考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型

该文研究考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型。在考虑风电场和光伏电站提供虚拟惯量、下垂控制以及备用的情况下,首先推导了抽蓄电站抽水工况和发电工况下系统的动态频率指标。其次,对比抽蓄电站抽水工况和发电工况下各频率指标的异同并进行聚合,以系统上网电量最大为目标,建立了考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型。最后,仿真分析表明,随着抽蓄机组装机容量的增加,系统上网电量增加,弃风弃光电量大幅减少,提高了风电和光伏的消纳水平;另外,验证了所提模型在增强风-光-抽蓄互补发电系统动态频率响应能力方面的有效性。     

基于异质能源多时间尺度互补的动态经济调度策略

大规模新能源并网给电力系统的经济调度带来了巨大的挑战,构建互补系统联合运行可有效地提升电网对新能源的消纳能力,但是目前单一的互补系统日前调度模型没有考虑互补系统实际的互补及平抑效果。为此,提出了一种基于风光水火多时间尺度互补的动态调度策略。利用异质能源之间的互补特性将风、光、水打捆成虚拟电源(VP),并定义负荷跟踪指标表征VP对负荷的跟踪能力,使VP出力能很好地追踪负荷曲线。建立含日前24 h计划、日内4 h滚动计划以及实时15 min计划在内的多时间尺度互补协同调度模型,设置滚动修正的弃风弃光约束,使前一尺度调度计划中弃风、弃光量更大的时段在下一尺度调度计划中具有更大的弃风、弃光上调裕度,利用不断更新的预测数据,滚动修正日前调度计划,从而始终保证VP对负荷的良好追踪,实现互补效果的最大化。通过算例验证了所提调度策略能够有效地提升互补系统实际的互补和平抑效果、减轻调度压力并且降低发电费用。     

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。     

含大规模风电的电力系统多时间尺度滚动协调调度方法研究

以"时序递进、滚动协调和消纳风电最大化"为原则,提出了一种含大规模风电的电力系统多时间尺度滚动协调调度方法。多时间尺度调度计划的递进协调方法使得各个时间尺度计划各司其职,同时兼顾与上下时间级尺度的协调。3种不同时间尺度的滚动计划(年内、周内和日内滚动计划)能够根据风电、负荷等最新预测信息和机组电量实际完成情况,按照相应的时间周期滚动修正原有发电计划,有效克服风电的不确定性影响。为了最大化消纳风电,在短时间尺度计划的目标函数中计及弃风惩罚成本。以修改的IEEE 118节点系统为算例进行仿真,结果验证了上述方法的正确性和有效性。     

综合智慧零碳电力系统多时间尺度协调调度方法

为了提高区域电网新能源消纳率,使电力系统运行成本最小,进而提升电力系统的供电可靠性,提出了一种 全新的综合智慧零碳电力系统多时间尺度协调调度方法.该方法综合考虑系统运行、发电机出力、系统功率等条件,设 定了多时间尺度协调调度约束条件,并在此基础上成功设定了实时调度的目标函数.以购电成本最低为目标,对后续多 时间尺度协调调度方法进行求解,实现了零碳电力系统多时间尺度协调调度.实验结果表明,设计方法的零碳电力调度 模型成本低、新能源消纳能力较强,证明设计的多时间尺度协调调度方法稳定效果较好,有一定的研究价值.     

风-光-蓄联合系统日内日间优化调度研究

随着新能源发电装机容量的持续增长,大规模的风电、光伏并入电力系统,但由于风电、光伏受自然因素等影响,其出力呈现出较大的波动性。为解决大规模风光并网给电力系统造成的波动,考虑为系统配置运行灵活的抽水蓄能电站,配合系统出力,建立了以系统出力特性与系统负荷特性吻合、效益最大化的模型,采用遗传算法分别对系统日内、日间及日内日间结合的联合优化调度计算。算例验证了模型的有效性,风-光-蓄联合系统进行优化调度可有效避免弃风现象,使得系统效益得到大幅提升。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于灵活性裕度的含风电电力系统源荷储协调滚动调度

新能源渗透率提高增加了电力系统调度运行难度,电力系统灵活性不足严重影响了新能源消纳和电网安全运行。从灵活性资源出力特性和灵活性供给能力角度入手,基于电力系统灵活性裕度指标,以最大抽蓄调峰效益、最大风电消纳电量、最小机组运行成本和最小可中断负荷调用成本为目标,计及电力系统运行约束,建立源荷储多种灵活性资源统一协调滚动调度模型。基于协调调度思想,优化日前每个调度时段各灵活性资源出力,然后利用日内超短期风电预测数据,滚动修正各灵活性资源出力状态。最后通过算例验证了模型及其调度方法的有效性和可行性。     

含风电电力系统的多时间尺度模糊机会约束动态经济调度模型

风电出力的模糊不确定性增加了调度决策的难度。将风电和负荷预测值用模糊参数表示,基于可信性理论,将传统确定性系统约束转化成模糊机会约束。由于风电和负荷预测精度具有随预测时间尺度的缩短而提高的特点,因此,将模糊置信度设置为递增向量,以反映预测精度的变化。建立多时间尺度下含多模糊参数的模糊机会约束动态经济调度模型。多时间尺度调度分为日前24 h计划、日内4 h滚动计划、实时15 min计划和自动发电控制(automatic generation control,AGC)。各时间级的调度计划协调配合,兼顾经济性与可靠性。根据风电及负荷的最新预测信息,滚动修正原有发电计划,逐级消纳预测偏差量。算例采用山西某实际风电场数据,验证了上述模型能够有效降低风电及负荷预测不确定性的影响,减轻调度人员及AGC机组的调节压力。     

考虑风光预测精度特性的多时间尺度机组组合方法

考虑风电和光伏预测精度伴随时间尺度缩小而提高的特点,建立了一种考虑风光不确定性接入的含风光出力旋转备用容量的多时间尺度机组组合模型及其调度方法。该调度模型基于3个不断缩小的时间尺度级,将逐级提高的风光预测值更新至风光出力等效负荷和旋转备用中,采用下级修正上级偏差的方式,对不同时间尺度采用动态规划算法求解,获得逼近最大化消纳风光出力且兼顾传统机组经济最优化的机组组合方式。以修改的IEEE 30节点系统为算例进行仿真计算,验证了该方法的合理性和有效性。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

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。     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计算不同单位容量成本下的综合效益和投资回收年限.算例表明,小抽蓄单位容量成本不大于6倍传统大抽蓄时,具有经济合理性,初步说明小抽蓄有望解决中国风电消纳问题.     

消纳大规模风电的多时间尺度协调的有功调度系统设计

大规模风电的接入对电网调度模式和技术提出了重大挑战.通过分析风电预测精度随时间尺度逐级提高的特性和有功调度的固有特点,提出了多时间尺度协调的有功调度模式及其关键技术.这种调度模式是基于"多级协调、逐级细化"的思路,将上一级遗留的偏差由下一级来修正.文中首先介绍了该系统的整体构架和总体思路;然后,分析了发电态势分析的几个...     

数据驱动下基于风电场景的多时间尺度调峰调度研究

风电具有明显的波动性和反调峰特性。为减少风电大规模并网对电力系统调峰带来的影响,提出了一种基于风电调峰场景的多时间尺度调度策略,提高了极端风电场景下电网调度的执行效率。首先,构建了风电-负荷数据驱动模型。提出了风电调峰功率的多时间尺度评估指标,根据该指标对一年的风电功率进行时域分解并生成典型的风电调峰场景。其次,为保证在调峰场景下电网的功率平衡,针对历史场景构建了风火储协同调峰模型,并制定典型场景的经济最优调度预案。在此基础上提出多时间尺度调度策略,通过对调度预案进行滚动修正以应对风电的不确定性。最后,通过算例分析验证了所提方法在保证电网经济稳定运行的前提下可有效地提高调峰调度的计算速度并及时实施调峰调度。     

经柔直电网互联的含抽蓄的联合发电系统最大供电量计算

为充分利用风光发电能量,合理调度抽水蓄能电站,针对经柔直电网互联的风光蓄联合发电系统向远方负荷中心供电这一工程实际需求,提出基于日供电量最大的抽水蓄能发电优化调度模型及方法。采用最优潮流法计算受电区(负荷中心)全天的消纳极限。并以此极限为约束,同时考虑抽蓄电站库容与运行工况等限制,建立了抽蓄电站功率优化调度模型。提出的分段法与等效面积法显著提升了优化模型的计算速度。在某地风光蓄发电系统与柔直输电网架结构的基础上,用IEEE30节点系统模拟受端电网,建立仿真算例。比较了几种最大供电量计算方法的结果,验证了所提方法与模型的有效性。     

计及抽水蓄能和火电深度调峰效益的抽蓄-火电联合调峰调用顺序及策略

针对抽蓄与火电机组联合调峰同步调用(synchronous dispatching of pumped storage-thermal,SDPT)、抽蓄定时抽发调用(timing dispatching of pumped storage-thermal,TDPT)顺序及策略所存在的问题,统筹抽蓄的调用效益和火电深度调峰经济性,提出了抽蓄-火电分层调用顺序及策略,建立了抽蓄-火电联合调峰分层优化调度模型(hierarchical optimal dispatching of combined peak-shaving of pumped storage-thermal,HDPT)。其中上层模型以改善净负荷峰谷波动性最优和抽蓄的调用效益最大为目标优化抽蓄机组出力;下层模型计及火电深调成本和弃风惩罚成本,以系统总调峰成本最小为目标优化火电机组出力。最后以某实际区域系统为例,仿真对比了TDPT、SDPT、HDPT 3种方案,得出所提方案可大幅改善系统调峰经济性和火电调峰经济性,减小弃风率,并大幅提高抽蓄机组利用率。研究结果可为抽蓄调度决策提供参考。     

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。