计及抽蓄电站调峰运行的水火电优化调度

抽水蓄能电站具有优良的调峰填谷能力,能减少火电机组的调峰压力,增强整个电网的调峰能力。首先,将抽水蓄能电站抽水机组消耗的有功假设成电网中的"可中断负荷",修正了总负荷水平方差的表达式,建立计及抽蓄电站调峰运行的水火电优化调度模型。之后,通过AMPL平台调用高效商业求解器IPOPT对其进行求解。基于湖南黑麋峰抽水蓄能电站的实际数据,选择丰水期典型日的计划负荷曲线进行数值仿真,比较调度前后火电机组与抽水蓄能电站的出力、火电机组深度调峰与启停调峰次数以及弃水调峰电量,验证了该模型在提高电网调峰能力方面的有效性。     

含柔性负荷火电机组深度调峰的源荷协调分层优化调度

风电大规模接入对系统调峰带来巨大挑战,为解决因系统调峰能力不足导致弃风问题,提出一种含柔性负荷的火电机组深度调峰的源荷分层优化调度方法。该方法分为上层和下层两个优化模型,上层以系统峰谷差最小为目标,旨在减少系统调峰压力;下层模型以系统成本最小为目标,确定各个火电机组出力。通过实际算例对比柔性负荷优化前后系统总成本,验证所提调度方法的经济性和有效性。     

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。     

参与调峰的储能系统配置方案及经济性分析

配置储能系统是减少机组调峰负担、增加风电接纳空间的有效手段.该文提出一种储能辅助电网调峰的配置方案.该方案外层模型为优化配置模型,以储能系统净收益、火电机组出力标准差改善量以及新增风电接纳量指标构成多因素优化模型,采用迭代计算的方法得到配置备选集内所有方案的多因素指标,选取最优值作为兼顾技术性及经济性的储能系统配置结果.外层模型各指标依靠内层模型输出参数进行计算,内层模型为优化调度模型,综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本,以系统调峰运行成本最小为目标,优化系统风电接纳量,并得到储能系统充放电功率及火电机组出力.最后,基于某局部电网实测数据,验证了配置方案的有效性,并对储能系统全寿命周期内的经济性进行分析.     

含柔性负荷的火电机组深度调峰的源荷分层优化调度

风电大规模接入对系统调峰带来巨大挑战,为解决因系统调峰能力不足导致的弃风问题,提出了一种含柔性负荷的火电机组深度调峰的源荷分层优化调度方法。该方法分为上层和下层两个优化模型,上层以系统峰谷差最小为目标,旨在减少系统调峰压力;下层模型以系统成本最小为目标,确定各个火电机组出力。通过实际算例对比柔性负荷优化调度前后系统总成本,验证所提调度方法的经济性和有效性。     

计及调峰市场交易的储能-新能源-火电多目标优化调度

大规模新能源接入对电网调峰提出挑战,如何在提高新能源上网率的同时兼顾调峰资源的经济效益已成为亟须解决的重要问题,该文提出电力市场环境下考虑弃风、弃光的储能-新能源-火电多目标优化调度方法。首先,根据现行调峰政策设计储能-新能源-火电调峰市场交易机制,并建立以弃风率、弃光率为基准的新能源交易功率模型、报价模型和依托现行调峰规则的火电报价模型;然后,通过开展新能源与储能、火电之间的双边交易,以新能源中标功率和系统调峰成本为多目标进行出清,优化得到火电机组出力、新能源中标功率、储能充放电功率及出清价格;最后,采用算例进行验证,结果表明所提出优化调度方法在降低新能源弃风弃光率的同时能够显著提高参与调峰市场主体的经济效益。     

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明：在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。     

计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略

在规模化新能源并网消纳趋势下,电网新能源的出力随机特性和系统调峰裕度亟需兼顾研究。首先根据非参数估计理论对新能源出力的随机特性进行处理。其次基于火电调峰机组的深度调峰过程对机组的运行费用进行分析建模。接着构建综合考虑电网深度调峰运行经济性和调峰灵活性的多目标优化调度模型,提出考虑新能源出力随机特性的多目标电网深度调峰运行优化调度策略。最后基于多目标求解方法分别以10台火电机组电力系统和某地区实际电网运行数据进行仿真计算,分析该多目标调度策略的有效性。     

考虑安全环保及补偿的火电机组调峰经济性研究

火电机组深度调峰是促进新能源消纳的有力手段,为了研究火电机组参与调峰的经济性,并考虑日益上涨的煤炭价格,建立了综合发电成本模型。从燃料材料消耗、投资运营、机组寿命损耗和环境损失等方面对机组调峰发电成本进行分析,结合调峰补偿政策建立调峰运行效益模型。对案例机组进行发电综合成本计算,分析不同负荷及煤炭价格波动下火电机组的调峰效益,以不同的调峰效益为目标为机组提供补偿报价策略。     

计及火电机组深度调峰成本的大规模风电并网鲁棒优化调度

规模风电并网背景下,电力系统加大火电机组的调峰深度,充分挖掘现有下调备用空间,将是应对风电出力不确定性的有效方式之一。文中考虑火电机组工作在深度调峰(DPR)方式下的附加煤耗损失和机组寿命损耗,提出了计及火电机组DPR成本的规模风电并网鲁棒优化调度模型。考虑风电出力不确定性,建立了包括基于风电出力预测场景的调度主问题和基于极端场景的调控子问题的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定度参数控制调度计划的保守性,最终优化出经济性最优的鲁棒日前调度方案。基于算例分析证明所述模型的合理性与有效性。     

风蓄火联合运行电力系统动态经济优化调度

针对风电的波动性和反调峰特性,为减少火电系统调峰压力,考虑到抽水蓄能机组启停迅速、工况转化灵活等良好的运行特性,建立风电-抽水蓄能电站-火电站联合调度模型。以充分利用清洁能源、降低系统运行成本和火电机组平稳运行为目标建立多目标优化调度模型,充分发挥抽水蓄能机组在电力系统中的调节作用。以避免系统容量冗余、避免火电机组频繁启停和低负荷运行为原则,确定火电机组调度台数。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例分析,研究抽水蓄能机组的运行效益及联合调度时抽水蓄能机组的调度运行规律和各类机组间的配合运行特点,计算结果表明模型能够为充分利用风电提供良好的调度运行策略,具有一定的实用性。     

考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。     

A Joint Smart Generation Scheduling Approach for Wind Thermal Pumped Storage Systems

Abstract

Energy storage plays a crucial role in the development of smart grids with high wind power penetration. Pumped storage is an effective solution for smoothing wind power fluctuation and reducing the operating cost for a wind thermal power system. The joint generation scheduling of power systems with mixed wind power, pumped storage, and thermal power is a challenging problem. This article proposes a novel two-stage generation scheduling approach for this problem in the contexts of smart grids. Through optimization, a day-ahead thermal unit commitment and pumped storage schedule are provided; then, in real time, the pumped storage schedule is updated to mitigate the wind power forecasting error and hence avoid the curtailment of wind power generation. The proposed model aims to reduce the total operating cost, accommodate uncertain wind power as much as possible, and smooth the output fluctuation faced by thermal units, while making the system operate in a relatively reliable way. A binary particle swarm optimization algorithm for solving the proposed model and the pumped storage schedule update algorithm are also presented. The model and algorithm are tested on a ten-generator test system.     

计及弃风成本的含抽水蓄能电力系统随机优化调度

针对风电入网的消纳难题,提出了抽水蓄能参与调峰的数学模型。将弃风成本作为经济指标之一,风速和负荷作为不确定变量,建立了风电-火电-抽水蓄能随机规划模型。处理机会约束条件时,提出以bootstrap抽样法估计置信区间,以提高精确度。在IEEE 30节点系统上进行仿真测试,对不同风电和抽水蓄能装机容量情况下的经济性进行分析。结果显示：风电装机容量由300 MW增加到400 MW时,弃风成本升高,系统对抽水蓄能的容量和备用容量需求也随之增加;当风电装机容量达到400 MW时,将抽水蓄能容量提高到90 MW,相比于无抽水蓄能参与调度的情况,能够节约经济成本约5%左右,且参与启停调峰的火电机组由2台减少到1台。算例表明针对不同装机容量的风电,合理地配置抽水蓄能容量,多元协调配合进行调峰,才能实现低成本消纳风电的目的。     

基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定及其调度产生的影响，提出一种基于分时电价的风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度策略。利用含储热光热电站良好的可调度性与可控性，将风电和光伏出力进行时空平移，使风电-光伏-光热联合出力转变为稳定且可调度的电源，且具备削峰填谷功能，与火电机组共同参与电网调度。为提高风电-光伏-光热系统并网经济效益，实现火电机组经济平稳运行，建立了风电-光伏-光热联合发电基地并网优化调度模型，包含风电-光伏-光热系统联合“削峰”模型和火电机组经济调度模型，分别对应第一阶段优化和第二阶段优化，采用智能算法对其进行求解。最后通过改进的IEEE-30节点算例系统仿真验证所提调度策略的正确性和有效性。     

风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型

高比例新能源并网带来的波动性影响和新能源消纳水平不足已成为新型电力系统中亟须解决的问题。为此,基于风、光、负荷预测精度随时间尺度缩短而逐级提高的特点和抽蓄机组日内灵活调节特性,建立风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型。以运行成本最小为目标,建立日前24 h发电计划、日内1 h发电计划和实时15 min发电计划。通过多时间尺度的协调配合,保证风、光、抽蓄出力良好跟踪负荷,逐级修正发电计划。以含6台抽蓄机组的风-光-抽蓄零碳电力系统为例开展仿真分析,结果表明所提多时间尺度协调调度模型有利于减少系统弃风、弃光量,且系统消纳风光的能力与抽蓄电站装机容量有关。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

东北辅助服务市场下热电厂配置电锅炉调峰的经济性分析

热电机组配置直热式电锅炉进行电热解耦改造,是提高机组下调峰能力并消纳弃风的有效手段。为分析主流机组改造的经济性,以东北调峰辅助服务市场为背景,建立了热电机组和电锅炉协调运行模型、消纳弃风的节煤量模型、下调峰的运行成本与效益模型,以及以投资回收期为指标的投资经济性评价模型。以实际数据为基础,对当前东北电网典型热电机组在不同场景下的经济性进行了计算分析。结果表明,在当前调峰机制下,在供热中期热负荷较大时,对于中小规模弃风,热电厂没有启动电锅炉消纳的动力;而为在大规模弃风时获取正收益,机组需要配置较大容量电锅炉,这又给热电厂带来了很大的投资风险。通过分析表明,降低机组最小出力可减小电锅炉的配置容量,从而提高投资经济性以降低风险。     

基于可变速抽水蓄能技术提升区域电网新能源消纳水平的研究

可变速抽蓄机组相较于传统恒速运行抽蓄机组在抽水工况下的有功调节、无功补偿方面有明显优势，能够更好地匹配新能源出力波动并进行消纳。基于可变速抽水蓄能技术对比总结了交流励磁、全功率变频2种技术路线的系统配置、工作机理和技术特点，以某省级电网9大地区为节点搭建简化网架模型进行8 760 h时序生产模拟仿真，结果表明可变速抽水蓄能技术可提高区域电网新能源消纳水平、减少火电调峰，对未来变速抽蓄项目在电网应用的技术经济效益评估提供了参考。