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。     

基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。     

考虑分布式发电和可中断负荷的配电公司购电组合策略研究

电力市场环境下,配电公司在日前现货、远期合同、可中断负荷、分布式发电等多个市场购电时面临着收益与风险的权衡问题。引入条件风险价值作为市场风险的度量因子,基于资产组合投资理论,以最小化损失为目标,建立了考虑不同的可中断负荷类型和分布式发电技术的配电公司多市场购电决策模型,分析了可中断负荷价格和分布式发电成本对配电公司购电组合的影响。算例结果表明,可中断负荷和分布式发电资源能有效地降低配电公司的购电损失,减少市场风险,随着可中断负荷实施成本和分布式发电成本的增加,可中断负荷和分布式发电对配电公司市场交易风险的规避作用逐渐减弱。     

考虑分布式发电和可中断负荷的配电公司购电组合策略研究

电力市场环境下,配电公司在日前现货、远期合同、可中断负荷、分布式发电等多个市场购电时面临着收益与风险的权衡问题.引入条件风险价值作为市场风险的度量因子,基于资产组合投资理论,以最小化损失为目标,建立了考虑不同的可中断负荷类型和分布式发电技术的配电公司多市场购电决策模型,分析了可中断负荷价格和分布式发电成本对配电公司购电组合的影响.算例结果表明,可中断负荷和分布式发电资源能有效地降低配电公司的购电损失,减少市场风险,随着可中断负荷实施成本和分布式发电成本的增加,可中断负荷和分布式发电对配电公司市场交易风险的规避作用逐渐减弱.     

基于投资组合的虚拟电厂多电源容量配置

可再生能源出力的不确定性导致含多个分布式电源的虚拟电厂收益波动。文中以某云南风/光/水分布式发电示范工程为例,基于投资组合理论基本思想,提出将虚拟电厂可再生能源出力随机性映射到一般投资组合模型考虑价格随机性的思路,建立了考虑多个可再生能源发电电源不确定性的容量配置模型。在单一时段容量配置模型基础上,进一步分析了考虑可再生能源出力偏差惩罚及多时段容量配置问题。算例表明,所提出的模型有效考虑了各类可再生能源发电的互补性,为分析可再生能源发电批复电价、备用价格、风险偏好、可再生能源发电电源相关性等对虚拟电厂电源配置的影响提供了定量依据。     

考虑双侧不确定性的负荷聚集商需求响应资源规划

电力市场中,负荷聚集商的投资运行面临着电价和用户需求响应行为的双侧不确定性.基于条件风险价值理论,以利润最大化和风险最小化为规划目标,建立了负荷聚集商的需求响应资源规划模型.提出的模型采用历史模拟法处理市场电价不确定性,采用随机模拟法描述用户响应行为不确定性.算例通过模拟投资者在不同风险偏好水平下的最佳规划方案,分析了负荷聚集商的投资利润与投资风险的均衡关系,为国内负荷聚集商的发展提供了有益参考.     

考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略

碳达峰、碳中和的提出使发展新能源系统成为我国能源转型的必然需求，然而新能源系统发电和持续增长负荷的不确定性问题会危害电力系统的稳定运行，研究考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略具有重要意义。为此首先建立了考虑源荷不确定性的配电网新能源系统鲁棒规划模型，综合考虑配电网的规划成本和运行成本。由于原有模型为一个难以直接求解的混合整数非线性规划问题，提出一种二阶锥松弛的方法将原模型转化为易于求解的混合整数二阶锥规划模型，提高了模型的求解效率。最后，以IEEE 33节点的配电网为算例进行仿真，仿真结果验证了所提策略的有效性。     

考虑风险成本的跨区域综合能源系统调度优化模型

针对跨区域综合能源系统调度运行问题,本文考虑冷热电负荷的交互,设置区域间冷热负荷互补,构建了满足多种负荷需求的跨区域综合能源系统调度优化模型。其次,考虑风电及光伏发电不确定性和市场能源价格不稳定性,引入风险价值理论,构建考虑风险成本的跨区域调度优化模型,并进行了实际算例验证。结果表明,在满足多种负荷需求条件下,通过跨区域系统调度实现多能互补比单独区域的资源利用更为高效,在置信水平为0.9时,燃气、用电和调度运行成本分别降低了4.96%、2.00%和2.87%。     

智能电网下发电侧运营管理风险元传递模型

随着智能电网的建设,在发电侧更多的考虑利用可再生能源发电,以传统能源为主的发电侧运营面临双重挑战。一方面,由于燃料价格波动、电力负荷波动以及上网电价的波动,给发电侧的运营管理带来一定程度风险;另一方面,可再生能源发电具有间歇性和随机性,这些特性对发电侧的运营也具有一定的影响,因此,智能电网下发电侧运营管理风险的研究具有相当的现实意义和理论价值。在分析传统电网环境下的发电侧运营管理风险与智能电网带来挑战的基础上,鉴于风力发电的间歇性、区域负荷预测的不确定性、上网电价的不确定性以及燃料价格的不确定性,本文从风险元传递角度,构建发电侧效益风险传递模型,用来分析发电侧运营管理风险传递。最后,算例说明该模型的可行性。     

计及灵活热负荷的综合能源服务商购电策略

作为未来综合能源系统背景下的能源零售主体,综合能源服务商需要对用户不同类型的需求响应（demand response, DR）资源进行有效调控,从而应对不同类型能源市场的价格波动风险,优化市场购电策略,降低能源购置成本。首先根据未来综合能源服务商的基本运营模式,构建了用户不同类型负荷响应特性模型;其次,针对综合能源服务商在运营过程中面临的主要不确定性因素,以其在不同类型市场中能源购置成本最小为目标,构建了计及DR资源的两阶段随机市场购电决策模型。最后通过算例仿真,验证了随机模型的有效性,分析了灵活供热负荷对综合能源服务商购电策略的影响。     

含间歇电源、储能和电动汽车的配电孤岛短时恢复供电策略

电力系统发生停电事故后,含有分布式电源和储能系统的配电系统可以形成孤岛运行的微网,在短时间内为微网内的停电负荷恢复供电。然而,风电和光伏等间歇性电源的发电出力具有不确定性,难以对孤岛内负荷进行持续、稳定供电。在此背景下,提出了计及间歇性电源出力不确定性的配电系统恢复优化模型。首先,考虑含有分布式电源、储能系统和可控负荷的配电系统,针对停电事故发生后一个较短时段内的供电恢复问题,提出了以最大化恢复供电的负荷用电量为目标的配电系统恢复模型。之后,分析各种分布式电源的出力特性和供电能力,并利用可控负荷平衡间歇性电源出力波动。考虑到间歇性电源出力的不确定性,利用概率模型对其出力预测值进行处理,这样就避免了在模型求解时再处理不确定性因素,从而可将配电系统恢复模型转换为混合整数二次规划问题并用CPLEX求解器求解。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例,对所提出的模型和方法进行了验证。     

考虑多类型水电协调的风光电站容量优化配置方法

为减少风光出力波动性造成的弃风、弃光,利用梯级水电和抽水蓄能等不同类型水电之间的调蓄特性,提出一种多类型水电协调参与风光消纳的联合运行策略。考虑多类型水电站出力、水库库容和联络线传输功率等约束,以风光电站投资建设成本、系统运行维护成本及购电成本最小和风光发电占负荷需求比例最大为目标,建立一种多类型水电协调的风光电站容量优化配置模型,采用基于极限学习机的粒子群算法(ELM-PSO)对模型进行求解。以青海某地区为例,通过仿真分析,得出综合考虑系统经济性和风光发电占负荷需求比例最优的容量配置方案,验证了所提策略和所建模型的可行性及有效性。     

考虑电/热/气耦合需求响应的多能微网多种储能容量综合优化配置

在多能微网中配置多种储能设备有利于平滑可再生能源波动性,提升供能可靠性和用能经济性。以含风光发电和电/热/气负荷的多能微网为研究对象,研究考虑电/热/气耦合需求响应的微能源网多种储能系统优化配置方法。首先,基于人体对温度的模糊度以及电负荷和气负荷的可转移特性建立耦合需求响应模型。在此基础上,以经济成本和碳排放量最小为目标,建立了基于耦合需求响应的多种储能容量综合规划的多目标优化模型。然后,采用自适应动态权重因子以适应规划场景的灵活多变。最后,通过算例比较了应用耦合需求响应以及配置储能系统前后多能微网的经济性以及碳排放量,从而验证了所提方法的有效性。     

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.     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

需求响应分段参与的多时间尺度源荷协调调度策略

需求侧主动参与调度能够减轻电源侧发电压力,提高系统消纳新能源能力。如何充分发挥负荷侧调度潜力,合理利用需求响应成为目前需要研究的问题。提出了一种考虑需求响应分段参与的多时间尺度源荷协调调度策略。首先基于不同负荷在响应特性和响应时长的差异,将需求响应负荷分为4类,再将一天24 h分成不同的参与时段,通过负荷代理分段参与电网的调度并构建负荷响应模型。然后,构建"日前-日内2 h-日内15 min"的多时间尺度调度模型,对源荷资源进行协调调度。最后在改进的10机系统中进行了仿真验证。结果表明所提策略能更大限度发挥负荷侧潜力,提高电力系统调度运行的经济性,增强系统消纳风电能力,减少弃风。     

基于弹性负荷分时调度和多电源联合供电的微网经济运行

微网中负荷的供电特性各异,这必将对分布式单元的调度以及微网的运行成本产生影响。提出了一种基于弹性负荷分时调度的微网能量管理策略。首先依据燃气轮机发电成本曲线及电网分时电价,与接入的较大容量储能设备ES2协同供电,减少微网对电网的依赖。其次根据各机组的发电成本函数,建立相应的数学模型,将优化目标转换为二次规划问题,利用内点法优化各机组的功率输出。然后根据用户负荷的不同供电特性,分别在三个调度区间上完成了弹性负荷的调度,并分析了不同比例的两类用户对需求侧负荷管理的影响。最后通过算例仿真,验证了所提控制策略的有效性,提高了微网运行的经济性和可靠性。     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

考虑储热改造与最优弃能的风光火储低碳经济调度

大规模可再生能源消纳以及电力系统的低碳发展对减少火电机组调峰调频时的碳排放提出了更高要求。为提高系统风光消纳的经济性与火电机调峰的低碳性，提出一种考虑火电机组储热改造与风光最优弃能的风光火储分层优化调度方法。考虑风光反调峰特性，建立最优弃能约束模型，构建以电网净负荷方差最小为目标的上层模型，对净负荷曲线进行一次“削峰填谷”。为扩大火电机组调峰深度，考虑储热机组改造，建立碳交易成本模型。基于此，建立以系统总成本和碳交易成本最小为目标的下层模型，对净负荷曲线二次“削峰填谷”的同时，实现对系统经济与低碳的协同优化。基于算例分析，验证了所提出模型的合理性与有效性。     

考虑碳排放的光储充一体站日前运行策略

"双碳"背景下,光储充一体站不仅能够缓解大量电动汽车充电对电网带来的冲击,而且能够利用新能源减少二氧化碳排放,逐渐成为未来电动汽车充电站的一种主流形式.为使光储充一体站在满足负荷需求的前提下减少碳排放,并且获取最优的运行经济性,提出一种考虑碳排放的光储充一体站日前运行策略.首先,通过数据-模型混合驱动的方式进行场景生成...