考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度

为了应对不断提高的风电渗透率给电力系统运行带来的调峰压力,参与调峰的火电机组往往需要频繁启停,降低了系统运行的经济性和效率;电化学储能的灵活调节能力和柔性负荷的快速响应能力能够提升系统灵活性,有效平抑风电波动带来的影响。因此,针对储能电池的充放电行为对其寿命带来的影响和不同柔性负荷的响应特性,建立考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度模型。某地区电网的算例仿真结果表明:在多类型电源电力系统中实施需求响应和引入储能电池参与电网的协同调度,能够有效降低系统负荷峰谷差,提升风电消纳率,减少火电机组的启停机费用和燃料费用,从而提升系统运行经济性;制定调度计划时考虑储能电池的折损成本,有利于延长储能电池的使用寿命。     

计及细节层次直接负荷控制的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

考虑风光出力和负荷的不确定性及温控负荷反弹特性的精细建模程度对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度的影响,提出计及细节层次直接负荷控制的多时间尺度协调优化调度策略。日前调度采用三阶段反弹简化直接负荷控制模型,以系统运行经济性最优为目标求解机组运行计划;日内调度基于细节层次直接负荷控制仿真修正日前反弹负荷曲线,求解各微源的出力计划;实时调度进一步细化日内仿真反弹负荷曲线,结合模型预测控制理论,通过反馈校正和滚动优化调整微源出力,实现多时间尺度的协调运行。算例结果表明多时间尺度下计及细节层次的直接负荷控制更能贴合实际系统运行,实现机组出力精准化控制,验证了所提优化调度策略的可行性及有效性。     

浙江电网机组出力三公调度辅助决策系统设计

从目前电力体制改革对电网机组出力调度的实际要求出发，提出了结合超短期负荷预测的机组出力三公调度辅助决策系统的构想。该系统考虑网内机组实际生产情况和相关电网约束条件，能协助调度员参与全网机组出力的实时合理调节，从而达到机组出力三公调度和出力调节高效性的目标。文中介绍了该出力三公调度辅助决策系统的总体结构和设计方案及目前成功应用于浙江电网的几种超短期负荷预测方法。     

能量和旋转备用市场下虚拟电厂热电联合调度鲁棒优化模型

以虚拟电厂(virtual power plant,VPP)形式聚合热电联产(combined heat and power,CHP)机组,并参与能量市场(energy market,EM)和旋转备用市场(spinning reservemarket,SRM)可提高决策灵活性,进而获得更大收益。建立EM和SRM下VPP日前热电联合调度优化模型,该模型聚合单元包括微型燃气轮机、燃料电池、风电机组、光伏机组、CHP机组、锅炉、电储能、热储能、电负荷和热负荷,并考虑CHP机组参与SRM情景。针对VPP面临的不确定性问题和由此带来的风险,采用鲁棒优化(robust optimization,RO)处理EM电价、SRM电价、风电出力、光伏出力、电负荷和热负荷的不确定性,降低了系统风险,并建立风险量化指标,平衡RO模型的鲁棒性和经济性,为决策者提供有效参考。仿真算例验证了所构模型的有效性。     

计及风电输出相依结构和柔性负荷激励/补偿机制的随机调度策略EI北大核心CSCD

同一地区风电场出力之间存在相关性,构建基于相关性的风电联合出力概率密度公式有利于提高分析的准确性。采用Gumbel-Copula函数描述风电场出力相依结构,建立了多风电场联合出力模型。在此基础上,在含风力发电的调度体系中引入柔性负荷作为调峰资源,以总运行费用、温室气体和污染气体排放、系统运行风险最小为目标,提出计及风电输出相依结构和柔性负荷调峰的随机调度方法。该方法体现出风电功率内在联系的同时,很好地利用柔性负荷的潜在调峰效益。模型中对风电功率随机性采用机会约束处理,经过抽样平均近似后,将随机模型转化为确定性模型求解。算例分析表明,采用的调度策略能够使系统运行于高效的负载水平,在兼顾经济效益和环境效益的同时,促进系统对风电的消纳。     

计及电热综合需求响应的综合能源系统优化调度

综合能源系统能够提高系统运行的灵活性,提高对大规模风光等可再生能源的消纳。本文针对电热负荷的可调度性提出了一种考虑调度人员参与下的电热综合需求响应模型。首先对可时移电负荷的群聚合特性进行建模,以调度信号与负荷群聚合特性模型的偏差值最小为目标函数。再根据人体对温度的感知具有模糊性这一特点构建了热负荷调度模型。算例结果表明,考虑调度人员期望信号的综合需求响应提高了新能源的消纳且降低系统的运行成本,更大程度上减轻了各机组频繁调节出力的压力以及抵偿新能源出力的变动。     

风电参与提供柔性爬坡容量的调度模型与策略

随着风电渗透率的增长,对系统柔性调度提出了更严格的要求,由常规机组提供的柔性爬坡容量更加不足。为了满足系统对柔性爬坡容量不断增长的需求,可以考虑让风电参与提供爬坡容量。对风电参与提供爬坡容量的系统实时运行过程进行建模,考虑到负荷及风电的不确定性,以两阶段随机性模型来描述实时机组组合及实时经济调度。第一阶段代表实时机组组合过程,保证在第二阶段实时经济调度过程中可以提供足够的爬坡容量。探讨了风电参与提供爬坡容量的调度策略,仿真分析表明,风电参与提供爬坡容量可有效提高风电场及系统运行整体经济效益。     

考虑风电不确定性及柔性负荷的安全约束机组组合问题研究

针对风电出力的不确定性,采用基于拟蒙特卡洛(quasi-Monte Carlo,QMC)模拟的场景分析法生成风电出力初始场景,选取考虑风电预测误差较大的极限场景实现场景缩减。在不同的风电出力场景下,兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合,提出了计及柔性负荷的安全约束机组组合模型,实现了可削减负荷、可平移负荷以及可转移负荷3类柔性负荷的分类调度。通过对不同场景下10机系统的仿真计算,对比分析了需求侧柔性负荷调度对系统的经济成本、负荷峰谷差以及弃风量的影响。在考虑风电不确定性时,需求侧柔性负荷调度对提高系统经济性、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用,并且有利于增加风电的消纳,降低弃风电量。     

计及风电输出相依结构和柔性负荷激励/补偿机制的随机调度策略

同一地区风电场出力之间存在相关性,构建基于相关性的风电联合出力概率密度公式有利于提高分析的准确性。采用Gumbel-Copula函数描述风电场出力相依结构,建立了多风电场联合出力模型。在此基础上,在含风力发电的调度体系中引入柔性负荷作为调峰资源,以总运行费用、温室气体和污染气体排放、系统运行风险最小为目标,提出计及风电输出相依结构和柔性负荷调峰的随机调度方法。该方法体现出风电功率内在联系的同时,很好地利用柔性负荷的潜在调峰效益。模型中对风电功率随机性采用机会约束处理,经过抽样平均近似后,将随机模型转化为确定性模型求解。算例分析表明,采用的调度策略能够使系统运行于高效的负载水平,在兼顾经济效益和环境效益的同时,促进系统对风电的消纳。     

考虑柔性负荷的微电网低碳经济调度研究

为了降低微电网系统运行过程中产生的碳排放,提出了一种碳交易机制下考虑柔性负荷的微电网低碳经济调度模型。在介绍柔性负荷优化负荷曲线作用的基础上,在系统调度的目标函数中引入碳交易成本,考虑系统中各单元的约束条件,构建了包括可控发电机组、新能源发电机组以及柔性负荷的调度模型,通过仿真对比了不同场景下的调度结果,分析了柔性负荷以及碳交易机制在低碳经济调度中的作用。     

考虑共享储能容量衰减的零碳园区优化调度与经济性评估

新能源发电的随机性与间歇性给电力系统运行与控制带来巨大挑战,储能技术是解决该问题的重要手段之一。聚焦于新背景“零碳园区”与新模式“共享储能”,研究了考虑共享储能容量衰减的零碳园区优化调度与经济性评估。首先,提出了共享储能成本效益分析模型,接着建立了以日运行成本最小为目标,同时考虑共享储能服务与电网购电的优化调度模型,然后,提出了经济性评估指标。在算例分析中考虑无配置储能电站、自配储能电站、共享储能电站三种配置方案,以及新电池与退役电池两种选型方案,充分对比了各方案下优化调度与经济性评估结果,并分析了各方案下的场景适用性。最后,通过敏感性分析突出共享储能服务价格对其经济性的影响,并给出服务价格的建议取值。算例结果验证了共享储能电站的经济性优于其他方案。此外,退役电池性能虽低于新电池,但成本较低,参与调度的经济性更好。     

电力系统输电运行弹性空间建模与效益评估

电力负荷增长和新能源接入给电网安全、经济运行带来了新的挑战。为提高电网运行安全裕度,在更大空间内实现资源优化配置,需要在现有设备基础上,挖掘电网的电能输送潜力。为此,提出输电环节运行弹性空间的概念,以挖掘输电线路与联络线的运行弹性空间。文中提出两种提高输电运行弹性空间的方式及其建模方法:①基于转移分布因子,建立线路故障短时增容弹性模型;②基于互联外网静态等值模型,建立考虑外网运行约束的联络线调整弹性模型。在此基础上,提出考虑输电运行弹性空间的N-1安全经济调度优化模型。最后,通过IEEE 30节点与IEEE 9节点互联系统评估了输电运行弹性空间的效益。仿真表明,考虑输电运行弹性空间的调度方法相较于常规调度方法可有效提高风电消纳,降低电网运行成本。     

面向智慧工业园区的双层优化调度模型

将智慧工业园区作为用户侧参与电网优化调度的重要平台,分析了智慧工业园区内部负荷参与源荷互动运行的能力,针对智慧工业园区参与系统运行建立双层优化调度模型。其中,电网层以调度运行费用最小为目标,对智慧工业园区功率缺额或富余出力进行补偿或消纳,保证系统实时功率平衡;智慧工业园区层在保证自身收益的情况下,对园区内部可控负荷进行优化调度,实现负荷对系统运行的主动参与。模型中采用机会约束对清洁能源不确定性进行处理。最后,在算例中验证了所建模型的可行性,比较了双层调度模式与单层调度模式的优化差异,实现含智慧工业园区电力系统的经济运行。     

考虑广义储能及光热电站的电热气互联综合能源系统经济调度

为解决以可再生能源为主体的多元化低碳供能问题,引入光热电站充当热电联产机组,综合考虑将电储能、储热系统、储气罐与负荷侧灵活资源视为广义储能,充分发挥电热气灵活耦合与多能互补特性,提出了一种电热气互联综合能源系统(EHGIES)经济调度方法.首先,构建EHGIES结构,并建立主要设备模型.然后,以系统运行成本最小为目标,建立了EHGIES常规调度模型.在此基础上,考虑不确定性因素,采用条件风险价值理论描述系统的运行风险,建立了EHGIES经济调度模型.最后,通过仿真验证了所提方案的可行性与有效性.     

含CAES和多类型柔性负荷的电力系统多时间尺度电能-备用联合优化调度

为了应对大规模风电接入,压缩空气储能(CAES)技术和柔性负荷主动响应技术在近年来发展迅速。以含CAES电站、可转移负荷、可中断负荷、可直接负荷控制(DLC)负荷、风电场、常规机组的电力系统为研究对象,综合考虑CAES电站和多类型柔性负荷在日前、日内、实时时间尺度下的调度特性及其在备用与调频方面的应用潜能,建立考虑源-荷-储协调互动的电力系统多时间尺度电能-备用联合调度模型。该模型以最小化电网运营商的总支出成本为优化目标,能够同时制定系统的发电计划、旋转备用购置与调用计划和自动发电控制(AGC)参与因子配置计划。基于修改版PJM-5Bus系统的仿真结果验证了所建调度模型的有效性。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

面向灵活爬坡服务的高比例新能源电力系统可调节资源优化调度模型

随着高比例新能源接入电网,新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先,提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法,根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度,量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次,基于生成的净负荷不确定性场景,提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型,从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后,基于IEEE-RTS-24节点系统,在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性,降低系统运行成本。     

基于模型预测控制和机会约束的主动配电网实时调度优化策略

合理利用分布式电源和可调负荷的灵活调节特性是实现主动配电网主动控制的关键,但其中分布式电源的随机性和波动性影响了实时调度的可靠性。为实现主动配电网的实时优化调度,提出基于模型预测控制和机会约束的主动配电网实时调度优化策略,将模型预测控制与机会约束相结合,降低了分布式能源随机性和波动性对小时间尺度调度的影响。首先,对主动配电网的小时间尺度调度体系进行了分析;在此基础上,以最优经济调度为优化目标,通过模型预测控制将系统未来状态感知与实时状态反馈相结合,对实时调度进行滚动优化,尽可能减小配电网不确定性影响;在滚动优化中采用机会约束进一步降低分布式能源和可调负荷随机波动的影响;实现了主动配电网实时调度的高可靠性和高经济性。最后通过全面的运行实例验证了所提策略的适用性和优越性。     

计及电压风险感知的交直流配电网优化调度

为有效适应交直流配电网分布式光伏和负荷不确定性波动带来的电压安全问题,提出一种计及交直流配电网电压风险感知的优化调度方案,该调度方案包含日前和日内两阶段.日前决策调度以经济性为目标制定运行计划.日内风险调度考虑分布式光伏和负荷超短期波动特性.基于超短期预测概率信息,使用结合Nataf变换的随机响应面法进行概率潮流计算,并根据概率潮流结果建立电压风险感知体系.日内以配电网电压安全运行风险最小为目标,调整日前调度方案中部分灵活迅速调控设备的运行计划.最后,通过交直流配电网混合整数二阶锥模型对调度计划进行求解,并通过算例验证了所提方案的有效性.     

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。