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。     

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。     

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。     

多重不确定条件下的乌鲁木齐分布式绿色电力规划研究

考虑季节和系统风险,设计3个情景,将两阶段随机规划、模糊随机规划以及随机鲁棒优化方法,分季节和系统风险多情景设置发电目标,以系统成本为模型目标,以电力供需平衡、电网交易、区域限制、污染物排放为约束条件,建立绿色电力规划模型进行研究,得到乌鲁木齐区域的分布式发电的优化配置,可为在乌鲁木齐推进绿色能源及能源发展提供决策支持。     

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。     

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。     

考虑光热电站调节特性的可再生能源系统优化调度北大核心CSCD

风电的随机性与波动性导致电力系统供应侧可调度性降低,因而弃风限电现象严重。文章基于光热电站的调节特性,提出含光热电站和抽水蓄能的全可再生能源系统优化调度模型,实现负荷全部由可再生能源供电的调度模式。模型以系统运行总成本最低为目标,综合考虑风电预测的不确定性和各发电单元出力约束,应用CPLEX进行求解。最后,仿真算例验证了模型能够促进电力系统清洁低碳发展,同时提高了风电消纳。     

基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法

针对电网建设过程中不同利益主体投资风险评估问题,结合物理信息融合的可再生能源电网各主体投资供需平衡和数据流信息安全模型,研究基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法。首先建立包含电网投资运营商、可再生能源投资运营商和电力用户等不同主体的投资模式,然后针对电力物联网环境下信息系统的设备风险、数据风险、物理系统风险和信息安全风险在复杂信息物理融合系统中的作用机理,研究复杂投资模式下系统信息安全风险量化表征模型,并在此基础上建立基于结构熵的信息安全约束的可再生能源电网多主体投资动态风险评估模型。基于IEEE39节点建立可再生能源电网投资风险评估仿真系统,对文章提出的风险评估方法进行验证。仿真结果表明,基于信息安全约束的电网多主体投资风险评估方法,能够有效提升具有不确定性的电网投资规划鲁棒性。     

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。     

可再生能源发电系统虚拟惯量动态控制仿真模型

针对可再生能源发电系统大规模接入电网后,因电网总惯量减小而导致小干扰稳定性能减弱的问题,提出了能够有效提高系统转动惯量的多可再生能源发电系统虚拟惯量动态鲁棒控制方法。文章研究了风电、光伏和储能系统虚拟惯量及其控制机理,建立多可再生能源发电系统的转子运动方程;研究基于多可再生能源发电系统转动惯量动态控制和电网小扰动稳定判别模型的系统稳定性鲁棒控制,建立可再生能源出力和负荷波动下的虚拟惯量动态鲁棒控制模型;基于ADPSS仿真平台,针对多可再生能源虚拟惯量动态控制模型,搭建了风电、光伏和储能与无穷大系统并联模型。对所建立虚拟惯量控制模型进行的仿真分析表明,该模型能够有效地提高多可再生能源发电系统接入条件下的电力系统稳定性。     

基于碳交易的含燃气机组的低碳电源规划

在低碳经济背景下,引入碳交易和发展低碳能源发电成为实现电力系统低碳化发展的重要手段。由于燃气发电具有效率高、碳排放量低、调峰能力强等优点,因此将燃气机组加入到规划方案中,建立基于碳交易的低碳电源规划模型。模型以系统综合成本最小为目标,成本中包含投资运行成本和碳交易成本,同时考虑天然气供应约束、碳交易量约束等约束条件。采用离散细菌群体趋药性算法对模型进行求解,通过模型对比和灵敏性分析得出燃气机组和碳交易机制的加入可优化电源结构,促进低碳机组的投建,实现电力系统低碳减排的结论,验证了模型的有效性。     

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。     

考虑低谷调峰限制和环境成本的发电容量规划

提出一种考虑低谷调峰限制的含可再生能源电力系统发电容量规划模型,该模型能确保通过运行调度最优发电容量组合满足规划年中每一天的低谷调峰限制,然后结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法进行求解。而且,为了研究环境成本对发电容量规划和系统调峰性能的影响,在发电成本中增加CO₂排放成本。最后,算例分析验证所提方法的合理性和有效性,结果表明了在高渗透率可再生能源电力系统发电容量规划中综合考虑低谷调峰限制和环境成本的必要性。     

面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型研究

为解决"三弃"问题,提高可再生能源消纳能力,文章基于能量枢纽模型,提出了能够提升系统灵活性与可再生能源消纳能力的方案,并以高比例可再生能源消纳与系统综合经济性为目标,考虑典型日系统冷热电功率平衡约束、设备输入-输出耦合约束(能量枢纽模型)、设备出力限制、电网联络线功率约束等约束条件,建立面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型。针对模型的非线性特性,采用数学等效变换将其转化为0～1混合整数线性规划模型,并求取全局最优解。最后,以江苏某区域为实例,分析了高比例可再生能源接入对能量枢纽容量配置及其关键设备在不同典型日出力的影响,并基于灵敏度分析法,分别分析了设备单位容量造价、能源价格及热电负荷比对规划结果的影响,验证了所提规划模型的正确性与合理性。     

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。     

基于鲁棒DEA的新能源电力系统投入产出效率评价研究

针对可再生能源发电大规模接入后的新能源电力系统在规划建设过程中的经济性分析和评价问题,文章提出了基于新能源电网投资与运行收益间非线性关系模型的投入产出效率评价模型,为新能源电力系统建设和投资规划提供有效准确的经济性指导;研究了新能源电力系统中可再生能源发电输电线路、变配电设备等基础设施投入与运行经济效益之间的非线性关系,建立了基于DEA决策算法的产出效率评价模型;针对可再生能源发电波动、政策变化、全社会用电量、线损率、供电可靠率等不确定性对新能源电力系统建设投资收益的影响,建立了考虑综合不确定性的产出效率鲁棒评价模型。采用我国部分省级电网的新能源电力系统投入产出数据样本,对建立的鲁棒DEA投入产出效率评价模型进行仿真验证,结果表明,文章提出的新能源电网投入产出效率评价模型能够对电网的投入产出情况作出较为有效的评价。     

德国能源转型升级到4.0阶段面临的挑战

正根据德国制定的可再生能源发展目标规划,全国总发电中可再生能源发电的比重2020年将达到35%,2030年达到50%,2040年达到65%,2050年达到80%以上。根据这四个发展目标,可以把德国能源转型分为1.0、2.0、3.0和4.0四个阶段。2015年,德国可再生能源电力在电力总消费比重为32.6%,处于能源转型1.0阶段。那么,德国能源转型升级     

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。     

市场交易下电力联合外送多主体利益分配优化

参与主体的利益分配影响着电力联合外送系统运营的可持续性,而外送系统中电力电量的配置结果决定其经济与社会效益水平。在考虑外送系统参与主体的利益诉求下,提出了风光火联合外送两阶段运营优化模型。首先分析不同电源的利益冲突,以厂商发电利润最大构建电量分配模型,并求得均衡发电利润;然后考虑输电的经济和社会效益,以购电成本最小和可再生电力外送最大构建电力分配模型,将均衡利润改成厂商盈利保证约束,通过综合发电层与输电层的利益考量,实现联合外送系统的优化调度;最后,通过算例分析求得电力电量及利润分配结果,并探讨电量分解方式和盈利保证约束的影响及作用,结果显示该模型能在保障参与主体利益分配均衡的情况下促进可再生能源消纳。     

力促大规模非水可再生能源发展

综述了我国能源与电力可持续发展的现状和未来,着重阐述了风力发电、光伏发电、太阳能热发电等可再生能源发电发展的主要特点和问题,最后建议加快规划与部署建设以可再生能源为主体的综合能源基地,积极构建我国能源可持续发展体系。