计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度

大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。     

考虑需求不确定性的高比例新能源电力系统灵活性优化

灵活爬坡服务FRP(flexible ramping product)参与市场是高比例新能源电力系统应对灵活调节能力不足的关键。基于非参数核密度估计理论提出了FR需求量不确定性区间动态生成方法，并针对发电侧资源在FR需求量最恶劣场景下灵活调节能力不足的问题构建了一种火电机组、储能参与的两阶段优化模型。日前阶段以购电成本最小为目标，通过求解模型得出系统在各时段所拥有的灵活调节能力。实时阶段以考虑FRP服务后的系统总运营成本最小为目标，解决系统在最恶劣FR需求场景下灵活调节能力不足的问题，并求出经济性最优的优化方案。结果表明，所提模型有利于提高风电的消纳能力，并降低系统的运行成本。     

基于分布鲁棒优化的灵活爬坡备用调度方法

可再生能源大规模接入电网对电力系统的爬坡能力提出很大挑战,工业界得到应用的灵活爬坡产品的调度模型为含确定性爬坡需求约束的模型,该模型无法保证得到的爬坡容量决策解在不确定性实现下的可行性。该文研究灵活爬坡备用的分布鲁棒调度方法,提出考虑灵活爬坡备用可调度性的两阶段分布鲁棒调度模型,并考虑安全约束违反的风险,基于Wasserstein距离构建不确定性模糊集。所提方法能自动确定系统所需的灵活爬坡需求,并能保证得到的爬坡容量具有可调度性。所建两阶段模型可等效为混合整数线性规划问题直接进行求解。通过IEEE 14节点系统和IEEE 118节点系统的算例分析,验证所提方法的有效性。对比所提方法相对于含确定性爬坡需求调度模型和考虑不确定性的随机调度模型的优势,并进行灵敏度分析。     

计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。     

面向灵活资源配置的电力系统超短期优化调度

大规模新能源的并网,导致电力系统的波动性增加,产生较为严重的调峰和爬坡问题。为了研究面向灵活资源的配置如何在超短期优化调度中进行灵活资源的使用以满足系统调峰、爬坡的要求,首先提出超短期时段内的灵活资源运行模型和电力系统优化调度模型;其次,为考虑电力系统灵活性不足时需增加灵活资源的数量,提出灵活资源配置模型,并给出面向灵活资源配置的超短期优化调度流程;最后通过某省实际算例,对灵活资源两种情形的超短期优化调度进行仿真分析,证明了所提方法的有效性。     

新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键驱动力。传统的以可控煤电装机为主导的电源结构,转变为以强不确定性、弱可控的新能源为主体的新型电力系统,将面临着灵活性资源短缺等挑战。以提升新型电力系统灵活性为导向,提出了灵活性资源聚合两阶段调度优化模型。第一阶段模型考虑分时价格型需求响应,以净负荷波动最小为目标平滑负荷曲线;第二阶段模型考虑分段激励型需求响应市场交易机制,融合电化学储能、抽水蓄能、改造火电等灵活性资源,以系统运行成本最小为目标设计最优运行方案。最后,算例结果和场景对比表明,需求响应能够充分挖掘负荷跟随系统调节的互动能力;改造后火电机组能够降低煤耗水平,提高调节能力,加强与系统灵活性需求时空匹配;各类储能积极响应电力系统调峰,促进了新能源消纳。     

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。     

高比例新能源接入下计及工业负荷特性的电网需求响应调控策略

为挖掘需求侧调节潜力,提出一种高比例新能源接入下计及工业负荷特性的电网需求响应调控策略。设计一种基于工业负荷需求响应的滚动调度框架,通过分析不同类型工业负荷的生产特性,挖掘工业负荷的需求响应潜力;针对新能源和负荷的不确定性,提出一种结合特征损失的条件深度卷积生成对抗网络场景生成方法,为系统调控提供不同时间尺度下的典型场景集;基于生成的场景集,以系统总运行成本最小为目标,提出多场景随机规划结合随机模型预测控制方法,构建多时间尺度滚动调度优化模型,求得不同阶段工业负荷需求响应的最优策略。改进IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果验证了所提模型及策略的适用性和有效性。     

计及风电与电动汽车随机性的两阶段机组组合研究

风电出力的随机性以及电动汽车(electric vehicle,EV)充电需求的不确定性给电力系统调度带来了挑战。在传统确定性机组组合模型的基础上,针对电力系统日前调度面临的不确定问题,提出了充分考虑风电与电动汽车双重不确定性的随机优化调度及备用计算模型。首先,对于风电出力不确定性,采用基于场景分析的两阶段随机优化方法,并使用生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)来生成风电场景。其次,对于电动汽车充电需求的不确定性,将其分为可调度与不可调度两类。可调度电动汽车根据其出行规律采用随机模拟的方法,并建立了EV充电聚集商模型;不可调度电动汽车通过K-means聚类分析得到其典型负荷曲线,并将其并入系统常规负荷中。最终建立了基于多场景分析考虑EV充电聚集商的两阶段随机机组组合模型,并通过算例分析证明了所提模型的有效性。     

考虑爬坡灵活性的电力系统可靠性评估方法

针对高比例新能源电力系统,通过分析电力电量平衡和爬坡平衡原理,提出电力系统运行时所处的4种组合状态。研究考虑爬坡灵活性的可靠性指标,扩展了原有可靠性指标的适用性。在此基础上,通过修正负荷的方法确定系统开机容量,以确保同时满足系统电力需求和爬坡需求,并留有足够的热备用。建立了关于机组、负荷以及爬坡需求的联合概率密度模型,采用生产模拟技术实现对提出指标的计算。最后利用可靠性测试算例,构建了多种新能源占比场景,验证所提指标和方法的有效性。仿真结果表明高比例新能源背景下,传统可靠性指标结果将偏向保守,建议使用考虑爬坡灵活性的可靠性指标。     

计及灵活性聚合功率的源-荷分布式协调调度

为缓解大规模分布式能源接入主动配电网带来运行和备用的压力,有必要充分挖掘各灵活性资源以应对各种不确定性.文中提出一种计及灵活性聚合功率下的日前-日内两阶段分布式经济调度模型.首先,建立虚拟电池模型对主动配电网多种分布式灵活性资源集群聚合,基于闵可夫斯基和约束空间叠加法获取可调节聚合功率域,并以此为约束衔接日前-日内调度.其次,在日内实时滚动阶段提出计及灵活性聚合功率的输配电网分布式协调优化调度模型.更进一步,将一致性算法和调频控制结合,提出一种一致性调度控制策略对各个聚合等值集群进行灵活性聚合功率下经济调度模型的完全分布式求解.最后,算例验证了所提方法的有效性,调度部门在获取各分布式资源集群下主动配电网最优功率分配方案的同时,可以得到弹性备用功率区间和可调节功率域,帮助调度人员充分利用各种灵活性资源修正日前计划,有效应对各种不确定性因素.     

考虑源荷协调的含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略

为提高电力系统风电消纳能力,结合源荷两侧的可调节资源,提出含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略。首先,根据含储热光热电站能量时移特性以及居民用电负荷响应时间长的特点,结合价格型需求响应,以系统运行成本以及日前弃风量最小为目标,构建日前调度模型;其次,根据考虑含储热光热电站的灵活调节能力以及高载能负荷响应时间短的特点,结合日前调度计划与日内风电预测,以系统日内调节成本与日内弃风量最小为目标,构建日内调度模型。算例结果表明：本文所提调度策略能够充分利用现有源荷两侧可调节资源及其特点,在促进系统风电消纳的同时,降低了系统成本。     

计及可调资源动态特性的虚拟电厂多级优化配置

对虚拟电厂(VPP)中各类资源进行优化配置是其参与电网优化调度的重要前提。针对不同特性资源动态聚合与量化评估的难点,文中提出了"灵活性可调资源-聚合调节特性-优化目标建模"的VPP多级优化配置体系。首先,在灵活性可调资源层面建立了不同分布式电源、可控负荷以及储能的可调灵活性与随机性模型。其次,在聚合调节特性层面,一方面对各类资源灵活性整合得到VPP对外可调灵活性,另一方面对各类资源灵活调节的概率密度函数通过卷积运算求得VPP的随机性模型。接着,在优化目标建模中基于投资组合理论建立包含VPP建设和运维成本、参与电能市场和辅助服务市场获利在内的净现值模型,在静态优化配置基础上,分析关键要素的动态效应。以中国某地区实际电网为例,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于样本熵的新能源电力系统净负荷分时段调度

新能源电力系统源—荷功率具有强不确定性,采用经典的日前调度策略,传统火电机组出力将随净负荷的波动而频繁调整,影响发电设备运行效率和系统运行的经济性,甚至需要改造火电机组,以适应系统能量平衡控制要求。提出一种基于样本熵的新能源电力系统净负荷分时段调度策略。该策略最大化可再生能源利用效率,基于样本熵理论,评估净负荷时间序列复杂度,以此确定火电机组运行模式,并对调度时段进行适应性划分,有效地减少火电机组随系统净负荷波动产生的上、下行爬坡功率,同时增加抽水蓄能机组的参与度。文中以十机组测试系统为例,验证了调度策略的合理性和有效性。     

考虑源荷互动的电力系统多目标优化调度

提出了一种考虑需求侧响应不确定性的电力系统日前优化调度方法。首先基于价格弹性系数矩阵,考虑其不确定性,构建计及需求侧间接控制的电力系统优化调度模型,该模型以社会福利最大为优化目标,同时考虑系统的实际运行约束;然后,针对模型求解复杂度高的问题,提出了一种不确定性的序优化算法对模型进行求解。基于IEEE30节点算例的仿真结果表明,对提出的调度方法,由于充分考虑了源荷侧调度资源的不确定性,可以有效提升系统的运行效益,提升其精细化水平。     

光储式5G通信基站集群灵活性聚合与协同调度策略

5G通信基站通常配备光储,数量庞大、功耗可调,是一种优质的电力灵活性调节资源。提出了多类型光储式5G基站集群灵活性资源聚合方法以及参与电网调峰的协同调度策略。首先,分析休眠机制下多类型基站功耗可调特性与计及基站备用电量的储能调节能力。基于极限场景思想,构建了光储式5G基站的灵活性空间量化模型。在此基础上,利用闵可夫斯基和法刻画异构基站柔性资源的时空耦合能量轨迹,得到海量基站集群的灵活性资源聚合可调域。其次,建立了基站集群聚合资源参与电能量市场和辅助服务市场的协同调度优化模型,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)的分层分布式基站集群协同优化调度策略,将大规模基站集群调度问题降维分解为统一协同调峰功率响应、聚合功率自治调度和基站集群功率分配3个子问题进行求解。通过算例对比分析可知,所提策略可降低通信基站69.86%的用能成本,为提升通信资源利用率和电力系统灵活调节能力提供了有效手段。     

计及需求响应不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度

园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)通过多能互补可显著提升其运行经济性,然而园区可控资源响应的不确定性会给日前调度策略的制定带来挑战,为此提出了一种考虑综合需求响应及其不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。文章首先运用三角模糊数描述光伏、负荷预测功率以及柔性负荷响应量的不确定性,建立计及不确定性的日前调度模型;然后以系统总运行成本最小为目标,对系统供需两侧可控资源进行协同优化,并根据模糊规划理论,将模糊期望约束和模糊机会约束等效转换为确定性约束形式便于求解;最后通过算例验证了所提策略通过综合需求响应可有效降低系统运行成本,并分析了模糊机会约束置信水平对系统运行成本的影响。     

面向灵活性的电能量与辅助服务日前市场联合出清模型

电能量和辅助服务日前市场作为支撑电力系统短期运行灵活性的主要交易平台,其出清模型关系到对灵活性资源的有效激励和利用效率。结合电力系统对灵活性电力资源的需求,分析了传统机组组合模型对灵活性资源利用效率的影响,提出了一种面向系统灵活性的日前市场联合出清模型。模型将爬坡变量纳入决策变量,考虑了机组启停过程出力、优化时间间隔、辅助服务调节方向等因素对系统灵活性的影响,实现了不同交易品种的联合出清。对含可再生能源、核电和储能系统的电力系统进行了案例分析,结果显示该方法可以体现不同灵活性资源的性能差异,更好地适应高比例可再生能源系统的需要。     

高比例可再生能源电力系统中计及灵活调节产品的实时调度

并网运行的间歇性可再生能源发电（intermittent renewable energy generation, IREG）出力的波动性和不确定性对电力系统运行灵活性提出了更高的要求,系统灵活性匮乏时有可能导致切负荷和/或弃风弃光等问题。在此背景下,灵活调节产品（flexible ramping product, FRP）的概念应运而生并逐步引起广泛关注。FRP为电力系统消纳IREG提供了一种新思路。文章首先概述了电力系统灵活性的定义、特点与灵活性资源的获取问题。接着,提出了针对发电机组与需求响应（demand response, DR）资源提供FRP情形下的电力系统实时调度模型。该调度模型可容纳不同类型的需求响应资源,并考虑了未来时段机组的启停约束以及上行爬坡/下行滑坡速率约束。之后,基于负荷水平和IREG出力水平的预测值,采用拉丁超立方抽样获得多个相应的不同实际值的运行场景,并通过对实际调度过程的仿真来评价所获得的调度方案。最后,采用算例系统说明了FRP在提升系统灵活性以及消纳IREG方面的作用,以及不同因素对系统运行灵活性的影响。