日曲线的方式,达到控制预测结果的目的。 6. 建立灵活高效的网厂互动,实现省调用户与电厂地调用户交互信息,以支撑其他调度计划类应用模块或者业务流程,分为数据申报与信息发布两部分。系统以web网站形式实现,接入调度数据网的终端机被给予可信授权后能够访问该系统。 7.在建立发电计划评估体系及系统时,遵循由整体到细节的思想。首先分析系统级的高层次信息,而后逐步聚焦到相关的具体细节信息。分为用作发电计划预分析评估的事前评估指标与用作发电计划后分析评估的事后评估指标。 三、技术的创造性与先进性 我国已在安全约束机组组合方面取得了一些研究成果,在计算速度和收敛性方面初步满足实用化要求,但是还没有专门研究燃气机组、抽蓄联合机组组合优化问题,本项目研究将抽水蓄能和燃气机组以安全约束机组组合的方式纳入现有日前计划编制流程。 短期发电计划优化策略研究很多,现有的多目标优化算法的应用提高了发电计划编制的自动化水平,为了提高优化的灵活性和适用性,提出了分阶段可灵活组合优化规则的优化策略,开发了考虑环保约束的新算法,丰富调节手段,采用预先故障排除技术,建立发电计划数据源质量分析体系,并设计相关的安全闭锁机制,实现对编制过程的多角度监视功能。 清洁能源与传统能源协同优化方面,不仅要依靠提高预测准确性、提高滚动计算频率等去提高清洁能源消纳水平,并且此基础上,本项目研究将机组计划执行偏差和清洁能源预测偏差引入计划编制进行反馈修正,通过概率性分析归纳方法,形成反馈信息反向传导至后续计划编制,提高编制计划的可执行性水平。 超短期负荷预测研究在完善现有的成熟的线性外推算法之外,研发新的智能算法,并根据这些算法的预测效果智能选取预测算法,开发预测时间更长的扩展超短期系统/母线负荷预测,可以提供至当日24点的系统/母线预测值。 发电计划评估研究方面,相对于以前研究工作中只针对单一风险点进行评估的方式,本项目利用“整体-局部-关联因素”方法进行风险成因分析,研究建立关联的链条式的全面的发电计划前评估和后评估评估机制,提出全面评价发电计划各维度协调优化程度的指标体系。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性： 本项目研究成果适用于各网、省级调度机构,为国家电网公司整个调度计划工作树立了良好的示范作用,所取得的宝贵经验具有广泛实用推广意义。 五、应用情况及存在的问题 该系统为短期发电调度工作提供了强有力的技术保证,整体提高了计划编制的稳定性、可操作性,使计划编制时功能更加全面调节手段更加灵活,对提高清洁能源消纳能力和减排水平效益明显,并分别在在计划编制前、编制过程中、计划编制后提高了风险控制能力,有效降低了计划编制的安全风险。系统的应用提高了电网调度计划的精益化、精细化管理水平。 目前,已在福建、天津、青海、黑龙江、湖南、四川、东北、华中等电网得到应用。