考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加。为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优。所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以最小化成本为目标多次迭代求解电源规划模型、短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型。并结合峰谷平分时电价和可中断负荷两种需求响应手段,进一步增加了系统运行的经济性和灵活性。在求解方法上将多层次迭代与松弛技术相结合,提高了计算的鲁棒性。以某实际区域电网为算例,验证所提配置方法的有效性。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

考虑需求侧灵活性资源的商业园区微网多目标优化调度

大规模可再生能源、电动汽车(electric vehicle,EV)和变频空调(inverter air conditioner,IAC)接入商业园区微网(business park microgrid,BPMG)产生的波动性和不确定性为系统灵活运行带来新的挑战。文章提出了一种考虑需求侧灵活性资源的BPMG优化调度方法。基于EV和IAC需求响应模型,量化BPMG需求侧灵活性资源提供的灵活性供给。结合源侧固有灵活性资源和灵活性需求,提出灵活性不足严重度指标,定量评估系统运行灵活性供需失衡的严重程度。在此基础上,建立兼顾运行经济性和灵活性的BPMG多目标优化调度模型,并使用CPLEX优化软件求解。仿真结果表明,所提模型能够协调调度源、荷两侧各类灵活性资源,有效提升BPMG的运行灵活性。     

考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法

在新能源高渗透系统规划阶段计及源荷储灵活性资源协同优化可以有效提升系统整体灵活性,促进新能源消纳,推进“双碳”目标的实现。基于灵活性供需分析,提出了一种考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法。综合考虑规划决策和运行模拟,将灵活性资源调节效益和碳贸易收益纳入优化目标,构建了多时间尺度协调优化规划模型。采取分解协调和多阶段迭代优化结合的方法求解可以简化问题规模,统筹规划风光火多源与源荷储灵活性资源。通过算例应用验证了所提方法能够实现资源的优化利用,在满足灵活性需求的同时实现经济性与环保性更优,提高系统的新能源消纳能力。     

计及灵活性供需匹配的耦合系统优化配置模型

可再生能源与火电机组在同一并网点对外形成耦合系统的场景在东北地区普遍存在。在该场景下，考虑可再生能源和火电机组作为统一的运营整体进行优化配置是实现系统经济运行的关键。本文针对耦合系统中可再生能源接入的波动性和负荷的不确定性，提出一种考虑系统内灵活性供需匹配的优化配置模型。首先，为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力，根据耦合系统内的灵活性需求和灵活性供给匹配程度，建立灵活性供需匹配指标；其次，以耦合系统综合收益最优为目标，以灵活性供需匹配指标为约束，建立耦合系统优化配置模型；最后以东北地区某局域电网为例进行仿真分析，证明在耦合系统优化配置中考虑一定的灵活性供需匹配，在实现系统经济运行的基础上，可进一步提高系统配置的有效性和合理性。     

考虑灵活性需求的园区综合能源系统协同优化配置

为了进一步考虑灵活性需求对综合能源系统(IES)资源配置的影响,在IES规划过程中,提出一种计及灵活性需求及新能源不确定性的园区IES协同优化配置方法。基于价格弹性理论建立综合需求响应(IDR)柔性负荷模型,采用Z-number方法描述IDR认知过程与结果的不确定性;考虑新能源的随机性和相关性,利用非参数估计法与Frank-Copula函数改进风光出力联合概率模型,得到典型日风光出力曲线;以IES运营商年化总成本最低为目标,构建上层优化设备型号与台数、下层优化机组运行的IES双层协同配置模型。算例结果表明相较于未考虑IDR及新能源不确定性的场景,所提配置模型减少了成本,进一步提高了经济性,同时配置方案充分考虑源荷双侧不确定性给系统带来的运行风险问题,从而实现了IES规划经济性与运行安全性的平衡。     

计及调频需求的跨省跨区灵活性协调运行策略

考虑跨省跨区交易对灵活性资源配置的影响和送端系统大规模可再生能源并网导致的调频需求,提出计及调频需求的跨省跨区灵活性协调运行方案.该运行调度方案考虑送端系统的发电不确定性,计及调频需求以提高大规模可再生能源接入系统的频率响应能力;在受端系统引入虚拟电厂集中管理灵活性的可调度资源.针对模型的高纬度、强耦合、非线性以及非凸的特征提出一种多目标双群体伪并行的进化算法进行求解.最后通过算例仿真,对跨省跨区系统的经济性与污染排放作定量分析,为实现未来跨省跨区通道对输送高比例可再生能源的适应性提供技术支撑.     

考虑系统灵活性的储能-输电线路扩展联合规划

强随机波动性的高比例风光电源接入及输送网络规划需要兼顾电力电量平衡和灵活性平衡,经典的输电线路扩展难以满足要求,储能-输电联合规划成为新的解决方案。建立基于灵活性定量评估的储能与输电线路扩展联合优化规划方法。首先,从灵活性角度分析“储-输”联合规划在兼顾电力电量平衡和灵活调节能力上的技术特点和优势;然后,建立考虑灵活性的“储-输”联合规划模型,并提出启发式与数学规划相结合的求解方法;最后,基于改进的Garver-6算例系统进行算法验证,结果表明：在高比例可再生能源场景下,“储-输”联合规划具备更好的经济性;储能有效改善了系统的上调灵活性,但成本是制约其规划容量扩大的重要因素。     

考虑灵活性供需平衡的输电网扩展规划

随着可再生能源的大规模并网,其时空分布特性和不确定性将改变电力系统原有的运行方式,传统电网规划已无法适应当前多重不确定性影响下的电力系统需求。灵活性指标能够量化电力系统应对不同时间尺度下不确定性的能力,以消除或减小其带来的负面影响,对电力系统安全稳定运行具有重要意义。从灵活性出发,兼顾灵活性供需平衡,考虑网—源协调,建立电力系统灵活性评估指标,综合评价电力系统对不确定因素的耐受能力。基于灵活性评估指标,提出了一种考虑灵活性供需平衡的输电网双层规划模型。采用改进混沌交叉变异遗传算法求解最优规划方案。通过对Garver-18节点系统的仿真,分析证明了所提指标与规划模型的有效性和可行性。     

负荷高密度地区中计及灵活性不足风险的储能优化配置

负荷高密度地区现有的输电通道有限且系统内灵活性电源的占比较低，应对源端可再生能源及荷端负荷需求随机性波动的调节能力不足。储能系统(energy storage system,ESS)作为一种高效的灵活性资源，具有响应的快速性和功率双向转化的优点，可以为电力系统提供灵活性支撑，基于双层规划模型建立了提升负荷高密度地区整体和局部灵活性的储能优化配置方法，上层模型对储能配置方案做出战略决策，下层模型基于场景分析法，对典型日场景进行运行模拟，使用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)量化灵活性不足风险成本，模型充分地考虑了电力供需平衡、新能源消纳以及网架结构的支撑作用，通过添加关联约束将双层模型转化为单层模型。最后通过MATLAB平台调用商用软件包GUROBI完成混合整数规划优化，求解得到最优配置方案。在某实际系统负荷高密度地区中验证了配置方法的有效性。     

计及灵活性供需的多场景分布式电源双层规划

高渗透率可再生能源并网对电力系统提出了更高的灵活性要求;在可再生能源系统规划阶段计及多种灵活性资源协同优化可有效提升系统灵活性,为此,基于灵活性调节能力分析,提出计及灵活性的配电网分布式电源双层规划模型,将经济目标和灵活性目标作为优化目标,构建了多场景协调优化规划模型;考虑到风光场景集过大所带来求解效率较低的问题,在仿射传播(affinity propagation,AP)聚类算法的基础上提出一种基于AP-Kmedoids的双层场景缩减技术,并对缩减后的场景进行校验。最后通过算例采用整数自适应粒子群算法(adaptiveparticleswarm optimization,APSO)-混沌粒子群算法(chaos particle swarm optimization,CPSO)混合求解策略对双层规划模型进行仿真,结果验证了所提规划方法在提升经济性和灵活调节能力方面的有效性。     

面向高比例新能源接入的源-荷-储灵活性资源协调规划

随着新能源占比不断提升,灵活性已成为衡量电力系统运行的重要指标之一,灵活性资源的合理规划对于高比例新能源接入的新型电力系统可靠运行至关重要。在电力系统规划中,如何准确刻画网络约束下的系统灵活性,并将其纳入优化模型中仍是亟待解决的问题。提出源-荷-储灵活性资源协调规划模型。首先,从节点和系统层面分别量化灵活性需求和考虑网络约束的灵活性供给潜力,并构建反映系统灵活性不足的评价指标。然后,进一步提出各类灵活性约束,并纳入到源-荷-储协调规划模型中,从整体的角度对多类灵活性资源统筹规划。最后,在改进的IEEE39节点系统上进行算例验证,测试结果表明,提出的源-荷-储灵活性资源协调规划模型可以有效地满足系统灵活性需求,并提升新能源消纳。     

基于AP聚类和鲁棒优化的电网规划灵活性评估

高比例可再生能源的并网,给电力系统规划的灵活性带来了挑战。本文考虑源-荷双端的不确定性,提出了一种基于AP(affinity propagation)聚类和两阶段鲁棒优化的电网规划灵活性评估方法。首先,本文提出了基于AP聚类的远景年典型日负荷建模方法。其次,以区间的形式考虑可再生能源出力的不确定性,构建基于鲁棒优化的电力系统规划方案灵活性评估模型。最后,在整个周期的角度和各时间断面的角度提出了一组电网规划灵活性评估指标。本文利用IEEE RTS-24算例验证所提出方法的合理性。     

考虑可靠性及灵活性的风光储虚拟电厂分层容量配置

可再生能源出力的随机波动性和不确定性使得系统可靠性在急剧下降的同时,系统灵活性需求剧增,这会导致可再生能源消纳能力大幅下降,资源浪费现象严重。针对上述问题,提出一种兼顾可靠性、灵活性和经济性的风光储虚拟电厂分层容量配置策略。其中,上层模型从利用分时电价引导用户响应可再生能源出力变化的角度,制定可削减、可转移负荷的调度方案。中层模型从可靠性最佳的角度,制定储能电池容量配置方案。下层模型在灵活性指标的约束下,从综合运行成本最优的角度,进一步完善中层模型制定的储能电池容量配置方案。最后,以新疆某地区负荷数据为例,进行了仿真验证。结果表明所提方法具有明显的经济效益,为碳达峰、碳中和提供新思路。     

含分布式变速抽水蓄能的新能源发电系统灵活性资源规划

针对含分布式变速抽水蓄能和多灵活性资源的新能源发电系统,在分析定、变速抽水蓄能运行特性差异的基础上,提出含分布式变速抽水蓄能的灵活性资源规划模型。该模型详细考虑了定、变速抽水蓄能的运行约束和库容约束,以及电池储能、需求响应、火电机组资源配置。通过松弛变速抽水蓄能的双线性约束,将所建立模型转化为以期望成本最小为目标的混合整数线性规划问题,通过两阶段随机优化方法求解得到最优的规划方案。通过与定速抽水蓄能规划方案对比,分析验证了所提分布式变速抽水蓄能规划方案的可行性以及在经济性和灵活性方面的优越性。     

计及需求响应和储能技术发展的未来区间电力流规模分析

区间电力流未来面临可再生能源比例升高,储能和需求响应技术发展、远距离输电经济性下降等机遇和挑战。首先介绍了区间电力流的发展与现状;然后考虑负荷和可再生能源出力的时序曲线、区域电网的电力平衡和现有互联通道,建立了以区间输电通道新增容量最小为目标函数的优化模型。最后,利用6个区域电网的预测数据进行了求解,结果表明应用需求响应和储能技术能有效削减区间输电通道新增容量需求,避免输电通道的过度建设,同时可以促进可再生能源消纳,在较高比例可再生能源场景下实现资源的优化配置。     

含高比例可再生能源电力系统灵活性规划及挑战

未来高比例可再生能源的随机变化特性将给电力系统运行灵活性带来前所未有的挑战,对系统的灵活性资源进行规划成为必要的研究工作。对含高比例可再生能源电力系统灵活性规划的研究动态进行评述,首先分析了高比例可再生能源电力系统的基本特征,给出了电力系统灵活性的定义、主要灵活性资源类型和灵活性平衡原理,然后介绍了灵活性定量评价指标体系,最后,提出了电力系统灵活性协调规划的核心内容及求解思路、存在的关键难题及技术解决思路。     

面向深度调峰的火电机组灵活性改造规划模型

现阶段中国电源结构仍以火电机组为主,以提高火电机组调节能力的方式来实现可再生能源消纳仍是当前电网主要的选择.文中构建了一个基于区间优化的火电机组灵活性改造模型.在经济性方面,针对火电机组在深度调峰阶段发电成本大幅上升引起单位发电成本大幅波动的现象,以全场景优化方法实现了多个场景的运行费用优化,并给出了综合经济性更优的方案.在潮流适应性方面,考虑到需要灵活性改造的电网中通常含有高渗透率的风电,模型中以全场景优化方法来处理高渗透率风电下的潮流不确定性,从而提供潮流适应性更优的方案.在模型的求解中,采用了多领头群优化算法和多属性决策方法,以确保所获取方案的综合经济性最优并能够最大限度地满足用户需求.最后,通过算例分析验证了所建模型的有效性.     

计及运行灵活性的配电网双层规划

高比例可再生能源接入电网是新型电力系统的重要特征。为在新型电力系统中促进可再生能源消纳，提升配电网的灵活稳定运行，提出一种配电网双层规划模型：规划层以配电网运营商年化成本最小为目标函数，计及碳排放指标，确定规划方案；运行层以灵活性运行成本最小为目标函数，确定各节点可中断、可转移电量。采用模拟退火粒子群算法求解，以提高算法全局搜索能力。最后，通过IEEE33节点配电系统进行算例分析，结果表明在规划阶段考虑灵活性需求能提高系统灵活性，减少配电网运营商的投资成本，验证了规划方法的有效性。