可再生能源发电目标约束下的山东省电力规划模型

推进可再生能源发展,发挥其在优化能源结构、促进节能减排等方面的重要作用,是当前电力规划的关键。将耦合两阶段随机规划和随机鲁棒规划方法,分3种情景设定可再生能源发电目标,以系统总成本最小为目标函数,以电力供需、机组扩容、污染物排放等为约束条件建立了可再生能源发电目标约束下的山东省电力规划模型,并得到了符合山东省电力系统特点的电力生产、电力调入和机组扩容优化方案,为山东省电力系统发展提供决策支持。     

污染物控制及可再生能源发电目标约束下的乌鲁木齐市电力结构规划模型

基于污染物控制和可再生能源发电目标条件下的电力系统结构研究对于促进电力系统节能减排,优化电力系统结构有重要意义。针对模糊随机参数规划,分别以不同污染物控制程度和不同可再生能源发电比例为多个情景,以系统成本为模型目标,以电力供需平衡、扩容限制等为约束,分别建立污染物控制及可再生能源发电目标约束下的乌鲁木齐市电力结构规划模型,并得到不同情景下的规划发电量。结果表明,未来燃煤为主的发电格局基本不变,可再生能源有待进一步推进。研究成果可为乌鲁木齐市电力系统规划提供决策支持。     

跨区域电力交易环境下的可再生—传统电源协调规划研究

我国能源资源与需求呈逆向分布,各地区可再生能源和传统发电能源分布也不均匀,而跨区域电力交易可调动不同区域间的资源优势,实现发电能源的优化配置,为此研究跨区域交易背景下的电源规划具有重要的现实意义。以总成本最小化为目标,综合考虑地区发电资源储量与承载能力、发电资源环境效益、技术成本以及跨区域输电成本等条件,以资源储量、电量平衡等条件为约束,构建了可再生—传统电源协调规划模型,并针对不同的跨区域电力交易政策情景,运用混沌和声搜索算法对一个包含10个地区的电力系统进行模拟,验证了模型的合理性和先进性。     

区域多能源电网可再生能源发电容量规划及投资收益优化模型

针对地区型多种能源形式接入的区域电网,研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他多能源形式协调优化及可再生能源发电设备运行效益问题。以高比例风力发电、光伏发电、固体蓄热式电锅炉、电制天然气、燃气储能、热力储能系统构成的区域多能源系统模型研究为基础,提出基于不同调度时间尺度的区域可再生能源发电容量规划和投资效益优化模型。首先,研究区域电网内多能源供能、传输和负荷设备的能源供给和消耗特性,建立基于高比例可再生能源发电不确定性的多能源电网功率平衡模型;其次,研究大规模可再生能源不确定性、动态电价响应、系统运行状态的约束模型,建立区域可再生能源容量配置与收益多目标优化模型及其求解方法;最后,利用东北某地区多能源电网实际运行数据,建立可再生能源发电容量规划及投资收益优化仿真模型。仿真结果表明,文章所建立的可再生能源容量和效益优化模型,能够在保证较高投资效益的前提下,实现较小的可再生能源容量配置。     

基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础,没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇,建立电量消纳优先次序,以充分体现各电源的价值;然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数,分别考虑各电源簇的运行约束,建立电力系统中长期电力电量平衡模型,并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中,模型外层为电源多目标优化配置,采用多目标规划-几何模型（MODM-GMM）算法求解;模型内层为电源发电能力计算,采用逐步优化-增量动态规划（POA-SIDP）算法求解。最后,将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性,并有效利用系统内的可再生能源,促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。     

计及风险评估的含分布式发电并网的主动配电网规划方法

含分布式发电并网的主动配电网作为智能电网的发展方向,其规划方法是一门重要课题。文章针对包含风力发电、光伏发电、可控微电源和储能设备并网的主动配电网规划问题,计及系统运行风险评估建立其优化规划模型。以主动配电网内设备配置容量为优化控制变量,分别以系统综合规划成本最小、系统运行风险指标最低为子目标,将权重系数转化为单目标函数,建立计及系统运行风险评估的主动配电网多目标规划模型。最后通过仿真算例表明,由主动配电网规划模型规划得到的配电网兼顾了经济性和可靠性,而更适用于实际运行情况,能够在减少系统规划成本的前提下,充分降低运行风险指标。     

水库群系统分析的一个数学规划模型

本文为树枝状水库群的系统分析和优化运行建立了以水量守恒方程为约束条件,以发电效益为目标函数的数学规划模型;讨论了模型在水资源系统规划与电力生产系统运行中的应用;为数值解的方便,还给出了模型的等价的动态规划形式和非线性网络规划形式。     

基于标准化矩阵模型的综合能源系统优化方法

针对集成能源系统的优化问题,提出一种标准化的集成能源系统矩阵建模方法并建立了综合能量系统的线性规划模型。在此基础上,实现了综合能源系统的结构优化、设计优化和运行优化。以综合能源效率为目标函数,建立了系统结构优化的数学模型,对区域综合能源系统进行优化结构规划。在满足区域用户总冷、热、电需求的基础上,提出了对同一类型的能量转换设备选择两种或两种以上设备并联运行的建议,进一步提高系统的综合能效和可靠性。针对区域综合能源系统运行优化,以运维成本为目标函数,对区域综合能源系统进行优化运行规划,优化各设备单元的小时运行策略。     

考虑绿色证书的可再生能源跨区消纳竞价优化方法

绿色证书交易机制作为一种支撑可再生能源跨区消纳的电力交易新政策,受到越来越多的关注。在该政策下,以各发电商及电力交易中心的利益最优为目标,同时考虑输电线路容量约束、火电机组爬坡约束等条件,提出了基于非合作博弈的双层优化模型。其中,发电商位于优化模型上层,通过与其他发电商进行非合作博弈,确定最优报价以获得最大利润;电力交易中心位于优化模型下层,根据各发电商的报价进行市场出清,从而使购电成本最低。算例仿真分析结果表明,所构建的非合作博弈双层优化模型既可促进可再生能源消纳,又可显著提高发电商收益。     

基于双层规划的电力生产与水资源管理耦合模型研究

火力发电作为耗能和耗水大户,对经济发展和环境保护具有重要影响,因此综合管理能源与水资源逐渐成为电力系统规划所关注的焦点。在兼顾经济因素和节水要求的前提下,采用双层规划方法对新疆巴州火电生产与水资源管理进行综合优化,其中上层模块以电力生产所需水量为目标,下层模块以电力生产管理经济成本为目标。通过对比双层和单层模型的优化结果,获得在节水降本前提下的电力生产、扩容方案、发电耗水及污染排放的最优方案。     

考虑季节性储氢的区域能源系统优化模型

为全面评估新能源、季节性储氢等重大因素对区域能源系统规划的影响,缓解能源供应的季节性矛盾,提出一种考虑季节性储氢的区域能源系统优化模型。首先,根据新能源发电出力的历史数据,运用K-means聚类方法生成典型出力场景,并引入一定置信水平下的极限场景保证模型的鲁棒性;然后,考虑电制氢、季节性储氢等能源技术,充分发挥多场景、多时间尺度下不同能源形式的互补性,以能源供应系统总成本最小为优化目标,计及规划与运行阶段的各类约束,建立区域能源系统优化模型;最后,通过算例分析验证了所建模型在降低供能成本、消纳新能源等方面的有效性。     

我国发电技术的低碳发展路径研究

电力部门的低碳发展是我国应对气候变化的关键。受电力需求、技术进步、环境政策、能源价格等因素综合影响,未来发电技术发展路线存在较大不确定性。本文结合我国电力发展的规划目标,利用"ERI—技术优化模型",求解了不同政策和技术条件下2010～2050年的电力部门能源消费和碳排放情景。其研究的成果有望对我国电力部门技术选择和政策制定起到支撑作用。     

基于可再生能源经济调度时序模拟的绿色证书市场交易研究

梳理可再生能源发电商、常规能源发电商与售电公司等交易主体之间的电力、绿色证书供需关系,以各发电商的利益最大化为目标,建立考虑绿色证书的能源经济调度模型,求解消纳保障机制下发电商电力调度及证书交易策略;通过算例分析说明了绿色证书机制提高可再生能源发电商收益的有效性,消纳责任权重对于绿证价格变化、市场力抑制等市场良性运营具有重要作用。     

省际可再生能源发电项目开发水平评价研究

为评估不同省域可再生能源发电项目的综合开发水平,基于全产业链视角,文章从可再生能源资源开发水平、可再生能源电力生产水平和可再生能源电力消纳水平三个维度,建立了区域可再生能源发电项目开发评价指标体系。根据最小信息鉴别原理,综合不同类型定性和定量赋权方法的优点,提出组合权重赋权法,构建了基于理想点法的区域可再生能源发电项目开发水平评价模型。将模型有效应用于东南沿海5省和"三北"地区5省区的数据分析,测评得出不同省份可再生能源发电项目开发总体表现和各项指标差异,用以科学确定各区域发展水平和特征,帮助优化区域可再生能源电力可持续发展。     

基于绩效节能减排的发电权交易多目标优化

针对传统发电权交易在追求经济效益和环保效益最大化的过程中,机组有功出力的改变势必对系统安全稳定运行带来一定风险的问题,提出一种以静态电压稳定裕度、系统能耗降低比例和线路阻塞为约束,以系统有功网损、能源消耗量和CO_2排放成本最小为目标的发电权交易多目标优化模型,采用约束松弛变量策略的中心校正内点算法对该模型进行求解,并选取IEEE30标准节点系统为例,进行多目标发电权交易优化测试,分析了该系统发电权交易后的绩效性、节能环保性和安全性,验证了算法的正确性及所提模型的有效性。     

考虑风光不确定性的分布式能源集成虚拟电厂收益-风险均衡模型

文章将风电场、光伏发电、小水电站等分布式能源聚合为虚拟电厂,并考虑价格型需求响应负荷及激励型需求响应负荷,以运营收益最大化为目标,综合考虑负荷供需平衡约束、机组运行约束以及旋转备用约束等,构建虚拟电厂常规调度优化模型,利用条件风险价值法(CVaR)和鲁棒随机优化理论构造虚拟电厂风险规避优化模型。最后,以独立微电网作为实例对象,验证了模型能够在最大化经济效益的同时,最大化利用清洁能源,合理控制运营风险,实现虚拟电厂最优化运营。     

考虑碳配额的风电—光热—天然气能源系统储热容量规划研究

可再生能源发电的随机性和波动性已成为影响其大规模应用的主要因素.大规模、低碳的储热系统能够为可再生能源发电系统提供稳定、可靠、经济的电力调节.可再生能源发电系统中的储热容量需要被优化设计以兼顾可靠性、低碳性、经济性.考虑碳配额因素,建立了风电—光热—天然气能源系统储热容量优化模型,验证了风电—光热—天然气能源系统配置储...     

计及资源互补特性的风光水储耦合系统运行策略及求解算法

为充分利用不同电力资源间的互补特性,文章以风电、光伏发电、水电、火电和储能设备耦合的能源系统为研究对象,讨论其优化运行策略。首先,选取最大化运营收益、最小化弃能成本和最小化出力波动为优化目标,建立多目标优化运行模型,并考虑了储能系统运行模式对耦合能源系统的影响。然后,通过计算耦合能源系统的投入收益表,建立了基于粗糙集理论的目标权重计算方法,将多目标模型转换为单目标模型;选取负荷追踪度、水电二次调峰能力和单位发电煤耗,作为耦合能源系统互补特性评估指标。最后,选取IEEE 14节点5机系统,与WPP,PV,HS和ESD相连组成仿真系统,结果显示:耦合能源系统能够充分利用不同电源互补特性,促进风电和光伏发电并网;储能系统运行模式直接影响系统运行结果,OEE策略能最大化发挥ESD运行效益,但会损害其运行寿命;OEE策略下ESD与风、光机组最优容量比在夏季和冬季分别为[0.62,0.77]和[0.92,1],LLC策略下分别为[1,1.08]和[1.23,1.31]。因此,所提模型能够根据外部资源条件和自身意愿提供有效的决策工具。     

考虑需求响应的智能微电网日前竞价方案

由于发电、负荷和市场价格预测的不确定性,微电网日前竞价往往很困难。提出了采用2阶段随机规划的方法,通过蒙特卡罗模拟生成各种随机场景,并基于Kantorovich距离进行场景简化,以日前电力市场交易所获得的预期利润最大化为优化目标,计算了智能微电网能源管理系统对日前电力市场的最优报价,并将目标函数的非线性项重构成线性形式。仿真结果验证了所提方案在智能微电网日前竞价中具有很好的效果。     

考虑DG与网架适应性的配网双层优化规划

为了适应高渗透率分布式发电并网及主动管理的配网发展趋势,在考虑分布式发电与网架适应性的情况下,建立了以年社会成本最小为目标的配网双层优化规划静态经济模型。上层模型是以系统年综合费用最小为目标的配网网架规划,下层模型是以年投资运行费用最小为目标的分布式电源选址定容规划。并根据各自的特点,分别采用二进制顺序编码的改进自适应单亲遗传算法和十进制顺序编码的改进粒子群算法求解。以某实际规划区域作为算例,验证所提模型的合理性和有效性