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风电变流技术
★ 5.0
台风条件下含大规模海上风电的电力系统调度策略:一种两阶段样本鲁棒优化方法
Dispatch Strategy for the Power System With Large Offshore Wind Power Integration Under a Typhoon: A Two-Stage Sample Robust Optimization Approach
| 作者 | Jinhua He · Zechun Hu · Yang Liu · Zhiyuan Bao · Yu Zhu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 台风 电力系统 海上风电 样本鲁棒优化 机组组合 |
语言:
中文摘要
台风作为极端天气事件,对电力系统的安全稳定运行构成重大威胁,尤其是那些接入大型海上风电场的电力系统。台风期间对电力系统的影响往往十分严重且难以预测。鉴于获取台风条件下风力发电数据存在挑战,本文利用台风的气压和风场模型,结合蒙特卡罗模拟,生成实时风电数据样本。随后,采用两阶段样本鲁棒优化(SRO)模型来解决大规模海上风电接入电力系统的机组组合(UC)问题。该模型将两阶段样本平均近似(SAA)与鲁棒优化原理相结合,确保了渐近最优性和强大的样本外性能。为处理决策中的非预见性问题,采用隐式决策规则指导火电出力,与线性决策规则相比,显著降低了保守性。此外,还实施了实用策略以提高计算效率,便于应用于更大规模的电力系统。仿真结果证实了所提出模型和方法的有效性。
English Abstract
Typhoons, as extreme weather events, pose significant threats to the safe and stable operation of power systems, especially those integrating large offshore wind farms. The impact on power systems during typhoons is often severe and unpredictable. Given the challenges in accessing wind power generation data under typhoon conditions, this paper utilizes the barometric pressure and wind field models of typhoons, integrated with Monte Carlo simulation, to generate real-time wind power data samples. Subsequently, a two-stage Sample Robust Optimization (SRO) model is employed to address the unit commitment (UC) problem in power systems with substantial offshore wind power integration. This model combines the two-stage Sample Average Approximation (SAA) with robust optimization principles, ensuring both asymptotic optimality and strong out-of-sample performance. To manage non-anticipativity in decision-making, an implicit decision rule guides thermal power output, significantly reducing conservatism compared to linear decision rules. Furthermore, practical strategies are implemented to enhance computational efficiency, facilitating application to larger-scale power systems. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed model and method.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的台风条件下海上风电调度优化方法具有重要的战略参考价值。随着我国海上风电装机规模快速增长,极端天气下的电网安全稳定运行已成为新能源并网领域的核心挑战,这与阳光电源在储能系统集成、新能源电站解决方案等业务板块高度契合。
论文采用的两阶段样本鲁棒优化方法为应对极端天气的不确定性提供了创新思路。其核心价值在于:一是通过气压场和风场模型结合蒙特卡洛模拟生成台风场景样本,突破了极端工况下历史数据匮乏的瓶颈;二是隐式决策规则相比传统线性决策规则显著降低了保守性,这意味着在保证安全的前提下可提升新能源消纳率。对于阳光电源而言,该方法可直接应用于储能系统的能量管理策略优化,特别是在沿海地区的风光储一体化项目中,通过更精准的预测性调度减少弃风弃光损失。
技术成熟度方面,该方法在理论层面较为完善,但工程化应用仍面临挑战。关键难点包括:实时气象数据获取与模型耦合的响应速度、大规模场景下的计算效率、以及与现有能量管理系统(EMS)的集成适配性。然而,这也为阳光电源带来技术机遇——可基于自身在iSolarCloud智慧能源管理平台的数据积累和算法优势,开发面向极端天气的专用调度模块,形成差异化竞争力。特别是在海上风电配储项目中,集成该类预测性调度算法的储能系统将显著提升系统价值,符合电网对灵活性资源的迫切需求。