摘要
近年来，得到大力发展的光伏发电与风力发电并网后因其自身固有的出力波动性与随机性严重威胁着电网安全。在当今“碳中和”的战略背景下，光热电站因其具有良好的储热调峰特性而逐渐在新能源调度领域崭露头角。为了研究日前阶段风电、光伏发电预测出力误差与需求负荷预测误差对联合系统日内调度的影响及评估光热发电系统在日内阶段平衡日前预测误差所发挥的作用，本文借助SolarPILOT和Matlab软件，针对光伏发电、风电及塔式光热电站进行物理建模，以不同光伏发电、风电出力与需求负荷的场景组合为基础，主要研究了联合系统在日前-日内阶段所执行调度策略的不同会对其自身调节能力、系统经济性以及安全性等方面所造成的影响。 首先阐述并搭建了光伏、风机及塔式光热电站的物理模型，其中特别介绍了塔式光热电站基本工作原理及其内部能量流动模型，并且根据光伏发电和风电预测出力误差与需求负荷预测误差所满足的概率密度函数，通过拉丁超立方抽样的方法得到8000个样本数据，最后利用基于群体智能优化的K-means聚类算法对样本集进行聚类，得到了3组具有代表性的场景集。 接着构建出含塔式光热电站的风光火联合系统模型，并提出了相应的日前-日内运行调度框架，分别明确了日前、日内运行调度阶段的优化目标函数及各项物理运行约束，详细阐述了联合系统在进行日前-日内优化调度时的模型求解方法。 最后对联合系统的日前调度模型和日内调度模型分别进行求解，解释并说明了联合系统在日前阶段和日内阶段所执行策略的不同最终会导致联合系统在系统安全性和经济性方面表现各异的原因。 日前阶段，部分风光出力直接上网的联合系统在日前阶段的运行成本比风光出力全部上网的要高281183元，其中因弃风弃光所造成的惩罚费用占比达到56.7％，这正是因为选择部分风光出力直接上网的联合系统未对弃风弃光量做出限制，而对弃风弃光量做出明确限制又取决于联合系统所在地区的气候变化及需求负荷变化。选择部分风光出力直接上网的联合系统的蓄热量在绝大多数时间都多于风光出力直接上网的联合系统，充足的蓄热量可以保证联合系统灵活调用CSP光热电站进行“削峰填谷”，使得联合系统具有足够的灵活性和安全性。 日内阶段，当日内实时出力-负荷曲线与日前预测偏差不大时，选择风光出力全部上网的联合系统在日内阶段未进行滚动优化，其日内调节成本相比于日内进行滚动优化的联合系统节省了58764.9元，但其出现了17.9MW的负荷缺口，未进行滚动优化的联合系统在系统安全性方面表现较差;对于日内调度阶段都采用滚动优化的联合系统，无论日内实际出力-负荷曲线与日前预测偏差多少，选择风光出力全部上网的联合系统在日前、日内调度阶段的成本费用都要远远低于选择部分风光出力直接上网的联合系统，但是当日内实际出力-负荷曲线与日前预测偏差较大时，选择风光出力全部上网的联合系统在日内阶段因其净负荷曲线波动太大而产生了6.1MW的负荷缺口，而可以选择部分风光出力直接上网的联合系统因为有了更多的选择性而可以灵活调节系统的各个部分出力，从而在系统安全性和灵活性方面表现更优。
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