基于分段电价的跨区风电消纳

大规模风电跨区输送越来越频繁,加大了受端区域电力系统的调节压力,严重影响了风电的消纳能力。针对这一问题,提出一种基于分段电价的风电消纳方法。该方法以电网公司购电总费用最小为目标,考虑火电和抽蓄各自参与风电消纳的边际成本效益,并通过对风电不同电量部分施行分段电价,使得电网公司、风电厂、火电厂和抽蓄电站等多个主体之间利益均衡,增加系统对风电的消纳,同时从理论上证明该方法与弃风惩罚方法原理上的等效性。仿真算例验证了该方法的有效性。仿真结果表明该方法能够显著减少弃风,在不降低电网企业利益的同时,提高火电和抽蓄电站参与风电消纳的积极性,增加风电企业的收益。     

风电消纳途径综述

近几年,世界风电发展迅猛。和国外高效率消纳风电不同,中国"弃风"问题突出,严重阻碍了中国风电的可持续发展。如何增加风电消纳已经成为国家、社会、企业关注的一个重要课题。介绍了国际上风电消纳的经验,从储能技术、跨区域消纳、多能互补模式以及需求侧响应4种途径,分别对风电消纳途径的众多研究成果进行分析整理,归纳总结出各种途径的特点。现有研究多侧重于方案的可行性分析,主要从经济可行、技术可行、政策建议的角度出发,缺乏对风电消纳风险的系统研究和政策效果研究。最后展望未来我国风电消纳的途径,包括电动汽车、风电供暖、新型储能电池、新能源微电网和能源互联网。     

电量协调与成本控制的日内滚动发电计划

由于日前风电预测存在较大误差,采用日内滚动发电计划消纳风电波动性已成为业内的共识。然而,在我国现行的"三公"调度模式下,日内滚动发电计划须考虑电量完成进度的滚动协调和风电消纳成本的控制。为此,提出了日内滚动发电计划的2种实现模式,即电量完成进度滚动协调模式和风电消纳成本控制模式。针对电量完成进度滚动协调模式,提出了目标电量日内滚动计算模型,滚动修正剩余时段机组目标电量,并以该目标电量为约束实现机组电量完成进度的滚动协调,提升了发电调度的公平性。针对风电消纳成本控制模式,在调度模型中增加了风电消纳成本控制的约束条件,以决策可接受消纳成本下的弃风电量,在出现概率较大的风电波动区间内,以合理成本消纳风电。文章建立了统一的全景日内滚动发电计划模型,能够在跟踪日前计划的基础上,通过约束条件的选择,分别适应2种模式下滚动发电计划的编制。算例分析表明,提出的模型与方法能够满足2种模式所期望的目标,实现公平与成本控制的风电消纳。     

风电分散接入在农村电网的应用前景研究

一、风电大规模集中并网面临消纳难题我国风能资源集中地区电网薄弱、当地负荷小,风电并网主要采取大规模集中开发、远距离输送为主的模式。这与欧美国家主要以小规模分散式开发、近距离输送为主的开发模式效果不同,尽管我国风电发电量的比重仅为1%左右,远低于欧洲国家,但风电限电常态化的趋势逐步显现,"三北"地区风电发电利用小时数大幅度下降,风电企业投资建设风电场经济性也因此大幅度下降,风电发展面临市场消纳困局[1]。已建风电场的风电消纳问题,可以通过增加本地消纳能力、扩大消纳市场范围的方式解决。对于规划中的风电场,其发展速度和建设地点的选择必须和消纳市场、电网接入条件、     

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。     

不同电力系统调度模式的风电消纳能力分析

电力系统风电消纳能力分析是破解风电消纳难题,促进风电健康发展的重要途径。从电力系统调度运行角度出发,考虑风电装机容量不断提高的趋势,在不同风电接入水平下对传统经济调度、环境经济调度和弃风量最小调度三种调度模式的风电消纳情况进行仿真,从风电消纳量和风电利用率两个方面对风电消纳能力进行分析,对比不同调度模式对电力系统风电消纳能力的影响,辅助风电并网的调度运行和决策;在此基础上,提出一种在不同调度模式下确定风电合理接入水平的方法,为消纳能力分析提供补充,为风电发展规划提供参考。     

基于高耗能企业参与电网内风电消纳的主动调峰技术

随着甘肃风电规模的不断扩大,风电具有的反调峰特性使得电网整体调峰压力日趋严重,为了使电网安全稳定运行,不得不切除部分并网风电机组,造成很大的设备浪费。为此,提出了高耗能企业主动参与风电消纳及电网调峰模式,研究了综合考虑风电价格约束和电网调峰约束下高耗能企业内部转移负荷和增加负荷,利用优化预测函数控制寻优算法求解风电出力波动数值。在Matlab平台下以实际风电数据和高耗能企业可转移负荷为依据进行仿真,结果表明,该调峰技术能够明显平滑风电出力,与传统的调峰模式相比较,高耗能企业主动参与调峰不仅提高风电省内消纳能力,而且能够缓解电网调峰压力,同时在相关电价政策的支持下,高耗能企业可节约用电成本。     

含风电集中供热的电力系统优化调度分析

针对"三北"地区弃风严重的现象,结合丹麦消纳风电的经验及我国调度模式,提出了风电集中供热方案。在综合考虑风电出力的不确定性、系统稳定性等约束条件的情况下建立了含风电集中供热的电力系统优化调度模型,在求解方法上构建了一种免疫遗传-拉格朗日松弛混合算法。通过算例仿真,不仅验证了该算法良好的收敛性和稳定性,也验证了风电集中供热方案对风电消纳的积极促进作用。     

蓄热式电采暖负荷参与风电消纳运行策略研究

为了就地消纳大规模风力发电功率和提升电网调峰能力,将蓄热式电采暖与具有反调峰特性的风电进行结合,提出了风电与蓄热电采暖联合运行模式。模式中考虑风电机组、火电机组以及电采暖的相关约束,以系统总的发电成本最小为目标,构建了蓄热式电采暖负荷参与风电消纳优化运行模型。通过运用适应模型求解的遗传算法求解该模型,得到蓄热式电采暖负荷参与电网互动优化运行方案。仿真结果表明,基于蓄热式电采暖负荷参与风电消纳的运行策略是有效和实用的。该策略从电源侧的角度提高了系统的风能消纳水平,从电网侧的角度提升了系统的调峰能力,缓解了风电并网对系统造成的调峰压力。     

新疆达坂城弃风供热方式的研究

新疆风电迅猛发展的同时也出现了若干问题,突出的问题是弃风限电严重制约了新疆风电产业的健康发展。风电供热能够有效提升当地风电消纳。本文从负荷侧来提高风电消纳空间,利用达坂城风区的弃风电量来清洁供热,并着重对增加储热系统的风电供热方式进行了技术经济分析,该方案对于促进风电消纳,减缓弃风限电问题具有积极意义,并将有助于新疆风电产业的健康可持续发展。     

采用二级热网电锅炉调峰的消纳弃风机理及经济性分析

针对中国西北、华北、东北(简称"三北")地区冬季供暖期弃风现象日益严重的问题,在研究电负荷特性、热负荷特性与风电场出力特性相关性基础上,结合电网调峰、热网调峰特点,提出二级热网配置电锅炉进行日调峰的消纳弃风方案。分析了方案的消纳弃风机理,研究了调峰电锅炉的启停控制策略,构建了基于二级热网电锅炉调峰的电热联合系统优化调度模型,并分析了方案的经济性。研究表明,该方案能在降低热电机组热负荷峰值、"以热定电"必发电功率的同时增加电网负荷谷值,从而为风电上网留出更大空间,提升风电消纳率,且能为整个电热联合系统带来经济收益。     

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。     

基于二级热网储热式电锅炉调峰的弃风消纳调度模型

针对"三北"地区冬季供暖期弃风严重问题,在二级热网配置调峰电锅炉日调峰方案的基础上,探讨应用储热式电锅炉来进一步消纳弃风。在计及热网延时与衰减特性基础上,分析了储热式电锅炉的消纳弃风机理,提出了储热式电锅炉的电热转换启动条件,构建了储热式电锅炉的数学模型以及基于二级热网储热式电锅炉日调峰的热电联合系统调度模型。对比分析了储热式电锅炉配置方式、储热容量、风电渗透率对弃风率的影响。算例分析表明,在二级热网中配置储热式电锅炉可进一步消纳弃风且效果更好。电锅炉的储热容量越大,弃风率越低。     

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略

大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。     

计及回水管网热损失的电热联合系统潮流模型及算法

电力系统、热力系统联合优化运行已成为提高电力系统调峰能力及风电消纳率的有效途径之一。在详细分析热网拓扑结构及其水力、热力模型基础上,建立了计及热网回水管网热损失的热网递推模型。研究了热电机组、电锅炉等耦合元件模型,建立了电热联合系统潮流模型。通过分析热网运行方式,提出了热网潮流的前推回代计算方法。模型可方便处理多分支辐射热网及其电锅炉等能量转换装置,且计算过程中无需解算热网水力模型,无需复杂的网络编号,也不用形成导纳矩阵,具有编程简单、计算速度快等特点。实例分析表明,回水管网热损失较大,计算中不可忽略,且合理选择热源出口参数可提高电网风电消纳率。     

考虑风电消纳的综合能源系统“源-网-荷-储”协同优化运行

针对因传统的热电联产(Combined Heat and Power, CHP)"以热定电"运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳和运行经济效益的综合能源系统"源-网-荷-储"协同优化运行方法。在源侧通过热泵和储能设备解耦CHP"以热定电"运行约束,在网侧构建了稳态电-热潮流,在负荷侧考虑了综合需求响应,提升系统的风电消纳空间。系统以建设运行总成本最小为目标,考虑了能量平衡、稳态电-热潮流和CHP出力等约束条件,构建了考虑风电消纳的综合能源系统"源-网-荷-储"优化运行模型。最后,通过风机的33节点电网和8节点热网构成的综合能源系统验证所提方法的正确性和有效性。多场景仿真结果表明,该方法可有效提升风电消纳空间和系统经济效益。     

计及电转气热回收的综合能源系统蓄热罐容量规划与运行策略

针对电转气的强放热反应特性未得到充分重视和仅配置储热来增大风电消纳空间的方法存在局限的现状,在分析和考虑电转气热回收价值的基础上,建立兼顾规划经济性和弃风率的综合能源系统蓄热罐容量多目标优化模型,并使用法线边界交叉(NBI)法提供可行的求解Pareto前沿的方案。通过对比在不同电转气运行成本与不同放热效率情形下的系统规划与运行策略,分析接入电转气且考虑其热回收对配置储热的综合能源系统规划与运行的影响。基于典型算例研究,结果表明在电转气与储热装置的协同消纳弃风方式下,随着电转气放热效率提高与运行成本降低,电转气的弃风消纳能力将提高,其供热、气效益将提高,系统运行成本将降低,同时储热装置供热任务得以减轻,进而影响储热装置的规划策略。     

基于含储热的热电联产与抽水蓄能的风电消纳协调控制策略

在研究电热负荷与不同时间尺度风功率波动特性的基础上,分析了含储热的热电联产与抽水蓄能协调运行对风电消纳的影响,并提出了基于含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调控制策略。一级协调控制以系统运行成本最小和风电消纳电量最大为目标,根据电热负荷和风电预测出力,通过含储热的热电联产与抽水蓄能在调节容量上的优化配置,提高系统运行经济性和风电消纳率;二级协调控制针对风电出力的实时波动,根据风电计划上网偏差,通过含储热的热电联产与抽水蓄能的协调控制,平抑风电实时波动。以6节点系统为例,验证了所提协调控制策略的有效性,结果表明含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调运行可以有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平,保证大规模风电接入情况下电网安全稳定运行。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。