计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析

阐述了中国跨区直流输电对促进西北地区新能源消纳的重要性,分析了目前跨区直流外送模式对新能源消纳的不利影响。综合考虑分析直流输电系统的运行特性和跨区电能交易需求,建立了跨区直流计划调整的混合整数线性约束模型,提出了考虑跨区直流互动调峰的新能源与常规能源协调优化的两阶段日前发电计划编制方法。首先,基于安全约束经济调度(SCED)模型分析了受端电网直流接纳能力。然后,基于安全约束机组组合(SCUC)模型,综合考虑直流计划调整约束、系统平衡、机组运行、新能源出力预测和电网安全等约束条件,以节能环保和新能源消纳最大为优化目标,编制送端电网的机组组合、出力计划和直流送出计划。最后,通过某省级电网及其跨区直流计划优化调整的算例验证了所提方法的有效性。     

基于多状态概率模型的新能源消纳能力分析

新能源发电装机规模日益增加,客观评价电网消纳新能源的能力是提高新能源渗透率又保证系统安全稳定运行的重要条件。本文基于新能源联合出力多状态概率模型,考虑系统调峰容量约束,利用新能源装机规模、损失电量及消纳电量在无约束情况下新能源理论可发电量中的占比等指标来综合评估电网的新能源消纳能力,进而提出一种基于多状态概率模型的新能源消纳能力分析方法。对某省2020水平年规划电网新能源消纳能力进行了实例分析,统计历史年新能源出力概率分布,并依据该统计结果求取了风电、光伏联合出力概率分布,利用该省电源、负荷等规划数据测算了系统剩余调峰容量,进而评估了新能源消纳能力,分析了状态数选择对分析结果的影响,验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于多场景风险分析的含风电互联电网机组组合策略研究

为保证电力系统可靠运行,日前机组组合应考虑电网中不确定性因素所带来的风险。大规模风电并网给电力系统运行引入了更多的不确定性,电网互联一定程度上可削弱风电不确定性对电网运行的影响,但同时也增大了日前机组组合问题的复杂度。为了在有限的计算时间内获取计及风险的可行的机组组合方案,需要筛选典型场景来衡量电网运行风险。在风电、负荷预测误差的基础上设置了互联电网机组、联络线强迫停运场景集,构建了互联电网弃风电量期望（expected wind power curtailed,EWPC）和电量不足期望（expected energy not supplied,EENS）风险量化指标,并将其以罚函数的形式引入目标函数,建立了计及多场景运行风险的多区域互联电网安全约束机组组合模型,经两区域12节点系统验证了机组组合策略的正确性和有效性。     

基于预招标的月度偏差电量平衡机制及其多周期发电调度优化模型

我国以年度和月度电量为交易标的物的中长期电力直接交易市场中,传统的偏差电量平衡机制注重于调度的灵活性,未充分考虑偏差调整的经济性。随着各省大用户直接交易电量规模的不断扩大,传统方式已很难满足市场运行对于公平性和经济性的双重需要。该文设计一种基于预招标的月度偏差电量平衡机制,能够实现月度偏差电量调整成本的最小化以及低成本机组对高成本机组的替代发电,有效提高系统运行的经济性;根据所设计的偏差电量平衡机制,该文考虑月度和日前用电需求预测偏差、机组运行约束、电网运行约束等因素,建立月度预发电计划滚动修正、日前发电计划优化、日内发电计划调整的多周期发电调度优化模型;最后,通过IEEE-30标准节点系统的算例仿真,验证了所提机制及模型的有效性。     

考虑风电并网和电量分解的月度机组组合模型

合理的月度机组组合 (unit commitment,UC)可以在更长时间尺度上进一步拓展风电消纳空间,但大规模风电入网造成的较强不确定性会给机组组合带来很大挑战。另外,由于基于比例分配法编制的月度合同电量调度实施难度较大,文章提出一种结合改进月度合同电量分解方法与考虑源荷不确定性的月度火电机组组合模型。将风电历史数据应用于月度机组组合决策,采用基于数据驱动的分布鲁棒方法结合随机优化技术求解机组组合与电量分解方案。计算结果表明,该模型能有效减少弃风量,提高火电机组负荷率。     

计及线路随机故障的机会约束最优风电消纳模型

在大规模风电并网的背景下,为提升电网运行的经济性与安全性,基于最优风电消纳比的概念提出一种计及输电线路随机故障的两阶段机会约束机组组合模型。一方面,采用机会约束量化风电出力的不确定性,确定最优的机组组合方式与风电消纳比;另一方面,综合考虑电网基态与故障态的运行方式,在故障发生后引入弃风、切负荷等控制措施,保证电网的稳定运行。为应对机会约束模型带来的求解难题,采用采样平均近似算法处理机会约束,并通过双线性Benders分解法将原问题分解为预测风电出力下的预测主问题和风电出力波动条件下的场景子问题,主子问题迭代求解,得到系统优化运行策略。6节点系统与IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。     

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响。针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能源出力和负荷需求的不同水平,建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统电网规划模型,系统分析了电网规划方案的经济性及对可再生能源的消纳能力,为电网规划工作提供重要的辅助决策依据。通过IEEE RTS-24算例分析验证了所提方法的有效性。     

机组检修与运行组合的协同优化

机组检修计划和机组运行组合都是电力系统电源运行结构优化的重要组成部分。风电等新能源的大规模接入和智能电网调度的推进对电力系统电源运行结构优化提出了新的要求。为了进一步提高电网运行的安全性,提高电网消纳新能源的能力,提升电网调度的精确化、智能化水平,文中提出一种内嵌N-1安全校核的月度电源运行结构优化的新模式。该模式在更长的时间尺度、更广的空间维度充分挖掘机组检修与机组组合的协同优化空间,内嵌考虑N-1安全校核,有效提高了机组检修计划与发电计划的安全性与经济性。IEEE 30节点系统和某省级电网的算例分析揭示了实现机组检修计划与运行组合协同优化的效益。     

基于机组组合的风电消纳能力研究

电力系统消纳风电能力的准确掌握,对于风电场建设规划以及辅助实际运行的调度决策意义重大。风电消纳的效率分析给电网高效利用风电提供了理论支持,风电消纳效率主要是用来衡量扣除电网消纳风力发电的成本后,风电对于电网净减排的贡献率。本文以目前我国的电源结构作为切入点,采用机组组合的生产模拟方法,从成本上分析了电网消纳风电的费用构成。基于二次规划模型,从理论上推导出了电网消纳风电效率与系统运行方式、机组参数和电网消纳风能比例等因素有关。最后通过实验仿真验证了理论的有效性和实用性。     

计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型

为简化现有直流线路运行等效模型,精细化地对新能源跨区消纳进行仿真,构建了直流线路输送功率增量模型。为应对两区域新能源预测不确定性对新能源跨区消纳的影响,利用基于场景分析的随机优化模型和多时间尺度滚动优化思想建立了计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型。利用自回归滑动平均模型、场景缩减技术和场景组合构建描述两区域新能源日前预测不确定性的场景集,建立日前随机优化模型,求取统计意义上新能源弃电最小的两区域机组启停计划和直流线路输送计划;基于新能源日内预测数据,建立日内调整模型滚动优化两区域机组发电计划和直流线路调整计划。最后,通过某省实际数据改建的跨区域系统算例,验证了所建模型的有效性。     

协同短期调度的新能源电力系统月度机组组合模型与快速求解方法

为实现多时间尺度下新能源电力系统经济、灵活运行与发电资源最优性配置,该文考虑月度机组组合与短期调度之间的层次衔接关系,提出协同短期调度的月度机组组合模型与高效求解算法。首先,结合风电短期随机不确定性与长期相关不确定性之间的概率统计规律,提出基于非参数核密度估计与自回归滑动平均分析的新能源出力模拟方法;在此基础上,通过协调月度机组群开停机计划与短期调度的互动关系,构建协同短期调度的多场景月度机组组合模型。其次,针对该混合整数线性规划模型的计算复杂性问题,利用约束转换技术与松弛诱导技术,提出一种基于分支—定界原理的改进求解策略。最后,结合某省区电网进行实际算例对比分析,论证协同短期调度的月度机组组合模型与求解算法的有效性。     

考虑调峰和电网输送约束的省级系统风电消纳能力分析

随着风电并网容量的增加,调峰和电网输送能力已成为电力系统消纳风电的瓶颈。为直观表达省级系统消纳风电的能力,指导风电发展规划以及未来调度运行工作,结合中国电力系统运行特性,研究了综合考虑调峰约束和电网输送能力约束的风电电量消纳预测方法,并根据中国北方风电富集省份现有的电网条件、电源结构、实际运行方式等信息,对多种场景下两...     

基于短路容量量化评估的大规模新能源直流送端电网运行方式优化方法

直流送端电网中需保证一定数量的常规机组提供短路容量以平抑电压波动,而开机容量过大将挤占新能源消纳空间,为电网运行方式优化带来了难题.对此,基于支路潮流法揭示了暂态过电压与直流母线短路容量的关系,推导出保证一定暂态过电压水平的最小母线短路容量的量化算法,提出了利用常规机组短路电流权重指数作为考虑短路容量约束的机组优化组合权重因子,给出了常规机组开机方式与各条直流短路容量需求之间的量化关联关系.基于该方法建立了考虑直流近区短路容量约束的机组组合优化模型,采用机组组合优化算法统筹考虑各种约束,优化机组开机方式,在保证安全稳定运行的基础上实现了新能源最大消纳.最后以西北某省级电网为例验证了所提方法的有效性及优越性.     

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。     

考虑就地消纳与外送相协调的可再生能源生产模拟

为了实现高渗透率间歇性可再生能源就地消纳与外送相互协调,通过分析可再生能源出力与负荷的相关性,建立可再生能源机组生产模拟计算模型。同时优化考虑电网安全约束的不同电源开机组合,开展电力系统生产模拟研究。基于可再生能源就地消纳和外送通道建设综合考虑后的经济性为约束的模型函数,确定各个间歇性可再生能源的消纳电量、外送电量和弃电电量,从而使得电网系统能够获得在就地消纳和外送相协调运行模式下的最优综合效益。最后通过算例及仿真结果对所提的模型进行验证。     

考虑功率互济的多区域电网储能系统联合优化配置

在新能源并网规模逐步提升的背景下,针对广域互联电网的多储能规划问题,建立考虑区域电网互济的储能系统联合规划优化配置模型。首先,建立多区域电力系统的网络等效模型,以刻画多区域互联系统的功率互济关系,并提出多区域系统的机组启停安排方法,计算不同区域的机组日内启停方案。其次,针对互联电网的多区域储能协同规划问题,建立计及功率互济的多区域储能联合双层优化配置模型。模型外层以多区域新能源总弃量最小为目标,优化计算各区域的储能配置;内层以区域间传输功率与区域注入功率的波动量最小为目标,以获得火、储以及新能源的最优出力方案。然后,利用全场景近似网损和联络线综合利用率,实现多区域储能规划方案的效益评估,实现储能投资价值的量化。最后,通过算例分析验证所提模型及方法的有效性。算例分析表明,所提模型可充分兼顾各区域新能源消纳要求,有效提升全网消纳指标,节约储能系统投资,可应用于广域互联电网的储能系统协同规划。     

基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的“三北”地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。     

用于促进新能源消纳的最低运行成本优化调度方法

针对大规模新能源消纳困难问题,建立了以新能源消纳电量最大和系统运行成本最小的多目标优化模型. 通过引入混合 NSGAIIＧMOPSO 算法,在最大程度上消纳风电和光伏发电的前提下,尽量降低火电机组一次能源消耗,从而达到降低运行成本的目的.最后通过算例对模型和算法的有效性进行验证,仿真结果表明该模型能够很好地降低运行成本,并极大地促进风电与光伏发电的消纳量.     

考虑清洁能源消纳的售电商滚动修正月度市场交易策略

在深化电力市场改革以及促进需求侧消纳清洁能源的背景下,售电商需综合考虑火电年度合同电量以及清洁能源消纳年度合同电量,在合理安排年度合同电量分解的基础上,根据月度用电量预测偏差优化月度市场交易策略,构建了售电商月度购电滚动修正优化策略框架.基于月度市场电价波动风险分析,提出了年度合同电量分解到月度合同电量的进度系数.考虑了清洁能源出力波动的季节性修正因子,从而建立了满足偏差考核的售电商月度最优购电策略模型.算例分析了电价波动以及清洁能源消纳年度合同电量对售电商月度市场竞价策略的影响,对售电商承担新能源消纳权责、降低竞价风险、满足偏差考核具有现实意义.