考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。     

考虑水光协调性与经济性的水电站优化调度

为降低光伏出力波动性、提高水光互补综合系统的电量效益,本文以西藏装机容量最大的藏木水电站与其拟规划的光伏电站为例,选择晴天、阴天和雨天三种典型日,以系统总出力波动平均值表征水光互补综合系统协调性,以水光综合出力电量效益、水电旋转备用补偿效益之和表征系统经济性,建立考虑水光协调性与经济性的水电站机组尺度优化调度模型,在枯水期典型日下,揭示系统协调性与经济性转换关系,分析水电、光伏发电日内运行规律。结果表明：水光互补综合系统协调性与经济性呈现明显的竞争关系,晴天、阴天和雨天三种典型日系统总出力波动平均值由3.5 MW降低至2.5 MW,相应经济效益分别减少0.62%、0.38%、0.22%。研究结果对提升水光互补系统协调性与经济性具有实际指导意义。     

含抽水蓄能电站的区域电网多目标优化运行研究

随着光伏、风电等出力波动性强的可再生能源并入区域电网，系统的调峰调频面临新的挑战。抽水蓄能电站具有双向调节的特点，负荷低谷时利用富余的电能抽水蓄能，负荷高峰时放水发电减缓供电压力，对区域电网可再生能源消纳和抑制负荷波动具有重要作用。以区域电网可再生能源消纳最大和负荷波动最小为目标建立含抽水蓄能的多目标优化调度模型，采用了非支配排序遗传算法(NSGA-II)对优化模型进行求解。以某区域电网典型运行方式的数据为算例对模型进行验证，结果表明所提模型优化有效提高新能源消纳和平抑负荷波动。     

梯级水光蓄互补发电系统实时协调控制策略

梯级水光蓄互补发电系统将梯级小水电(cascade small hydropowerplant,CSHP)、分布式光伏(photovoltaic,PV)和抽水蓄能相结合,可平抑PV功率波动、提高其可调度性。针对这种互补发电系统的实时控制问题,首先提出了基于经验模态分解法(empirical mode decomposition,EMD)的全功率变速恒频抽蓄机组(full size converter based variable speed constant frequency pumped storage unit,FSC-VSCFPSU)平抑PV功率波动控制策略,根据经EMD法提取的PV功率波动的高低频分量,自适应确定平抑目标,快速为FSCVSCFPSU确定所需的补偿功率。其次,提出了基于CSHP与FSC-VSCFPSU协调控制的互补发电系统跟踪调度计划策略,在平抑PV功率波动控制策略处理的基础上,根据调度计划协调分配CSHP及FSC-VSCFPSU的输出功率,以最小化系统出力与调度计划的偏差,确保系统平稳跟踪调度计划运行。此外,还给出了基于变速运行模式的FSCVSCFPSU虚拟同步机控制策略,通过模拟同步机特性来控制机组的全功率变流器运行,实现FSC-VSCFPSU的快速功率响应,保证平抑PV功率波动控制策略及跟踪调度计划策略的有效执行。通过实例仿真计算和分析验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

梯级水光互补系统最大化可消纳电量期望短期优化调度模型

充分发挥流域梯级水电的调节作用，实现梯级水光系统的互补联合发电是促进清洁能源消纳的重要途径。文中考虑光伏出力不确定性，以整体可消纳电量期望最大为目标，提出了梯级水光互补系统的短期优化调度模型。该模型以机组为最小调度单位，精细化建模了电站约束、机组约束以及电网约束，通过梯级负荷在电站和时段间的合理调配，挖掘梯级水电的电网供电支撑和光伏互补协调双重作用，提升互补系统整体消纳水平。模型求解方面，采用分段线性逼近、引入0-1整数变量、发电水头离散等线性化方法和建模技巧处理模型中的非线性约束，将原模型转换为混合整数线性规划问题，并在Java环境中采用CPLEX工具实现求解。最后，以参考中国西南地区某流域梯级的4个水电站15台机组以及2个光伏群构建的互补系统为例，验证了所提模型和求解方法的有效性。     

间歇式电源并网系统的中长期特性仿真研究

间歇式电源的大规模发展及并网运行,在带来巨大经济效益的同时,也给电网中长期过程的频率稳定和有功平衡带来了巨大的影响。在间歇式电源机电暂态模型的基础上,对风电、光伏中长期自动发电控制(automatic generation control,AGC)子站进行建模,该模型可以接受调控中心AGC总站的调度命令,对间歇式电源进行功率调节。然后,利用甘肃电网的某典型日负荷、风速及光照曲线,深入分析了间歇式电源的波动特性及风光互补特性,验证了上述模型具有模拟中长期频率波动的能力。在此基础上,以平抑间歇式电源带来的联络线功率波动为目标,对机组出力计划、二次调频系统等控制策略的效果进行了分析。最后通过仿真计算论证了机组出力计划和AGC系统具有平抑间歇式电源功率波动性的作用。     

计及发电量和出力波动的水光互补短期调度

水光互补对解决光伏并网和消纳难题具有重要意义。该文首先系统地将光伏发电出力波动分为固有波动、随机波动和间歇波动三个层次,并首次从提升系统功效的两个方面揭示了水光互补的机理。其次建立兼顾发电量和出力波动的双目标调度模型,并采用嵌套优化法求解,结合光伏发电的出力特征,改进了出力波动的度量方法,提出分阶段波动控制策略,以适应大规模光伏发电的接入。最后以四川省境内小金川河流域梯级电站群及其周边的光伏电站为研究对象,进行案例研究。结果表明在保证发电量的前提下,当接入较小规模光伏发电时,整体波动控制策略和分阶段控制策略都能较好地调节光伏出力波动,但随着光伏规模的增加,后者表现出显著的优势,验证了该策略的合理性。     

考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度

含电热气多种能源的综合能源系统中,复杂的能量转换关系以及可再生能源和负荷的波动性,给综合能源系统的灵活安全运行带来了挑战。为了减小新能源和负荷不确定性对系统的影响,同时提升系统的功率平抑能力,提出了考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,在日前调度中建立多能灵活性状态方程,以日运行成本最小为目标,构建波动场景下考虑系统多能灵活性的调度模型;日内调度则以日前调度计划为基础,考虑电能和热气能在不同时间尺度上的响应能力,建立分时间尺度的滚动优化模型,对日前计划进行修正,平抑功率波动。算例结果表明:所提出的日前模型可以通过协调设备的出力来提升系统的运行灵活性,日内模型能够平抑电热气能在不同时间尺度上的功率波动。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

基于风光水火多能互补的电力系统经济调度

为解决大规模间歇性能源的不确定性和波动性给电网的发电计划制定和调度带来的问题,针对风电、光伏等的出力波动性强和电网负荷波动明显,提出了风光蓄一体化出力的调度策略,定义了广义负荷的概念,利用抽水蓄能的灵活可调度性空间平移间歇性能源的出力,平滑广义负荷曲线,平抑波动。建模引入风光蓄多种能源出力最大和广义负荷波动最小的多目标函数,并运用改进的粒子群算法求解。算例分析结果表明:该策略不仅能起到提高间歇性能源的利用率和削峰填谷的效果,还可以减少火电机组启停次数,降低火电经济成本。     

水光互补组合等效电厂的短期调峰调度方法

梯级水电站与区域光伏电站互补调度一直是研究的热点问题,为充分发挥不同调节类型水电站对光伏电互补作用,本文提出一种基于等效电厂的梯级水光短期互补调度方法。考虑到区域光伏电站发电特性各异,利用kmeans聚类方法划分多个光伏汇聚区。将梯级各个水电站与汇聚区两两组合进行互补调度,通过3种调峰评价指标分析,找出汛平枯各时期较优的水光组合,形成等效电厂。在此基础上,将等效电厂与梯级其余水电厂作为调度对象,进行联合调峰优化调度。以云南省澜沧江流域5座梯级水电站和大理州7座光伏电站为背景,模拟计算结果验证了本文所提方法的可行性,通过几种模型对比分析,该方法可提升梯级水电站与光伏电的整体调峰效果。     

一种含抽水蓄能电站的可再生能源系统综合优化调度方法

鉴于大规模可再生能源系统新能源发电的不确定性和波动性特点非常突出,以电力平衡为目的的电网调度控制必须对此采取有针对性的应对措施;同时考虑到风电和光伏发电具有天然的出力互补特性,水电和抽水蓄能电站具有良好的出力调节能力,从日前调度与日内实时调度相互协调配合的角度给出含抽水储能电站的可再生综合能源系统的调度运行机制,分别建立日前调度和日内实时调度的系统优化模型。该模型以尽量减小火电机组煤耗成本和污染物排放惩罚成本为优化目标,以系统运行时满足功率实时平衡、各火电机组满足出力上下限制、各机组满足功率爬坡速率限制、系统旋转备用满足容量限制,以及风、光、水、储满足各自出力限制等为优化约束条件。针对该模型,提出一种增强自适应能力的改进粒子群优化算法,基于系统所预测的新能源出力数据和负荷数据,最终计算得到的综合优化调度方案能够在提高大规模新能源发电利用率的同时,充分利用抽水蓄能电站减少新能源出力不确定性对电网传统火电机组的影响。最后借助某实际电网的算例分析对所提方法的调度结果进行有效性验证说明。     

考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度

为了解决可再生能源大规模并网而引起的电力系统调峰难度增大的问题,根据调峰补偿和分摊,提出一种考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度模型。针对多能源耦合系统复杂问题的求解,文中采用分层调度的思想,上层以净负荷波动最小为目标,考虑梯级水电站约束,建立梯级水光互补优化调度模型,并借助帝王蝶优化算法对模型进行求解;下层根据上层的调度结果以系统总调峰成本最小为目标,建立考虑火电深度调峰煤耗特性的经济调度模型,并通过MATPOWER中的MOST工具包以及CPLEX求解。以改进的IEEE 30节点系统进行仿真,结果表明,所提模型能有效提升系统运行经济性与稳定性。     

考虑爬坡功率有限平抑的高渗透率光伏电网储能配置策略

随着光伏发电渗透率的提高,电网需有较大调频备用容量应对光伏功率的随机大幅波动。储能系统(ESS)的快速充放电能力能够对光伏发电出力的大幅波动进行快速平抑,以减小电网调频所需备用容量。但目前储能成本相对较高,无法完全依赖储能来应对光伏功率的大幅度爬坡。为此,文中首先提出了利用有限容量的储能实现光伏爬坡功率有限平抑的控制策略,对光伏出力大幅度波动进行有效平抑。然后,考虑电网调频容量需求与储能配置容量的相互制约关系,建立了ESS投入后调频成本计算的数学模型,并以等效收益最大为优化目标实现ESS能量容量和功率容量的优化配置。最后,利用遗传算法对优化模型进行求解,并通过某高渗透率光伏电网验证了该方法的有效性。     

光伏并网功率调节系统的建模与仿真

为减小光伏并网功率波动对电网的影响,建立了光伏并网功率调节系统,加入可控微源-微型燃气轮机调节光伏输出功率,在满足本地负荷的基础上,实现注入电网功率可调度。为克服微型燃气轮机动态响应速度慢的缺点,提出采用时间序列法预测光伏与负荷功率,超前调度微型燃气轮机输出。利用Matlab软件进行仿真验证,结果表明该系统能有效平抑光伏并网功率的波动,提高光伏发电的可靠性。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

梯级水光蓄互补联合发电关键技术与研究展望

梯级水光蓄互补联合发电技术将梯级小水电、光伏和抽水蓄能密切结合起来,以实现多种可再生能源互补优化。该文总结了近年来可再生能源互补联合发电的研究现状,分析了水光蓄互补模式,从中长期电量互补、短期调度计划互补、实时控制互补三个层面分析了梯级水光蓄互补联合发电面临的科学问题和关键技术。在此基础上,从容量配置与优化规划、联合运行控制与智能调度、变速恒频抽蓄成套设备研制以及应用示范四个方面,提出了梯级水光蓄互补联合发电系统的研究框架,为梯级水光蓄互补发电技术研究和相关工作开展提供了部分思路。     

考虑系统调峰特性的风光消纳优化

由于风电和光伏发电受自然因素的影响较大,其出力具有随机性和波动性,将对系统的调峰能力造成严重影响。该文首先针对风电自身的出力特性,从系统调峰能力的角度对区域电网可以接纳的风电容量进行评估;然后根据风电和光伏发电在时间尺度上存在的互补性,建立以系统失负荷率最低和弃风、光率最小为目标的优化模型,利用改进惯性权重的粒子群算法对模型进行求解,得到最优的风电和光伏发电出力。最后,利用实际区域电网风电、光伏发电以及负荷的历史数据对该文所提方法的有效性进行验证,结果表明采用风光互补优化策略对风电和光伏发电的输出功率进行优化后,系统出力波动有所降低且消纳能力有明显提升。     

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。     

基于梯级水电调节的风光水联盟与区域电网联合运行优化调度策略EI北大核心CSCD

“双碳”目标引导下的清洁型电网建设,将面临大规模风光电消纳的严峻挑战。为此,以梯级水电为调节电源进行“风光波动平抑+电网负荷跟踪”,该文构建风光水联盟与区域电网联合运行的4阶段优化调度模型。第1阶段,入网前风光波动平抑。构建梯级水电平抑风光波动均方差最小和平抑费用最小优化模型。第2阶段,入网后电网负荷跟踪。构建区域电网与风光水联盟主从博弈调度模型。区域电网以风光水出力跟踪负荷误差最小和综合成本最低为目标,制定出清电价;风光水联盟制定联盟报价及售电计划,最大化联盟效益。第3阶段,联盟成员利润分配。构建纳什议价利润分配模型,实现内部补偿电价优化及成员利润提升。第4阶段,波动调节功率在各级电站优化分配。采用库恩–塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)等方法求解。结果表明所提方法能有效提高电网新能源消纳占比和联盟成员利润,降低火电占比。