计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

摘要： 研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

考虑平衡风电出力偏差的风电-抽水蓄能联合运行模式研究

风电出力的实际值与预期值的偏差较大会对电网的安全稳定运行带来冲击,从而制约风电大规模并网。为解决这一问题,文章提出在电力市场环境下通过风电-抽水蓄能联合运行的方式来弥补风电出力偏差。在研究独立运行模式的基础上建立联合运行模型,研究两种模式下抽水蓄能电站的经济效益以及联合运行模式的综合效益。算例分析验证了风电-抽水蓄能联合运行模式在技术上与经济上的可行性,联合运行模式虽然在一定程度上减少了抽水蓄能电站的电量收益,但实际综合效益比独立运行模式的经济效益有大幅度提高。     

干旱气候下基于风电并网的抽水蓄能电站经济调度模型

抽水蓄能电站配合风电出力有利于降低风电并网对电力系统的影响、提高电能质量、促进大规模风电并网,考虑到干旱气候可能制约抽水蓄能系统的发电和储存能力、进而影响风蓄联合系统的发电调度,以发电总可变成本的最小化为目标函数建立了基于风蓄联合系统的线性规划模型,评估了干旱气候对风蓄联合系统发电调度的影响,并利用变搜索半径优化的粒子群算法对模型进行求解。研究结果表明,干旱气候对风蓄联合系统的发电调度有较大的影响,且干旱气候可能促使系统二氧化碳排放量的增加,系统存储电能能力较强时,风电能有效促进二氧化碳减排;此外,算例分析还验证了所建模型的有效性。     

考虑N-1安全约束的风—火—蓄联合优化调度模型及仿真

为缓解风电随机性对系统安全运行的影响,引入风电惩罚成本,建立了风电与抽水蓄能电站联合调度优化模型,模型以总发电成本最小为目标函数,考虑了N-1条件下的网络安全约束及风电、火电、抽水蓄能等一系列约束条件,并采用简化N-1安全验证的方法,提高了求解效率。以改进的IEEE30节点系统作为仿真系统,分析了不同情景下系统调度结果。结果表明,所提模型可防止因机组出力调节不及时带来的线路越限问题,并在满足相应的安全约束条件下,可有效降低系统运行成本,减少弃风。     

基于Multi-Agent遗传算法风电-抽水蓄能联合优化运行

文章以经济和环境的综合效益最大化为目标,建立风电-抽水蓄能联合优化运行模型,考虑抽水蓄能机组和火电机组的各种运行限制,研究不同权重因子下电网效益、风电利用率和机组的出力情况,并研究了求解所建立优化模型的多Agent遗传算法,通过算例仿真验证所建模型及方法的有效性和实用性。结果表明风电场与抽水蓄能电站配合,可以降低风电对电网的影响,提高电网消纳风电的能力,还能够对火电厂机组功率起到平滑作用。     

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。     

一种考虑风电出力和负荷不确定性的最优调峰方法研究

摘要： 风电的随机波动特性可能使风电系统存在反调峰现象。在分析风电并网使系统对调峰需求发生变化的基础上,建立了风电出力和负荷的不确定性模型,并以最大限度消纳风电为目标,通过考虑使电网收益最大、满足潮流安全约束等因素建立了基于实时电价的火电、水电和抽水蓄能联合调峰优化模型,并采用最优潮流和粒子群算法研究了改进优化模型的求解方法。最后,对所研究调峰策略优化方法进行了仿真验证,证明了该策略在提高电网收益的同时,能够充分利用各调峰机组的调峰能力,确保系统的安全性。     

基于风电消纳的多类型储能系统联合经济调度

为使电力系统尽可能提高风电接纳能力,建立了基于风电消纳的实时失调成本模型,考虑到安全性、环保性,分别构建了基于风电-火电调度总成本模型和基于风电-火电-联合储能系统调度总成本模型,并采用HS-PSO混合算法求解调度总成本模型。算例仿真结果表明,抽水蓄能电站、蓄电池和超级电容器混合储能系统在增加经济效益、提高风电接纳能力方面优势明显;同时验证了储能系统容量与弃风率的关系,为含风电并网运行的系统经济调度提供了依据。     

节能调度环境下风电、水电与抽水蓄能电站联合运行优化模型及应用

为吸纳弃风、增加风电并网量,基于节能发电调度办法,以发电产生的燃煤成本、机组启停成本及污染排放成本最小为目标,提出了风电、火电联合运行优化模型和风电、火电与抽水蓄能电站联合运行优化模型。算例分析表明,与选择火电作为风电备用服务相比,当选择抽水蓄能电站作为备用服务时,燃煤发电成本、启停成本及污染排放成本明显降低,弃风被完全消纳。选用抽水蓄能电站作为风电备用服务具有显著的环境效益。     

考虑风电消纳的电热联合系统多源协调优化运行

为解决中国"三北"地区风电消纳问题,从提升电力系统调节能力的角度出发,通过在供热侧配置储热、供电侧配置抽水蓄能,与常规机组共同参与电网优化调度,形成电热联合系统多源协调运行的调度模式。在研究电热负荷与风电出力分布特性的基础上,深入分析电热联合系统多源协调对风电消纳的影响机理,以风电消纳电量最大和系统运行成本最小为目标建立电热联合系统多源协调优化模型,并采用多目标和声搜索算法对模型进行求解。以6节点系统为例验证了模型的有效性,结果表明电热联合系统多源协调运行可有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平。     

考虑相关性的含风电电力系统日前灵活性调度方法

含风电电力系统的传统调度侧重于时段内功率平衡,而忽略了相邻调度时段间的功率波动,因此造成大量弃风,文章针对该问题提出了灵活性调度方法。首先,将风电场依据相关性分组,采用通用生成函数方法建立由风源风速预测信息到每组风电场总出力的爬坡状态概率分布,结合由预测序列建立的负荷爬坡概率分布得到系统净负荷爬坡概率,引入风险价值理论得到系统上下灵活性需求;其次,根据所建立的常规机组和抽水蓄能电站灵活性调节模型,以运行成本与灵活性服务费用之和最小为目标,考虑灵活性需求约束与网络安全约束,提出了一种含风电电力系统灵活性优化调度模型;最后,通过改造的IEEE-118测试系统验证了文章所提出方法的正确性与有效性。     

含风—光—水—储互补电力系统的优化调度研究

随着风电和光伏发电大规模接入到电网中,其出力的随机性、间歇性和波动性对电网的安全运行带来巨大挑战。目前电网调度运行时为了确保系统的安全性,会出现大量的弃风弃光现象。但风力发电,光伏发电和水电具有自然互补的特点,利用它们的互补特性可提高电网消纳新能源的能力。提出了含风电、光伏、水电和抽水蓄能的互补发电系统,并分别以系统运行成本最低和互补系统出力波动最小为目标函数建立了两种优化调度模型。最后,算例分析验证了两种模型的合理性和可行性,并说明了互补运行可提高新能源的利用率,同时减少了风电与光伏的波动性对电网的影响。     

风电-抽水蓄能联合运行系统的模拟研究

构建了一个含风电—抽水蓄能联合运行系统的小型模拟电网,并对其拟定了一个风电—抽水蓄能联合运行方案;然后在最大化利用风电的目标下,建立了该方案的经济运行计算分析模型,经对该联合运行系统与普通风电系统的比较计算分析,验证了本模拟方案和计算模型的正确性;同时证明风电—抽水蓄能联合运行系统是最大化开发利用风能资源的有效途径,具有可观的经济效益和社会效益。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

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,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。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电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的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。     

基于动态离散电价协约的风电-抽蓄联合日运行优化研究

鉴于风电场和抽水蓄能电站联合运行是电网提高风电消纳能力的有效方式,提出了风电-抽蓄联合与电网签订并网电量和多种动态离散成交价格的协约交易方式,建立了风电-抽蓄联合系统经济效益最大化为目标的调度模型,利用改进粒子群算法求解模型,得到联合系统的最优运行调度计划,分析协约条件对联合系统运行和收益的影响,进而通过实例仿真几种风电场典型日场景。结果表明,所提运行模式有助于减小弃风;降低基本并网功率、增大并网功率范围,可增加联合系统的收益。     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

风电-储能联合日运行优化调度模型

以风电-储能联合运行的总收益最大为目标,建立了考虑联合出力惩罚约束的风电-储能联合日运行优化调度模型。通过引入辅助的连续变量和0-1变量及相关约束,将联合运行优化问题转化为混合整数线性规划问题,最后通过调用GAMS软件中的CPLEX对模型进行求解。并分别分析了不同场景下的风电场独立运行和风-储联合系统运行的经济性。算例结果表明,风电场和储能装置联合运行可降低风电出力波动对系统运行的影响,具有较好的经济性,同时验证了所建模型的合理性及方法的有效性。     

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。     

风电-抽水蓄能联合系统的优化运行研究

抽水蓄能和风力发电互补系统可以有效抑制风电功率的波动,为电网提供优质电能.为了确定各时段的风力发电机和抽水蓄能电站的出力状态,实现优化控制,文中从经济效益、电能质量和综合效益3个角度建立了优化模型,并利用遗传算法进行仿真计算.仿真结果表明：经济效益模型可以实现最大经济效益运行,对风电波动有一定抑制作用;电能质量模型可以使互补系统的输出功率平滑,输出功率标准差很小,但是经济效益会下降;综合效益模型考虑了电能质量的约束条件,在满足电能质量要求的前提下,实现最大经济效益运行,是综合考虑电能质量和经济效益后的一种优化运行策略.     

考虑抽水蓄能及电网运营成本的源荷储协调优化调度

将需求侧响应与抽水蓄能电站纳入系统优化调度,借助需求侧管理与抽水蓄能电站对负荷分布的调控能力以达到提高风电消纳水平和降低电网运营费用的目的。以弃风总量最小和电网购电费用最低为优化目标,并考虑系统功率平衡、机组启停时间、爬坡能力、机组出力界限、系统备用等约束条件,构建含大规模风电的源荷储协调优化调度模型,将模型转化为混合整数问题并应用MOSEK优化软件对其进行求解。算例结果表明,借助需求侧管理与抽水蓄能电站的协作效应,系统对风电消纳能力将有所提高,电网购电费用亦进一步降低。