考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法

在新能源高渗透系统规划阶段计及源荷储灵活性资源协同优化可以有效提升系统整体灵活性,促进新能源消纳,推进“双碳”目标的实现。基于灵活性供需分析,提出了一种考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法。综合考虑规划决策和运行模拟,将灵活性资源调节效益和碳贸易收益纳入优化目标,构建了多时间尺度协调优化规划模型。采取分解协调和多阶段迭代优化结合的方法求解可以简化问题规模,统筹规划风光火多源与源荷储灵活性资源。通过算例应用验证了所提方法能够实现资源的优化利用,在满足灵活性需求的同时实现经济性与环保性更优,提高系统的新能源消纳能力。     

面向高比例新能源接入的源-荷-储灵活性资源协调规划

随着新能源占比不断提升,灵活性已成为衡量电力系统运行的重要指标之一,灵活性资源的合理规划对于高比例新能源接入的新型电力系统可靠运行至关重要。在电力系统规划中,如何准确刻画网络约束下的系统灵活性,并将其纳入优化模型中仍是亟待解决的问题。提出源-荷-储灵活性资源协调规划模型。首先,从节点和系统层面分别量化灵活性需求和考虑网络约束的灵活性供给潜力,并构建反映系统灵活性不足的评价指标。然后,进一步提出各类灵活性约束,并纳入到源-荷-储协调规划模型中,从整体的角度对多类灵活性资源统筹规划。最后,在改进的IEEE39节点系统上进行算例验证,测试结果表明,提出的源-荷-储灵活性资源协调规划模型可以有效地满足系统灵活性需求,并提升新能源消纳。     

考虑源荷侧灵活性资源的风光消纳互动调控

针对大规模新能源并网导致电网调控的灵活性不足问题,考虑电网灵活性供需平衡,提出灵活性资源（FR）参与风光消纳的互动调控方法,建立规划—运行双层模型对风光消纳进行调控优化。规划层考虑FR改造成本与电压稳定性初步分配新能源安装位置与灵活性资源改造容量,运行层综合经济成本、灵活性缺失度及峰谷差值等指标协同调控源荷资源,通过混合种群迁徙算法进行多目标优化,筛选求解后的多样性方案反馈规划层,得到最优调控结果。最后,结合东北某实际电网进行仿真分析,结果表明合理配置多元化FR能改善电网的风光消纳能力及其调控灵活性,验证了所提方法的合理性和有效性。     

考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略

针对电网的分区运行与多类型灵活性资源地区间分布不均衡的特性，提出一种考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略。首先，建立考虑多类型灵活性资源的综合灵活性供给能力模型，同时计及灵活性互济水平建立联络线功率约束模型；其次，建立基于电网间灵活性资源互济机制的多区域电网优化调度模型，将灵活性平衡机理与多种灵活性资源协调运行问题结合起来，引入模糊机会约束描述净负荷不确定性对灵活性供需平衡和电力平衡的影响；最后，以3个互联的IEEE-39节点系统为例对所提出的调度模型进行了验证，结果表明，所提灵活性互济调度模型促进了电网的灵活性供需平衡，有效地降低了系统运行成本和碳排放量，对系统经济安全、低碳环保运行具有积极意义。     

支撑碳中和目标的电力系统源-网-储灵活性资源优化规划

2020年9月,中国提出将努力争取2060年前实现碳中和。大力发展风电、光伏高比例并网的新能源电力系统,是实现碳中和目标的重要途径。由于新能源发电具有波动性和随机性,因此需要提升系统灵活性以保障高比例新能源电力系统的安全、可靠和经济运行。以实现2060年碳中和目标为边界,采用内嵌全年8 760 h全景时序生产模拟的电力规划模型与方法,考虑各类灵活性资源约束,从不同时间和空间尺度统筹优化新能源电源、储能及电网互联容量,为实现碳中和目标提供可行方案。在此基础上,开展系统弃电率、新能源电源装机、储能配置及电网互联容量灵敏度分析,进一步论证模型方法的有效性,并量化分析高比例新能源电力系统源-网-储协同规划的效益。     

考虑系统灵活性约束与需求响应的源网荷协调规划模型

近年来,“弃风”“弃光”问题引起广泛关注,电力系统规划方法亟须做出改进。针对目前电力系统灵活性不能满足新能源消纳需求的情况,在规划模型中设计系统调峰能力约束与调节速率约束。挖掘需求响应对系统的多重影响,并探索将其纳入规划模型中进行统筹考虑。在此基础上,构建源网荷协调规划模型,从系统角度进行电源机组、电网线路与需求侧资源的统筹规划。算例分析验证了所提出模型的有效性。     

考虑源荷碳势耦合的电力系统双层低碳经济调度

针对目前低碳调度中负荷侧低碳手段单一且源荷两侧减碳方法相对独立缺乏联动的问题,在利用碳排放流引导多类型负荷需求响应模型的基础上,提出考虑利用碳势耦合源荷多降碳手段的电力系统双层低碳经济调度模型。上层模型基于阶梯碳交易市场,计算源侧的碳市场交易成本,并按照负荷分类进行针对性区域碳排约束,建立考虑源-荷碳势约束的电力系统低碳经济调度模型,求解机组初始调度方案;下层模型利用碳排放流理论,基于上层模型的调度方案计算负荷侧各节点碳势指标和碳排责任分摊量,建立负荷侧多类型需求响应模型,利用用户侧调节能力优化负荷分布进一步实现系统低碳效益。最后在考虑风电不确定性建模的前提下,基于改进的IEEE 30节点系统进行算例分析,结果表明所提调度方法能够有效促进风电消纳,降低碳排放量。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

计及随机模糊双重不确定性的源网荷协同规划模型

为应对电源与电网规划建设脱节导致的"弃风"等问题,文中提出一种将电源电网协同规划的模型。同时,鉴于需求侧在电力供需平衡中的潜力,将电力需求侧的能效电厂也纳入电力规划统筹考虑,提出了源网荷协同规划的概念与模型。另外,针对风电等新能源发电给电力系统带来的不确定性,从随机性和模糊性两个角度予以分析和建模,并在源网荷协同规划模型中计及双重不确定性。最后,通过IEEE 30节点系统的算例应用,表明该模型能够有效协调电源与电网的规划建设方案以及能效电厂项目的开展,实现系统总成本最小化,并可合理确定风电机组建设规模,保障资源优化利用。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

配电网中广义虚拟电厂的柔性优化规划问题研究

分布式能源大量接入增强了电力系统不确定性,更容易出现电力不足或过剩的情况,为此需要的资源整合优化可以通过虚拟电厂技术实现。为解决配电网中分布式新能源、柔性负荷、储能等多种资源在虚拟电厂中的聚合与优化配置问题,定义了配电网中各项可控与不可控资源的柔性描述,以固定值、偏差量的形式描述其分布的柔性区间,并基于柔性参数的计算建立了以可控柔性总成本最小为目标的虚拟电厂柔性优化规划模型,通过柔性平衡条件和基本的不等式约束计算得到规划模型最终的约束条件。通过实例演算,表明该求解虚拟电厂柔性优化规划模型可以考虑经济性与规划裕度,选择适应性最优的配置方案,由此说明该柔性优化方法可以有效应用于虚拟电厂。     

阶梯式碳交易下考虑源荷不确定性的储能优化配置

双碳愿景下,维持高比例新能源电力系统的稳定性和灵活性,配置储能是关键。建立了考虑阶梯式碳交易和分时电价的储能鲁棒模型。在模型中考虑了源荷双侧的不确定性影响,利用时间平滑约束和空间集群约束来缩小源荷不确定性集边界,降低模型的保守性。通过拉格朗日推理把不确定性约束转换为确定性约束,并用改进的麻雀算法对模型进行求解。算例表明,时空耦合效应下系统经济性将得到显著提升,决策者可通过选择不确定性的置信概率来平衡系统经济性与鲁棒性。针对不同灵活性改造阶段提出了不同的储能规划方案,指出区域内火电存量低于43%时,系统开始具有碳收益。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加。为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优。所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以最小化成本为目标多次迭代求解电源规划模型、短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型。并结合峰谷平分时电价和可中断负荷两种需求响应手段,进一步增加了系统运行的经济性和灵活性。在求解方法上将多层次迭代与松弛技术相结合,提高了计算的鲁棒性。以某实际区域电网为算例,验证所提配置方法的有效性。     

考虑灵活性的冷热电联供型微网优化调度

可再生能源和负荷波动对冷热电联供型（CCHP）微网的运行状态有重要影响,为了提高微网应对功率波动的能力,针对冷热电联供型微网的调度灵活性展开研究。首先,在日前调度中,考虑到冷热电供需互补和负荷之间多能互补特性,通过调用供能侧和需求侧多种灵活资源,构建灵活性供需平衡,从能量允许波动率的角度提出冷/热/电灵活性指标以及系统整体灵活性评价指标。其次构建了日运行成本最低和灵活性最高的多目标优化调度模型。最后通过算例分析证明所提优化调度模型可以满足系统多能供需平衡,冷热电联供型微网的经济性和灵活性得以提升。     

计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略

高比例风电的接入和需求响应技术的应用对分布式架构下的多微电网系统有功功率动态平衡提出了更高的要求,有必要充分利用灵活性资源对系统进行协调调控.提出一种新颖的灵活性电池储备模型对多微电网系统灵活性备用容量进行评估,定义虚拟灵活性电池储备模型对风电场备用与需求响应负荷备用进行评估,充分挖掘其调频的潜在能力.在此基础上,基于一致性算法求解该模型下各微电网的功率分配,提出计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略,实现分布式架构下灵活性资源的协调优化.通过华东某地区实际数据验证了所提策略的有效性.算例结果表明,协调优化源-荷灵活性储备资源在保障风电消纳的同时,实现了分布式架构下系统的动态功率平衡.     

计及LCA碳排放的源荷双侧合作博弈调度研究

为实现新型电力系统的低碳经济目标,提出一种计及生命周期评价(lifecycleassessment, LCA)的源荷双侧合作博弈优化调度模型。首先,考虑灵活可调度的柔性负荷,构建含热电联产机组、燃气锅炉、电转气等设备的源荷双侧合作运行框架。然后,运用LCA方法分析源荷双侧中不同能源链的温室气体排放,并结合碳交易机制,建立碳交易成本计算模型。最后,基于合作博弈策略,建立以源荷合作联盟总成本最小为目标的源荷双侧协同运行优化模型,并利用改进的Shapley值法对成员合作收益进行分配。算例分析表明,所提模型有利于降低系统运行的总成本、减少系统碳排放量、提升可再生能源消纳量,有效促进系统低碳经济的发展。     

适应新型电力系统发展趋势的配电网集中-分布式形态及其分层分区方法

提出了适应新型电力系统发展趋势的配电网集中-分布式形态,规范了新形态配电网的规划流程。在规划过程中着重对分层分区划分方法与电力电量平衡环节进行了深入研究,提出了基于多层聚类的分布层电网分区方法, 并基于该方法以及灵活性资源的随机性与不确定性影响,提出了电力概率平衡与电量平衡方法。所提配电网集中-分布式形态下的分层分区方法和电力概率平衡方法,相较于传统配网规划方法,在高可再生能源发电装机占比的系统中有着更好的经济性和可靠性。