计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

分布式电源的最优经济运行方案

  [目的]  为获取微电网安全经济运行方案,提出了基于支持向量机回归理论的微电网最优经济运行的数学模型,实现了微电网中各分布式电源的负荷预测,根据实时电价分析了分布式电源的出力情况,并给出了相应的理论依据。  [方法]  为尽可能准确地构建微电网模型,以系统的运行成本、环保成本和综合效益为目标,构建了以常见五大分布式电源为主的最优经济运行的数学模型,采用Yalmip/CPLEX对模型进行了求解,获得了各分布式电源的实时出力情况。  [结果]  计算结果表明:以综合效益为目标的调度方案能够实现微电网整体的运行成本最低,协调了微电网的经济性与环保性。  [结论]  该模型可为微电网并网的资源优化利用和提高供电可靠性的相关研究奠定理论基础。     

可再生能源绿证价格季节性测算方法研究

  目的  在市场化交易模式消纳可再生能源发电的发展趋势下,“市场电价+绿证收入”将成为未来可再生能源发电企业的主要经营模式。以可再生能源发电参与现货电能量市场为研究大背景,对可再生能源绿色电力证书的价格进行研究。  方法  基于现货电能量市场的优化出清模型,应用可再生能源全生命周期成本测算理论,以满足可再生能源发电企业的内部收益为目的,建立了绿证-电能量市场耦合的优化模型,并结合可再生能源季节性出力特性,提出了可再生能源绿证价格季节性曲线及其波动区间的仿真和测算方法。  结果  不同类型的可再生能源绿证价格不同,不同类型的可再生能源绿证价格的气候相关性亦不相同。  结论  绿证价格的科学合理测算不仅可以帮助可再生能源发电企业进行收益评估和制定更为准确的投资决策,还为电力市场主体与交易中心提供相关决策支持。     

风-光-火-蓄联合系统两阶段优化调度

由于间歇性能源出力具有不确定性,该文利用抽水蓄能容量大、响应速度快的优势,建立风-光-火-蓄两阶段动态调度模型。长时间尺度以总成本最低为目标,综合考量系统运行成本、SO₂、NO_X、PM排放量、弃风弃光量惩罚,来优化可控电源出力。短时间尺度以长时间尺度为基准,基于模型预测控制原理滚动求解出力增量,使抽蓄机组有功出力偏差最小,以增强调度的平滑性。最后根据东北某地区抽蓄机组实际数据及改进的IEEE-30节点系统仿真验证了该文所提模型的有效性,以此来降低系统的污染物排放水平,提升系统对风电、光伏的消纳能力。     

天然气网络对含新能源电力系统短期调度运行影响

  [目的]  随着新能源和天然气机组在电力能源系统的装机比例不断增长,天然气系统对含大规模新能源电力系统的短期运行影响需要深入地研究。  [方法]  将天然气网络耦合至电力系统安全约束机组组合模型,以最小化系统运行成本为优化目标,同时考虑新能源接入系统,运用Benders解耦方法求解非线性优化问题。  [结果]  六节点电力系统和六节点天然气网络的综合能源系统算例分析用于验证耦合的优化模型,并表明燃气机组的高爬坡率可帮助电力系统有效地消纳新能源,同时新能源系统可以缓解系统对天然气网络供气约束的依赖。  [结论]  两种能源的优化配置是未来能源系统发展的重要方向。     

基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

基于负荷与风电出力场景集的运行备用动态调度方法

文章利用拉丁超立方抽样和同步回代缩减法得到了电力系统机组、负荷和风电出力的不确定性的场景集。基于失电量期望和弃风电量期望推导出上、下调备用需求与可靠性之间的量化关系,并作为发电调度的约束条件,建立系统运行费用最小、备用成本最低的机组出力和备用决策动态协调优化模型。最后利用IEEE-30节点系统进行仿真验证,结果表明文章方法在满足可靠性的前提下,得到每个时段的机组出力计划,并极大降低发电机可用备用容量,保证系统经济性。     

大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

基于条件期望价值的风险规避调度方法

短期风水火电联合系统经济调度对于减少化石燃料消耗、提高清洁能源利用效率具有重要意义,然而风电的随机不确定性、水电的多级耦合性及火电的出力非线性等给电力系统经济调度带来新的挑战。对此,综合考虑风电不确定性的风险和效益,从风险规避的角度构建了基于条件期望价值的风险规避调度模型。在此基础上,考虑调度模型多模态、非线性、复杂约束的特性,利用进化捕食策略对该模型进行求解。算例仿真表明,所提模型能够从风险与效益两个维度可靠地度量短期风水火电联合系统调度,获得最优调度方案,以保证系统运行的可靠性、经济性,以及系统消纳可再生能源的能力。     

考虑碳排效益的含可再生能源柔性配电网自适应鲁棒优化运行策略

为了提高可再生能源的消纳水平、降低碳排放量、提高配电网的运行经济性,文章提出了一种考虑碳排效益的含可再生能源柔性配电网自适应两阶段鲁棒优化运行策略。首先,结合绿证-阶梯碳交易机制,考虑配电网运行成本与绿色能源交易成本,并基于风光出力的不确定性,建立了考虑最恶劣场景下的两阶段鲁棒优化运行模型,在此基础上,结合线性化手段将非线性模型转化成混合整数二阶锥规划;其次,利用自适应不确定算子合理调节系统的鲁棒性,采用高效的列与约束生成(Column and Constraint Generation, C&CG)算法进行求解;最后,在IEEE-33节点系统中进行算例分析。结果表明,所提策略不仅可以有效提高柔性配电网系统应对不确定性的能力,而且在实现系统经济性的同时兼顾了环保性,有助于柔性配电网多维协调发展。     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

  目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。  方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。  结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。  结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

Stochastic scheduling of power system in the presence of electric vehicle and renewable sources considering security and economic indexes using an improved mutation particle swarm optimization (M-PSO) algorithm

Increased air pollution and global temperature as well as motor vehicle fuel consumption have depleted fossil fuel resources and increased environmental problems caused by the consumption of such fuels. In addition to methods such as combined heat and power (CHP) technology and distributed generation (DG) of energy at the consumption site, renewable energy sources and EVs are considered suitable methods for achieving this goal, which is prepared by the grid or battery electric energy. Generation uncertainty due to the lack of solar radiation and constant wind blow at different hours of the day is the only challenge for using renewable energies. Moreover, system reliability is a concept that refers to the safe and reliable operation of the system. In general, the wider and more important the system, the more attention that is paid to calculating its reliability in planning and decision making. This study aims to examine the problem of probabilistic power system planning by calculating the power system reliability, evaluating the effect of the presence of these vehicles on security and economic indicators and renewable energy sources, and modeling uncertainties using a Least Squares Generative Adversarial Network (LSGANs) method with generating various scenarios for solar irradiance and wind speed. Furthermore, the Kantorovich distance matrix (KDM) is used to reduce the number of generated scenarios. In the proposed model, the conditional value-at-risk (CVaR) method is implemented to assess and control the risk caused by uncertainties of the proposed problem. Using the power stored in the EV battery is evaluated to cover wind and solar energy source uncertainties.     

氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

电改形势下云南长期备用机组补偿机制研究

  [目的]  国内电力体制改革正在推进,云南省发用电计划放开的速度最快,且率先建立了日前市场,但在能量市场推进过程中,长期备用机组补偿问题突出。  [方法]  文章对长期备用补偿的必要性、国外典型国家的备用补偿机制进行研究。  [结果]  认为长期备用机组需要建立合理机制进行补偿,同时结合云南省电力市场进度和实际情况提出近期、中期、远期长期备用补偿机制建议。  [结论]  对于云南及其他省份能量市场完善、辅助服务市场建立及容量市场建设均有一定借鉴意义。     

基于区间建模的新能源电网无功优化策略

  目的  新能源发电具有间歇性和随机性,其功率为不确定性数据,会造成电网电压和频率的变化,对电力系统安全运行构成威胁。为保证大规模新能源并网后电网电压的安全,考虑新能源发电波动不确定性,提出一种基于区间建模的新能源电网无功优化策略。  方法  该策略采用区间数描述无功优化模型中的不确定参数,进而建立区间无功优化模型,采用基于优化场景的区间潮流算法求解区间潮流方程,获取状态变量区间,确定控制变量的可行性,在此基础上采用改进的粒子群优化算法求解区间无功优化模型,在粒子群算法中加入局部搜索环节和离散变量交叉处理操作以提高算法寻优能力。为了验证所提方法的有效性和优越性,分别采用IEEE 14节点和IEEE 30节点算例进行仿真计算,与自适应遗传算法和普通粒子群算法进行对比分析。  结果  仿真结果表明:与自适应遗传算法和普通粒子群算法相比,采用改进粒子群的区间无功优化策略具有更快的收敛速度,更强的寻优能力,并且可有效处理模型中离散变量。  结论  所提策略可有效解决区间无功优化问题,能保障大规模新能源并网后电网电压的运行安全。     

电化学储能技术在火电厂中应用研究综述

  目的  火电厂耦合电化学储能设备是新能源电力高比例渗透下提高电力系统灵活调峰能力的可行解决路线。  方法  文章首先对电化学储能技术在火电厂中的作用和应用特点进行了介绍;然后对电化学储能技术特性进行了总结和归纳,对不同种类的电化学储能系统在不同应用目的和场景下适用性进行了分析,对现阶段电化学储能技术在火电厂中的应用情况及瓶颈进行了梳理;最后对电化学储能技术的发展方向进行展望。  结果  分析结果表明,虽然电化学储能技术在火电厂中的工程应用前景广阔,但仍在运行安全性、建设维护成本、材料回收等方面存在改进空间。  结论  运行策略优化、新型高性能材料开发以及设备安全与回收管理将成为未来阶段电化学储能技术参与火电调频应用过程中的主要发展方向。     

集成小型堆和可再生能源的超临界CO2循环发电系统

  [目的]  小型模块化压水堆(小型堆)核电站由于温度参数低,其发电效率不到30%,为了提高小型堆的核能利用效率,可将小型堆与可再生能源组合,并以先进的超临界CO₂循环作为热能转换为电能的装置。  [方法]  基于简单回热模式的超临界CO₂循环,并在此基础上增加一次间冷和一次再热,将小型堆与太阳能、生物质能热源集成为新型混合发电系统,对其发电效率进行了分析。  [结果]  结果表明:对于高压透平入口温度390 ℃的系统,发电效率34.13%,对于高压透平入口温度550 ℃的系统,发电效率41.22%。此外,对系统的安全性分析表明:CO₂本身是具备核安全属性的工质,并且超临界CO₂循环还可以作为反应堆的非能动余热排出系统,确保在严重事故工况下,反应堆持续排出衰变热。  [结论]  集成小型堆和可再生能源的超临界CO₂循环发电系统具备良好的发电效率和核安全性。     

抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行分析

  [目的]  利用抽水蓄能电站优化火电厂的出力曲线,是提高电力系统经济性的重要手段。  [方法]  建立了抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行的数学模型,然后以某实际电力系统为例对联合运行进行了优化模拟。最后探讨了联合运行节煤的内在机理。  [结果]  模拟结果表明抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行降低了系统煤耗。  [结论]  建议要充分利用抽水蓄能电站来优化火电厂的出力曲线,提高电力系统运行经济性。