计及碳捕集和需求响应的综合能源系统低碳经济调度策略

发展综合能源系统是实现经济发展和节能减排的关键举措。首先,为提高机组的调峰能力、减少CO2的排放,将碳捕集技术引入综合能源系统,研究其对综合能源系统灵活、经济、低碳运行的作用。然后,为减轻负荷和风电峰谷波动给系统带来的压力,考虑电、热负荷的需求响应作用,实现综合能源系统的健康、可持续运行。最后,考虑能源协调与耦合作用,以最小化综合成本为目标,构建电-热综合能源系统低碳经济调度模型。算例分析的结果表明,碳捕集和需求响应的共同作用减少了系统的总运行成本和碳排放成本,从源荷双侧促进了风电的消纳,促进了电-热综合能源系统的灵活调度和低碳运行。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

主动负荷互动响应行为分析

基于主动负荷系统互动需求响应行为的时间过程特征和经济效率特征,提出主动负荷系统互动响应行为特征分析模式;以主动负荷系统响应行为带给用户、电力系统和社会环境三方的经济效益最大为目标,建立响应计划决策模型;解耦响应行为的用能需求、用电需求变化情况,考虑响应行为与分布式可再生能源、主网运行的配合情况,提出评估主动负荷系统互动响应行为物理特征的指标变量。在某含风电的重空调负荷电网中,分别对居民区和商业区风电冰蓄能联合供冷主动负荷系统进行了互动响应计划决策和行为特征分析,验证了所提出的主动负荷响应计划决策模型和响应行为特征评估指标的有效性和特点。     

基于扩展序列运算的含不确定性需求响应电力系统优化调度

未来高比例可再生能源的随机性给电力系统运行带来了前所未有的挑战,灵活性资源的不足限制了可再生能源的发展,柔性负荷可作为一种灵活性资源参与电力系统的调峰和备用。文中根据响应机制的不同,将柔性负荷分为激励型负荷和价格型负荷两种。基于扩展概率性序列运算理论,分别建立表征激励型负荷和价格型负荷响应不确定性的概率模型,表征风电出力不确定性的概率模型也随之建立。在此基础上,以应对风电波动性和随机性为背景,基于风险约束和风险成本理论,构建了同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统日前优化调度模型。针对构建的随机优化问题,文中通过序列运算对机会约束条件进行转化,将其转化为一个约束条件为线性的确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性,并分析了序列运算应用于不确定性问题的实用价值。     

高风电渗透率下考虑需求侧管理策略的智能微电网调度方法

提出了一种高风电渗透率下考虑需求侧管理策略的智能微电网调度方法。首先,考虑经济、环境成本指标、清洁能源就地消纳量以及可中断负荷和可转移负荷策略,建立了多目标优化调度模型。然后,引入ε约束法生成Pareto前沿解集,利用归一化方法求出最优折衷解。最后,基于24节点配电系统对所提方法进行分析验证。算例结果表明:建立的多目标优化模型能够有效提升清洁能源的消纳率,提高调度方案经济性,同时有效降低发电污染排放。采用的需求侧管理策略能够有效平抑负荷波动,达到削峰填谷的目的。     

短时需求响应对含风电电源规划的影响研究

风电的随机性和间歇性使得供电成本大大增加,风电并网加剧了系统的供需矛盾。在电力市场环境下,用户的用电需求可以对价格进行响应,帮助电网更好地消纳风电。根据这一特性,建立了基于需求响应的含风电电源规划模型,考虑了可变负荷的同时段和跨时段响应特性,并在模型中加入了CO2排放强度和风电备用容量约束。通过仿真计算得到各电源的发电容量情况。实验结果验证了模型的合理性,表明需求响应的引入可以提高风电渗透率,同时降低供电成本。     

考虑综合需求响应的电热系统优化调度

考虑配电网中电、热负荷的不断增长,以及热电联产装置(Combined heat and power,CHP)和风机等分布式电源的迅速发展,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电负荷和热负荷的可调价值,电负荷建立实时电价模型,采用价格型需求响应进行调整；热负荷是考虑热负荷的传输延迟特性,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述和计及模糊性供热舒适度特性,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过这两种响应模式对电、热负荷进行调整,增大风电上网的空间；其次在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求,最后以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例结果表明,在源侧采用CHP+电锅炉和储热相比于传统的CHP+储热,风电的消纳能力有显著提升；在荷侧考虑电、热综合需求响应相比于传统的考虑单一需求响应,可有效的降低系统的运行成本,提高能源的利用效率。     

基于风电消纳需求的综合能源服务商源荷协同运行策略

未来,风电将和火电享有同样的出力水平,同时承担一定的系统调节任务,大型风电场亟需寻求一种新的途径来提升消纳水平。能源互联网的推进和售电侧的开放为综合能源服务商(integrated energy service provider,IESP)聚合多类型供能设备和综合柔性负荷直接满足风电的消纳需求提供了环境和契机。据此,在分析我国目前风电的运营现状的基础上,讨论了可调度风电场的消纳需求,考虑IESP自有供能设备的发电/热响应能力和辖区综合需求响应电热负荷的可控性、采暖负荷的弹性,提出了一种基于风电消纳需求的风电场-IESP协同运营模式(windfarm-IESP,WICOM),构建了IESP的综合响应模型,进一步以IESP收益最大为目标,建立了源荷电热日前经济调度模型,并以算例证明WICOM在提升IESP收益和风电消纳水平上所起的积极作用。     

计及需求响应的含间歇式可再生能源电力系统的多目标优化调度

建立计及需求响应的含风光发电电力系统的多目标优化调度模型.将实时电价和可中断负荷两种需求响应项目融入模型中,引入备用容量成本系数和碳排放价格,并根据实时电价对弃风量进行经济惩罚,以经济和环保成本之和最小建立目标函数.对可再生能源的收购政策、备用容量提供方案以及两种需求响应项目的效果进行比较,并分析模型参数的敏感性.算例分析表明:全额收购光电、允许适当弃风的方案使调度更加灵活;需求响应降低了风电波动对系统的影响,优化了机组组合方案,提高了系统的经济和环境效益.     

考虑综合需求侧响应的区域综合能源系统多目标优化调度

为兼顾区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）中能耗成本、污染排放、风电消纳等多个调度目标,建立了考虑综合需求响应的RIES多目标优化模型。首先,对含电转气、储能系统、热电联产机组等设备的RIES建模,并在区域内引入了具体考虑削减负荷、转移负荷和替代负荷的综合需求响应,旨在削减系统负荷峰谷差。然后,分别建立了以系统用能成本、弃风功率和污染物治理成本最小的目标函数,采用多目标优化方法--以模糊加权规划遍历权值求解帕累托前沿,再根据证据推理决策方法寻找最优调度策略。最后基于典型算例研究,结果表明了所提多目标优化算法能有效在多个调度目标间做出权衡,考虑综合需求响应的RIES在总能耗、环境友好和风电消纳等方面更具优势。     

Generation scheduling in smart grid environment using global best artificial bee colony algorithm

Generation scheduling is an important concern of the current power system which is suffering from many obstacles of limited generation resources, grown energy demand and fuel price, inconsistent load demand and fluctuations of available wind power in case of the thermal–wind system. Smart grid system has a great potential of tumbling existing power system difficulties with intelligent infrastructure and computation technologies. Three different distributed energy resources, namely, distributed generation, demand response and gridable vehicles are used in this paper to overcome the power system hitches. The classical generation scheduling is solved with insertion of the cost of demand response and the cost model pertaining to underestimation and overestimation of fluctuating wind power. The modified optimization problem is solved using an efficient Global best artificial bee colony algorithm for 10 generating units test system. Generation scheduling in the smart grid environment yields a significant reduction in the total cost.     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。     

考虑综合需求响应的电热系统调度

随着综合能源中电、热负荷不断增长以及热电联产(CHP)装置、风机等电源迅速发展,弃风现象愈发严重。为解决弃风问题,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电、热负荷的可调度价值,对电负荷建立实时电价模型,并采用价格型需求响应进行调整;其次,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述热负荷的传输延迟特性,并考虑模糊性供热舒适度,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过2种响应模式对电、热负荷进行调整可增大风电上网空间;然后,在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求;最后,以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例表明,所提方法可显著提升风电消纳能力,降低系统运行成本,提高能源利用效率。     

智能电网环境下负荷响应对系统消纳风电能力影响的研究

随着可再生能源的跨越式发展,大规模风电并网消纳不畅问题导致了严重的风电弃风现象。智能电网环境中自我响应负荷具有良好的弹性,对于减小风电波动性对电网安全的影响,提高风电资源的利用率十分有益。根据负荷需求响应的特点,建立了基于市场供需比的负荷弹性模型,分析了负荷弹性对系统消纳风电能力的影响。并以10机系统和一个风电场的数据为依据进行了算例分析,即对含风电系统的三种模式下的日前风电消纳情况进行了对比,最后结果表明,负荷弹性可有效减少弃风,提高系统对风电的消纳能力,为电力系统的安全经济运行提供可靠保障。     

电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型及其仿真

电力市场环境下的传统经济调度不考虑环境补偿因素。文章在传统经济调度的基础上,考虑各机组和各种能源的环境成本,提出了火电机组名义环境补偿成本,用电方不需实际支付费用,发电方排污特性越好,火电机组的名义环境补偿成本越低;同时考虑了风电备用容量补偿成本,反映风电接入系统后火电热备用容量的变化;建立了电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型。基于Matlab优化工具箱,对一个包含2个火电机组和1个风电机组的系统进行优化仿真,结果表明：基于所提出的模型,环境友好的发电机组或能源将获得更大的调度权重。     

Multi-objective market clearing of electrical energy,spinning reserves and emission for wind-thermal power system

This paper proposes energy and spinning reserve market clearing mechanism for wind-thermal power system, including uncertainties in wind power generation and load demand forecasts. The impact of wind power and load demand volatility on the energy and spinning reserve market is taken into account. This paper considers reserve offers from the conventional thermal generators. The stochastic behavior of wind speed, and wind power is represented by Weibull probability density function (PDF), and the load demand uncertainty is represented by Normal PDF. This paper considers two objectives: energy and spinning reserves cost minimization, and emission minimization. The energy and spinning reserves cost minimization objective includes cost of energy provided by conventional thermal generators and wind generators, cost of reserves provided by conventional thermal generators. It also includes costs due to over-estimation and under-estimation of available wind power, and load demand. The proposed market clearing model provides a compromise solution by optimizing both the objectives simultaneously using multi-objective Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2+ (SPEA 2+). The effectiveness of the proposed approach is established from the results on IEEE 30 bus system.     

考虑源荷协调的含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略

为提高电力系统风电消纳能力,结合源荷两侧的可调节资源,提出含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略。首先,根据含储热光热电站能量时移特性以及居民用电负荷响应时间长的特点,结合价格型需求响应,以系统运行成本以及日前弃风量最小为目标,构建日前调度模型;其次,根据考虑含储热光热电站的灵活调节能力以及高载能负荷响应时间短的特点,结合日前调度计划与日内风电预测,以系统日内调节成本与日内弃风量最小为目标,构建日内调度模型。算例结果表明：本文所提调度策略能够充分利用现有源荷两侧可调节资源及其特点,在促进系统风电消纳的同时,降低了系统成本。