上海交通大學電氣工程系、中國電力科學研究院的研究人員吳巍、汪可友、李國傑等， 在2018年第3期《電工技術學報》上撰文， 基於日前風電功率點預測的傳統調度方法沒有充分地考慮風電不確定性， 難以有效挖掘電熱聯合系統的風電消納能力。
該文提出提升風電消納區間的魯棒機組組合優化方法。 基於可用風電功率區間， 構建有效的風電功率允許出力區間。 基於仿射策略， 考慮供熱機組電熱耦合等約束， 建立魯棒機組組合模型， 優化風電消納區間， 對於風電消納區間內任意可能的風電波動，
所建模型可轉換為混合整數線性規劃進行求解。 最後， 在修改的IEEE 39節點系統上進行測試， 並與傳統調度方法對比， 驗證了所提方法的有效性。
國家能源局發佈的《2015年度全國可再生能源電力發展監測評價的通報》[1]中提出， 我國發生棄風的省份大多在“三北”地區， 其中， 吉林省棄風率高達32%， 在冬季供暖期時棄風尤為嚴重， 安全運行前提下的並網消納已成為我國風電發展的瓶頸[2]。
目前， 日前風電功率點預測仍有較大誤差， 如果直接加以使用， 難以保障系統的安全運行以及最優的風電消納能力。 因而， 需要充分考慮風電的不確定性， 挖掘電熱聯合系統的調節能力， 安全合理地安排機組啟停計畫以盡可能消納風電[3-6]。
文獻[7]考慮抽凝式和背壓式供熱機組出力特性， 建立了電熱聯合系統滾動調度模型。 文獻[8]配置儲熱以解耦供熱機組的“以熱定電”約束， 提高供熱機組調峰能力， 並考慮碳捕集電廠調峰深度和調峰回應速度的優勢， 實現了風電消納、煤耗成本和碳排放量的多目標優化。
文獻[9]考慮區域供熱管網的儲熱特性和時滯性， 解除了供熱出力和熱負荷之間的暫態平衡約束， 增加了供熱機組熱電聯產運行的靈活性。 對於含供熱機組的電熱聯合系統， 現有文獻多集中於確定性的優化[7-9]， 鮮有文獻進行不確定環境下的魯棒優化。
對於不含供熱機組的魯棒機組組合問題， 文獻[10]通過縮小風電多面體不確定集合實現棄風措施，
文獻[11]在文獻[10]的基礎上， 考慮了集合外可能存在的棄風和切負荷導致的運行損失， 以此度量風險。 模型中限定了風險閾值， 調整不確定集合， 以最小化運行成本。 其中， 風險閾值決定了模型是否有解， 如何確定該閾值是一個關鍵點。 此外， 模型求解時， 對偶轉換引入的雙線性項導致模型求解極為耗時。
文獻[12]採用區間不確定集合描述了可用風電功率， 考慮棄風作為調節手段， 以日內再調度時無切負荷為前提， 對第一階段基準場景下的運行成本進行了優化。
綜上， 文獻[10-12]把棄風作為保障模型有解、提升系統運行經濟性的措施， 重點在於運行的經濟性， 未對風電消納區間進行優化。
考慮到國家能源局的清潔能源優先上網政策要求[13]， 本文著重對風電消納區間進行優化， 以盡可能地消納風電。 基於模型求解速度的考慮， 使用仿射可調魯棒優化（AffinelyAdjustable Robust Optimization, AARO）方法[14]開展相關研究工作。
文獻[15]優化供熱機組供熱和發電計畫以滿足供熱需求， 並最大化供熱電廠收益，
文獻[17]提出AARO區間經濟調度以使風電允許出力區間最大。 其預先設定了仿射策略中的調節係數， 且沒有給出設定的依據， 調節靈活性受限。 不預設調節係數， 可以實現更高的調節靈活性[18]。 但不同于即時調度的單時段問題[18]， 機組組合為多時段問題， 且含機組啟停整數變數。 此方法直接應用於日前發電計畫中， 會引入大量非凸的雙線性項， 所建模型難以求解。
針對上述問題， 本文提出了提升風電消納區間的電熱聯合系統魯棒機組組合優化方法。 首先，基於可用風電功率區間，構建風電消納區間，即風電允許出力區間。然後，充分考慮熱電聯產機組的調峰能力，即熱電聯產（Combined Heatand Power, CHP）機組在電熱耦合約束下的輸出功率調節能力，基於仿射策略，構建電熱聯合系統的魯棒機組組合模型。該模型優化機組啟停計畫以最大化風電消納區間，並保障對於風電允許出力區間內的任意風電功率波動，再調度策略的可行性。最後，所建模型轉換為混合整數線性優化模型進行求解。
圖1 CHP機組運行可行域
結論本文提出了提升風電消納區間的魯棒機組組合優化方法。該方法基於可用風電功率區間，構建有效的風電功率允許出力區間。基於仿射策略，考慮供熱機組的電熱耦合等約束，構建電熱聯合系統的魯棒機組組合模型，以最大化風電消納區間。所建模型最終轉換為混合整數線性規劃模型求解。
模擬算例表明：
1）當熱負荷較重時，在再調度中調整供熱機組供熱功率，能夠提升風電消納，但提升有限。
2）相比于傳統的確定性優化方法，所提方法考慮了風電不確定資訊，充分挖掘了機組的調節能力，可以有效提升風電消納區間上限8.5%。
3）依據最小技術出力得到的風電消納區間偏樂觀，且部分區間無效。
首先，基於可用風電功率區間，構建風電消納區間，即風電允許出力區間。然後，充分考慮熱電聯產機組的調峰能力，即熱電聯產（Combined Heatand Power, CHP）機組在電熱耦合約束下的輸出功率調節能力，基於仿射策略，構建電熱聯合系統的魯棒機組組合模型。該模型優化機組啟停計畫以最大化風電消納區間，並保障對於風電允許出力區間內的任意風電功率波動，再調度策略的可行性。最後，所建模型轉換為混合整數線性優化模型進行求解。
圖1 CHP機組運行可行域
結論本文提出了提升風電消納區間的魯棒機組組合優化方法。該方法基於可用風電功率區間，構建有效的風電功率允許出力區間。基於仿射策略，考慮供熱機組的電熱耦合等約束，構建電熱聯合系統的魯棒機組組合模型，以最大化風電消納區間。所建模型最終轉換為混合整數線性規劃模型求解。
模擬算例表明：
1）當熱負荷較重時，在再調度中調整供熱機組供熱功率，能夠提升風電消納，但提升有限。
2）相比于傳統的確定性優化方法，所提方法考慮了風電不確定資訊，充分挖掘了機組的調節能力，可以有效提升風電消納區間上限8.5%。
3）依據最小技術出力得到的風電消納區間偏樂觀，且部分區間無效。