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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了一种考虑时空相关性的海上风电集群分布鲁棒优化调度方法，包括：输入海上风电场风速数据，采用KL散度度量风速实际联合概率分布与统计参考联合概率分布之间的距离，构建数据驱动的考虑同一集群内多个风电场风速之间时空相关性的模糊集；根据所述模糊集来建立经多端VSC‑HVDC并网的海上风电集群两阶段分布鲁棒优化调度模型；对所述优化调度模型进行求解，并将结果输出。本发明通过采用联合概率分布来反映风电场相邻时段风速之间的相关性和集群内多个邻近风电场风速之间的相关性。针对所建立的优化调度模型，提出了一种新颖的、高效的分布鲁棒优化调度求解算法，在保持准确性的前提下，该算法比CCG算法具有更高的计算效率，满足实际调度的要求。

主权项：1.一种考虑时空相关性的海上风电集群分布鲁棒优化调度方法，其特征在于，包括：输入海上风电场风速数据，采用KL散度度量风速实际联合概率分布与统计参考联合概率分布之间的距离，构建数据驱动的考虑同一集群内多个风电场风速之间时空相关性的模糊集；根据所述模糊集来建立经多端VSC-HVDC并网的海上风电集群两阶段分布鲁棒优化调度模型，第一阶段在最恶劣的风速概率分布下对风机启停计划进行优化，得到最优的风机启停组合，第二阶段优化风机的有功出力，在风机启停状态给定情况下，求取使运行成本的期望值最大的最恶劣风速概率分布；对所述优化调度模型进行求解，并将结果输出；所述模糊集通过如下方式构建：对于任意相邻时段的多个风电场的风速，利用历史数据驱动生成相关的多维联合分布；假设向量vt表示时段t中M个风电场的风速，即vt＝v1,t,...,vm,t,...,vM,t，其中vm,t为风电场m在时段t的风速；则时段t的M个风电场风速的M维离散型联合分布pv1,t,...,vm,t,...,vM,t表示为时段t和时段t+1的M个风电场风速的2M维离散型联合分布表示为pvt,vt+1，则构建基于KL散度距离的联合概率分布模糊集如式1： 式中，p0表示对应的参考联合概率分布，可由大量历史数据驱动得到；DKL{pvt,vt+1||p0vt,vt+1}表示联合概率分布pvt,vt+1和p0vt,vt+1之间的KL散度距离；pt,t+1,l和p0t,t+1,l分别为真实分布pvt,vt+1和参考分布p0vt,vt+1的第l个离散场景的概率值；Nt,t+1是联合分布pvt,vt+1的离散取值场景总数；λ为KL散度阈值；统计筛选每时段多风电场间的风速联合概率分布和各个风电场每两个相邻时段的风速联合概率分布的样本空间，以ΩMt、Ωmt,t+1分别表示t时段M个风电场的风速联合概率分布pvt、风电场m时段t和t+1的风速联合概率分布pvm,t,vm,t+1筛选后的样本空间，则联合概率分布pvt,vt+1经过筛选后的样本空间的元素v1,t,...,vm,t,...,vM,t,v1,t+1,...,vm,t+1,...,vM,t+1需满足： 若已知邻近多风电场相邻两时段风速联合分布概率分布pvt,vt+1，则时段t、t+1邻近多风电场风速联合概率分布根据边缘分布律分别求得： 式中，分别是时段t、t+1内多风电场风速联合概率分布的第s个离散场景的概率值；At,l,s为两时段联合概率分布pvt,vt+1与单时段联合概率分布的关联系数，当pvt,vt+1中的第l个离散场景对应中的第s个离散场景时,At,l,s取1，否则取0；At+1,l,s为两时段联合分布pvt,vt+1与单时段联合分布的关联系数，取值与At,l,s类似；式5-6保持了每个时段邻近多个风电场的风速联合概率分布在每个高维联合概率分布pvt,vt+1中的一致性；所述优化调度模型的目标函数为： 式中，x表示第一阶段的启停变量，第二阶段变量由风速p和风电机组的出力y表示；E·表示期望运算；T为总调度时段数；Ng为集群内风机的总数量；ag,bg,cg,dg分别表示风机g的开机成本系数、停机成本系数、运行成本系数和闲置成本系数；Ig,t表示在时段t风机g的运行状态变量，取“10”表示风机运行停运；zg,t为在时段t内风机g的启动变量，取“1”表示风机启动，否则取“0”；ug,t为在时段t内风机g的停机变量，取“1”表示风机停机，否则取“0”；考虑到风速概率分布是离散型的，由模糊集的联合概率分布得到期望的计算公式： 式中，和分别是在时段1和T多风场联合概率分布和的第s个离散概率值，由式5-6求得，N1和NT分别是和样本空间的场景总数，而Nt是样本空间的场景总数；Qyt,s,vt包括pvt中第s个离散场景对应的发电偏差惩罚费用和网损费用，C1和C2分别是发电偏差惩罚费用系数和网损费用系数；P∑,t,s为风电集群在时段t场景s下的净有功输出；Pd,t为电网调度中心下发给风电集群的有功调度计划值；ΩE为集群中的支路集合；rij为支路ij的电阻值；为在时段t场景s下流经线路ij的电流平方值。

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