考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

含源-荷-储的虚拟电厂经济性优化运行研究

虚拟电厂(VPP)作为一种新兴的能源聚合形式,可以降低风电、光伏等新能源入网时输出功率不确定性对电网安全的影响,提高供电可靠性,是未来新能源并网发展的方向。为提高VPP的调度灵活性,降低发电成本,使VPP获得更好的效益,在以往研究的基础上考虑负荷对VPP的影响,构建了考虑源-荷-储联合运行的VPP经济性优化调度模型,为减小预测误差并提高VPP收益,调度模型采用了多时段尺度优化和多市场盈利模式,最后采用粒子群算法对模型进行求解,优化VPP内各能源的出力。仿真算例分析了VPP内部各电源及VPP的出力优化情况,对比分析了可中断负荷参与VPP调度及其占比变化对VPP收益的影响以及4种不同运营模式下VPP的经济性差异。仿真结果表明,通过聚合适当比例的可中断负荷并采用合理的运营模式可以提高VPP的灵活性和经济性,算例验证了源-荷-储联合运行的VPP经济性优化调度模型的合理性。     

基于图计算的虚拟电厂报价辅助决策系统

虚拟电厂是一个集分布式电源、储能设备、可控负荷、电动汽车等不同类型分布式能源为一体的综合能源服务商,也是一种新型的电力市场交易模式。文章基于电力市场的运行机制和竞价规则,设计了虚拟电厂报价辅助决策系统。该系统首先通过虚拟电厂实现风电、光伏等分布式电源,储能设备,电动汽车与负荷间协调耦合运行,建立了以运营利润最大化为目标的竞价决策模型。基于虚拟电厂的优化竞价策略,构建了一个基于图计算的考虑多虚拟电厂的电力市场模拟器,用于模拟各虚拟电厂的日前边际电价和调度计划。最后,算例分析通过比较不同类型虚拟电厂在日前电力市场模拟器中的分段竞标电价、竞标电量以及运营利润,验证了所建立模型的合理性以及有效性。     

基于虚拟电厂的储能电站设计研究

随着能源危机和环境问题的日益突出,我国正在大力推进能源结构转型,构建新型电力系统。虚拟电厂可对分布式能源和可控负荷进行整合调控,是实现“源-网-荷-储”一体化和多能互补的重要手段之一。储能因其功率双向流动、响应调节速度快等特点,成为虚拟电厂不可或缺的组成部分,对于虚拟电厂内新能源消纳、参加电网辅助服务、提高电网运行安全水平等具有积极意义。目前已有学者针对虚拟电厂的运行机制和调度优化进行研究,对虚拟电厂中的储能容量配置进行优化。为此,首先介绍了以集中型储能为主的虚拟电厂模型,包括其组成结构和调度模型。然后,以实际工程为例,研究以虚拟电厂为背景的储能电站的集成设计,对其他储能工程的设计具有一定的参考意义。     

基于分时电价的虚拟电厂经济性优化调度

大规模不可控新能源和可控能源构建成虚拟电厂,可以降低新能源入网时,其输出功率不确定性对电网安全的影响,提高供电可靠性。配电网分时电价可以激励虚拟电厂参与电网削峰填谷,降低发电成本,获得更好的效益。为此设计了基于分时电价的虚拟电厂运行策略,以各时段内获得收益最大为目标,构建了基于分时电价的虚拟电厂经济性优化调度模型,采用粒子群算法得到虚拟电厂各能源的出力。分析了虚拟电厂可控分布式电源出力系数和不可控分布式电源预测误差对虚拟电厂经济性的影响,对比分析了4种储能系统场景下虚拟电厂的经济性。仿真结果表明所建模型合理,当大规模新能源电力接入电网时,基于分时电价的虚拟电厂采用抽水蓄能和储能电池联合运行,能获得更好的经济效益和电能质量。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

基于机组出力特征解析的风光储联合规划

合理配置风光储容量是实现新能源高效利用与负荷稳定运行的基础。针对“双碳”目标下 要构建以新能源为主体的新型电力系统的目标,提出了一种基于机组出力特征解析的风光储联合规划方法。首先,通过分析电力系统源-荷长时间尺度运行特性,揭示源-荷的一般运行规律,建立了机组时序出力比模型,解析机组出力特征;其次,进一步构建了基于机组出力特征解析的风光储联合规划模型,科学配置高比例新能源接入电力系统背景下的风光储容量;再次,设计了针对规划结果优劣性的源-储容量配比综合评价体系,从电力平衡、新能源消纳、碳减排3个方面对规划结果进行了综合评价;最后,以某大区电网为例进行了仿真。结果表明,所建模型能够基于对机组出力特征的解析配置出合理的风光储容量。     

考虑输电功率平稳性的水-风-光-储多能互补日前鲁棒优化调度

大规模水-风-光-储互补互济、打捆外送是促进新能源消纳的重要方式。如何应对风、光出力预测不确定性所诱发的运行风险,并满足特高压直流输电功率的平稳性,是当前多能互补调度研究的难点。为此,提出一种考虑输电功率平稳性的水-风-光-储互补日前鲁棒调度方法。首先,考虑风、光出力预测的不确定性,建立水-风-光-储互补多目标鲁棒优化调度模型。然后,研制双层嵌套优化框架对模型进行求解,其中,外层采用基于二维编码策略的智能算法优化系统输电功率;内层在给定输电功率下,通过判别系数和相对蓄水率联合确定梯级水电站间负荷分配策略与储能电站荷电状态。最后,以黄河上游清洁能源基地“青—豫”直流输电工程为例进行研究。结果表明,制订的发电计划能够满足输电功率的平稳性需求,互补运行后系统调峰性能提升13.3%～46%;相比于确定性优化调度,所提出的方法能够充分发挥梯级水电站和储能电站的灵活性,有效降低系统的弃电和失负荷风险。     

考虑虚拟电厂和分时电价的风光火储系统两阶段优化调度策略

为减小可再生能源发电的波动性和间歇性对电网造成的冲击,提高电网运行的经济性,提出了一种考虑虚拟电厂和分时电价的风光火储系统两阶段优化调度策略。第1阶段将风光储作为虚拟电厂考虑,采用极点对称模态分解对虚拟电厂出力进行分解,采用储能对分解后的出力进行平抑,平抑后的功率作为虚拟电厂出力传递至第2阶段;第2阶段采用分时电价对电力用户进行引导,以减少系统净负荷波动,并采用机会约束对旋转备用容量进行求解。提出了一种自适应粒子群优化算法对调度策略进行求解。以某地区配电网为例进行了分析,算例结果表明,风、光出力的波动性明显改善,系统运行的经济性显著提高,验证了该调度策略的有效性。     

偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点：一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。     

聚光型太阳能电站与风电场联合优化运行及竞价策略

聚光型太阳能热发电(concentrating solar power,CSP)技术被认为是最具发展前景的可再生能源利用技术之一,其在不增加系统不确定性的前提下,利用蓄热系统(thermal energy storage,TES)使太阳能成为可调度资源。同时,CSP电站具有灵活的调节特性,将其与风电相结合,可以降低系统出力的不确定性并提高可再生能源的消纳能力。该文分析CSP电站的储能特性,建立CSP电站与风电场联合优化运行及竞价模型。该模型对CSP电站各组成部分进行较为详细的建模,计及可再生能源出力和市场价格不确定性的影响。为了提高电力系统的灵活性并增加联合系统的经济收益,考虑CSP电站在参与辅助服务市场竞价的同时为风电场提供平抑出力波动的备用容量。最后,通过算例对模型的有效性进行验证,并分析说明联合竞价策略相较于单独竞价策略的优势。     

计及储能寿命与调频性能的风储联合投标模型及算法

风电与储能联合投标可有效应对风电的随机性,提高风电与储能的综合效益。文章针对电力市场环境下风储联合投标的模型与算法问题开展研究。首先,详细考虑储能电池循环寿命、风储联合调频性能、风储联合运行条件及电力市场方面的约束,建立风储联合参与电能量市场和调频市场的投标模型。然后,将所提模型转化为马尔科夫决策过程,并提出一种改进动态规划算法进行求解。该算法利用情景记忆避免对各个子问题的重复计算,可显著提高计算效率,并有效处理风储联合投标过程中出现的随机性、非线性、离散性问题和逻辑变量。最后,通过算例说明了所提方法的有效性。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

含风电和电动汽车的VPP现货市场投标鲁棒优化模型

当风力发电商(WPG)和电动汽车(EV)聚合商组成的虚拟电场(VPP)参与市场投标时,风电出力的不确定性、预测出力偏差以及市场价格的波动性,都是VPP在参与市场投标时需要考虑的因素。在计及上述因素的影响下,文中研究了由WPG和EV聚合商组成的VPP在日前市场和实时市场的联合竞价模型:假定VPP是价格的接受者,综合考虑日前和实时价格的不确定性,在日前市场中根据风电出力和市场价格的预测结果进行日前竞价,然后在实时市场上参与实时竞价。VPP不但可以通过EV充放电平抑WPG投标偏差,还可以根据价格信号进行充放电投标,实现削峰填谷。通过引入偏差考核机制,在日前和实时市场结束后进行统一结算。基于合作博弈理论,利用Shapley值法将总收益在WPG和EV之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,通过算例验证了模型的可行性和有效性,结果表明VPP参与日前和实时市场可以增加收益,降低出力和价格不确定性带来的风险,为新能源参与现货市场的建设提供参考。     

基于合作博弈的含清洁能源发电商参与现货市场竞价策略及收益分配

随着清洁能源发电技术的成熟及其建设成本的下降,含清洁能源发电商在参与电力市场时逐渐从补贴对象转变为自主竞价的市场主体。一方面,火电机组具有较好的调节能力,但在较低的预期能源价格期间,昂贵的生产成本可能导致其单独参加现货市场竞标时缺乏竞争力;另一方面,清洁能源出力和现货市场电价的不确定性导致发电商在参与电力市场竞争时需承担投标偏差造成的损失,收益大幅下降。采用风火联合竞价策略可以促使二者优势互补、共赢发展。首先,以含清洁能源发电商参与现货市场竞价利润最大为目标,建立考虑投标偏差惩罚的风火机组联合组成的含清洁能源发电商两阶段随机整数优化竞价模型,采用条件风险价值理论评估清洁能源和电价预测偏差风险,并得到最优竞价策略。对联合后获得的收益,利用合作博弈论中的核仁解给出火电机组与清洁能源机组间的收益分配方法。算例仿真验证,所提竞价策略有效提高了含清洁能源发电商的利润,降低了投标偏差惩罚对含清洁能源发电商收益的影响,增强了含清洁能源发电商在参与现货市场的主动性。     

计及电动汽车充电负荷的风电-光伏-光热联合系统协调调度

考虑大规模电动汽车(Electricvehicle, EV)随机接入含高比例可再生能源电力系统后会进一步加大系统运行的稳定性问题,根据风光特性将联合系统划分为"有风有光"、"有风无光"、"有光无风"、"无风无光"四种运行模式,提出一种计及EV充电负荷的风电-光伏-光热协调调度策略。在"多能源端"通过外加电加热模块将盈余电功率转换成热功率储存在光热电站(Concentrating solar power,CSP)的蓄热系统(Thermal energy storage,TES)中,在可再生能源出力不足时,通过TES放热推动汽轮机组出力,从而减少功率波动性。在"负荷侧"将EV负荷划分为无序EV、单纯有序EV和V2G(Vehicle-to-grid)三种不同的EV负荷。最后利用Matlab进行仿真分析,仿真结果验证了所提调度策略在减少净负荷方差、增大可再生能源消纳、减小传统机组波动等方面的有效性。     

考虑可再生能源消纳的火电机组市场力评估

随着可再生能源并网比例的不断提升,实现其全额消纳会对火电机组的市场机会产生越来越大的冲击。针对这一现象,提出了火电机组综合市场力评估方法。考虑可再生能源发电并网下火电机组备用作用的强化,对传统市场力指标——Lerner指数进行修正,建立了反映火电机组在电量市场与备用市场综合市场力的改进Lerner指标;同时计及风电出力的不确定性,采用正态分布与拉普拉斯分布的联合概率密度函数更好地反映风电预测误差的尖峰厚尾特性,完善了备用需求的表达;以电量完全竞争作为假设前提,采用电量—备用联合优化模型模拟电力市场交易,进而完成对火电机组综合市场力的准确度量。以10机系统为例进行仿真计算,验证了改进指标的有效性并分析风电渗透率、风电预测精度等因素变化对火电机组综合市场力的影响。     

含多类型资源虚拟电厂鲁棒竞标模型研究

虚拟电厂(virtual power plants, VPP)能有效聚合分散的多类型需求侧资源时,是需求侧资源参与电力市场的有效方式。但是VPP的市场行为无法直接采用传统的火电竞价模型进行描述,线路输电约束等出清过程中考虑的物理条件也会对虚拟电厂内部资源管理策略产生影响,基于此,文章以风电、储能、燃气轮机及需求响应负荷组成虚拟电厂为研究对象,考虑VPP内部风电出力不确定性以及聚合对象的调节能力,建立市场环境下 VPP 多类型资源鲁棒竞标模型。该模型采用库恩-塔克 (Karush-Kuhn-Tucker,KKT) 条件等值市场出清模型,并将其作为约束条件在VPP决策中进行考虑。算例表明该模型可以根据市场现状优化VPP内部多类型资源组合出力,提供经济可靠的竞标策略,有效提高VPP经济效益。     

“双碳”目标下风氢联合系统参与现货市场的优化运行与效益分析

“双碳”目标下,电力现货市场成为消纳新能源的重要平台。由于新能源出力具有波动性和不确定性,高比例新能源进入电力市场后将带来新的挑战。电转氢(power to hydrogen,P2H)作为绿色低碳的灵活性调节资源,能够为新能源大比例入网提供新的途径。首先在新能源场站报价报量参与电力市场与常规机组同台竞价的基础上,构建了包含日前和实时两级的上层电能量现货市场竞价交易优化模型。其次对含有P2H的风电场出力进行优化,构建了下层风氢联合系统实时优化模型。最后以改进的IEEE 30节点系统为例分析了“双碳”目标下高比例风电参与现货市场带来的电价波动风险,研究了风氢联合系统参与现货市场的经济性。结果表明风电场配备一定规模的P2H设备能够有效减少风电不确定性给现货市场带来的电价波动风险,提高风电利用率,实现氢的廉价制取,在经济上具有一定可行性。     

促进新能源消纳的混合发电系统

太阳能发电功率逐日增加,以往单一的光伏发电系统并网运行的可调度性和可控性不足,提出了一种新的混合发电系统以提高调度的灵敏性.此系统包括风电场、光伏电厂、光热电站和电加热器.电加热器主要是将多余的风能、光能转化为热能并储存在太阳能发电厂的储热罐中,利用储热光热电站良好的可调度性和可控性,提高系统的旋转备用和爬坡能力,削减...