含风电并网的直流互联电网分散协调调度方法

对于含风电并网的直流跨区互联电网的日前安全约束机组组合问题,提出了基于目标级联分析法的分散协调调度模型。为充分利用直流联络线的灵活调整能力以提高风电的跨区消纳能力,对直流联络线的灵活运行特性进行了精细化建模,在此基础上,将直流联络线输送功率和发电机出力协调优化,将日前发电计划问题分解为上级调度中心负责互联区域间直流联络线潮流的协调优化主问题,以及下级调度中心以并行的方式独立优化各区域电网发电计划的子问题。以2区域12节点直流互联系统和由新英格兰39节点系统修改的2区域直流互联系统为例,验证了方法的有效性。结果表明所提方法符合我国电网分层分区的调度模式,并有助于提高风电的消纳能力。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

鲁棒性驱动的含风电不确定性区域间调峰互济方法

随着风电的大规模并网,其出力的不确定性和反负荷特性使受电区域面临严峻的风电消纳和调峰问题,进行区域间调峰互济是解决该问题的有效途径之一。在区域间调峰互济的调度模型基础上,引入信息间隙决策理论处理风电不确定性,量化分析了风电出力波动对系统调峰及运行成本的影响,将风电波动引起的成本变化引入到调度模型中,将双层优化问题转化为单层优化问题,建立了考虑风电不确定性的区域间调峰互济改进模型,该模型可求得区域间调峰互济的鲁棒策略。最后,通过算例仿真验证了所提模型的有效性,结果表明通过改进模型解得的调峰互济策略与传统模型解得的策略相比,对于风电波动具有更好的鲁棒性,可有效减少弃风并降低总运行成本。     

考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法

多区域分散协调调度是提高电力系统风电消纳水平的有效措施。针对风电出力的不确定性以及多区域电力系统动态经济调度的安全可靠性要求,采用仿射可调节鲁棒优化结合分层协调技术,构建了考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度模型,将跨区电力系统可消纳的风电区间与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的参与因子一同优化,以确保调度方案的可行性。基于目标级联分析技术,建立由各区域优化调度并行子问题和确保区域间联络线安全运行主问题组成的分散调度实现方法。以2区12节点和3区354节点算例验证了所提模型通过同时优化跨区系统可消纳的风电区间和AGC机组的参与因子,能够有效应对风电出力的不确定性,实现了多区电力系统整体运行的经济性和风电消纳最大化。     

考虑跨区能流交互计划的多区域电-气综合能源系统分散调度方法

针对多区域电-气互联系统优化调度问题,提出考虑联络线、联络管道能流交互计划的分散式调度方法。首先,利用二阶锥松弛方法将气网潮流方程线性化;在区域间,通过优化联络线与联络管道能流交互计划,对机组出力进行优化配置以促进互联区域的风电消纳,并以单个区域为决策主体建立满足联络线与联络管道约束的集中式优化模型。然后,分析了多区域电-气互联系统能量流解耦机制,并基于标准交替方向乘子法,得到分散式优化算法,即同步交替方向乘子法(synchronous-alternating direction method of multipliers,S-ADMM),再利用上述算法对集中式模型进行重构,建立一种完全分散式的调度模型。最后,在不同规模的多区域电-气互联系统中开展算例分析,其结果表明:所提算法有较优的收敛性;通过联络线与联络管道的互联方式使系统运行最优;多区域电-气互联系统可改变联络线峰谷差率,使各区域发电资源达到配置最优,并减少了区域弃风量,降低了运行成本,可为多区域能源系统优化运行提供参考。     

直流跨区互联电网发输电计划模型与方法

直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国(分)、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。     

计及机组组合与线路重构协同的电热联合系统消纳弃风研究

现有文献仅以线路传输功率限制或“热电耦合”约束为单一弃风原因研究电热联合系统的消纳弃风策略,因而仅适用于消纳单种原因产生的弃风。针对这一问题,同时考虑两种弃风原因,研究进一步提高风电消纳的调度策略,提出了一种计及电网线路重构的直流潮流改进算法。在此基础上构建了考虑优化机组组合与线路重构的电热联合系统源网协同调度模型。通过实例仿真,验证了该模型能够根据弃风量大小和弃风原因的不同,通过机组出力优化、机组组合和输电线路重构3种策略的合理选取或组合,同时消纳由两种原因引起的弃风。并且该模型能够在不新增投资的情况下,实现风电消纳最大化。     

基于可控负荷提升风电接纳能力的优化调度

针对我国“三北”地区冬季供暖期的高热负荷、低电负荷问题,在构建多区域热电厂侧配置蓄热式电锅炉作为可控负荷的热电联合调度模型的基础上,利用改进的粒子群优化算法迭代寻优,对弃风电量供热、风电就地接纳、风电并网水平等问题进行探究。建立计及弃风因素与可控负荷影响的电网优化调度的双层优化模型:上层优化是可控负荷的负荷优化问题,通过优化调度可控负荷的方式,以可控负荷购电成本最小化为目标;下层优化是电网的发电优化问题,通过电网调度的方式,以全网发电成本最小化为目标,为上层优化提供电网实时电价。对所建模型进行算例仿真,通过KKT条件将双层优化模型转换为具有均衡约束的单层优化模型后使用MATLAB软件优化求解。结果表明:在负荷低谷的弃风时段蓄热及区域间协调送电供热能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提升风电接纳与优化机组成本。     

促进风电消纳的区省两级电力系统调度模型

由于风电的随机性、波动性以及不可准确预测性,大规模风电并网将会给系统的调度安排以及安全稳定运行带来直接影响,进而造成风电消纳困难的局面。立足于大规模风电接入电网的实际情况,提出了区省2级优化调度模式以实现风能的有效合理利用。该模式通过在区域电网范围内调整常规机组出力和省间交易电量来平衡风电出力的波动,尽可能减少弃风量,从而实现风能的有效利用。在大区级电网层面,建立了考虑联络线功率控制的大区级优化调度模型,以协调与各省级调度的关系。以西北电网为算例进行了模拟分析,结果表明所提方式是可行、有效的,能够有效提高风电的消纳水平。     

考虑多重不确定性和备用互济的含风电互联电力系统分散协调调度方法

针对含风电互联电力系统优化运行问题,提出考虑风电预测误差、负荷预测误差,和发电机、联络线故障多重不确定性,支持联络线备用互济决策的安全约束分散协调调度模型和方法。首先综合考虑风速预测误差和风电机组强迫停运,得到风电场出力概率模型;然后通过改进机组停运容量概率表,在考虑机组故障的基础上得到进一步考虑风电和负荷不确定性的备用需求;最后建立考虑多重不确定性和备用互济的安全约束分散协调调度模型,采用随机–鲁棒的优化框架,实现多重不确定性因素在决策过程中的处理,设计双层目标级联分析算法实现对联络线功率和备用互济的分散协调调度。通过对2区78节点和2区236节点进行算例分析,验证所提模型的有效性和互联互备模式的经济性。     

考虑跨区联络线交易计划的多区域互联系统分散调度方法

针对多区域互联系统的协调调度问题,提出了一种考虑跨区联络线交易计划的分散调度方法。首先,提出了跨区电力交易计划需要满足的约束条件,通过优化联络线通道电力曲线来促进互联电网的风电消纳,建立了全网集中式调度模型。然后,采用交替方向乘子算法对集中式调度模型进行重构,建立了一种完全分散式的调度模型。为了加快分散式模型的求解速度,提出一种启发式方法,通过固定机组状态变量,减少二进制变量的个数,简化了区域子问题的复杂度,并且加快了分散式算法的收敛过程。最后,将该方法应用于两个算例系统开展算例分析,计算结果验证了该方法的有效性。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

考虑风–光–光热联合直流外送的源–网–荷多时段优化调度方法

为解决西北地区大规模风光并网下电力系统的新能源弃电问题,提出一种考虑风–光–光热联合直流外送的源网荷多时段协调优化方法。首先,对源网荷三侧具备的调峰能力及其互补特性进行分析,充分利用源侧光热电站、网侧特高压直流联络线以及柔性负荷的灵活调节能力,提高风光资源利用率。其次,针对新能源、负荷预测精度日前–日内逐步提高的特点,结合源网荷三侧各类调峰资源具有不同响应速度的特性,并以系统综合运行成本最低为目标,构建源网荷日前–日内两阶段多时段优化调度方法;最后,以西北某省电网2025规划构造的算例仿真验证了该调度方法能够有效促进高比例新能源电网的风光消纳,降低系统运行成本。     

考虑风电不确定性的多区电力系统分散式随机调度方法

在考虑风电出力不确定性的基础上研究了多区域电网分散式优化问题。首先,对区域边界共享节点进行复制以实现互联电网的解耦,然后,基于场景法对风电随机性进行建模,构建区域电网两阶段随机优化模型,最后,采用同步型交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)交替求解全网分散优化问题和区域两阶段随机优化问题。采用修改的新英格兰39节点系统构建3区域互联电网进行仿真测试,验证了所提模型能够有效应对风电的随机不确定性,并实现各区域电网调度的分散自治。     

考虑备用共享的区域电力现货市场出清模型

在推进我国新一轮电力体制改革和建设全国统一电力市场的背景下,为了打破省间壁垒,缓解现行区域电力市场部分省份因备用容量不足和源荷逆向分布而存在的电力紧缺或“三弃”问题,引入备用共享机制和联络线协调优化的运行方式,构建了包括安全约束机组组合模型和安全约束经济调度模型在内的区域电力现货市场电能与备用联合出清模型。通过考虑备用共享的区域电力现货市场电能与备用联合出清,实现了电力资源在更大范围的优化配置,有效提高了系统运行的经济性和可靠性。以两个互联的IEEE 30节点系统模拟区域内两省间电力市场交易,验证了所提模型的正确性和有效性。     

基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。     

基于云神经网络自适应逆系统的电力系统负荷频率控制

针对区域互联电力系统受到风电及负荷扰动后,系统频率会出现大幅度波动的问题,提出一种基于云神经网络自适应逆系统的多区域互联电力系统负荷频率控制方法。在分析单一区域电力系统有功输出特性的基础上,建立计及多区域有功输出的互联电力系统负荷频率控制模型。采用自适应逆控制有效解决系统响应和扰动抑制的矛盾。将云模型引入自适应逆系统构建云神经网络辨识器。利用云模型在处理模糊性和随机性等不确定性方面的优势,进一步提高神经网络的辨识能力。仿真结果表明,所设计的云神经网络自适应逆系统不仅可以得到好的动态响应,还可以使风电及负荷引起的扰动减小到最小。     

计及综合需求响应的电热集成系统优化运行

针对我国“三北”地区供暖季弃风严重问题,提出一种计及综合需求响应（CDR）的电热集成系统（IETS）优化调度策略。基于电量电价弹性矩阵构建实时电价需求响应模型以引导用户错峰时移用电;考虑到热用户对供热温度感知的模糊性,将其作为热能需求响应参与调度,分析并阐述电热需求响应促进风电消纳的机理;通过多场景分析刻画新能源预测的不确定性,计及系统安全运行约束,以系统总运行成本最小优化求解日前调度决策与旋转备用容量安排。最后,通过典型算例对比不同模式下的调度策略,验证了提出的计及CDR的优化调度策略能够开阔风电上网空间和提高系统的经济性。     

风电、蓄热式电锅炉联合供暖调度鲁棒优化模型

为缓解风电不确定对系统消纳风电的影响,提高风电利用效率,引入鲁棒随机优化理论,以风电、蓄热式电锅炉组成供热系统,建立了考虑风电不确定性的风电供暖调度优化模型。首先,分别构建了风电出力功率模型和蓄热式电锅炉负荷需求模型;然后,应用鲁棒随机优化理论刻画风电出力不确定性,并分别构建了风电出力确定性和随机性条件下风电、蓄热式电锅炉供暖调度优化模型。最后,以我国北方某城市风电供暖项目进行实例分析,结果表明：鲁棒随机优化理论能够有效刻画风电出力不确定性,为不同风险态度决策者提供了决策工具;风电、蓄热式电锅炉组成的供热系统能够实现供暖负荷灵活参与电力系统调度,有助于增加系统风电消纳能力,降低弃风电量,具有显著的经济和环境效益。