风-火-水-储-气联合优化调度策略

针对电力系统因调节能力不足而造成弃风等问题,构建多源并存的电力系统内风-火-水-储-气联合优化调度模型,并给出模型的求解方法。该模型将常规机组中的灵活电源包括燃气、水电与储能系统进行联合建模,考虑联合运行后不同机组间的相互影响,对联合运行时系统消纳清洁能源的能力提升的内在机理进行分析。为求解提出的联合调度模型,对模型线性化之后采用CPLEX调用内点法进行计算。最后用改进的7机39节点系统进行仿真,结果验证了所提模型对于提高系统调节能力、促进风电消纳、优化系统工况的作用。联合调度策略结合实际电力系统中多源并存的现状为应对风电接入问题提供了一种实际可行的调度方案。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

基于电热分时间尺度平衡的综合能源系统日前经济调度

综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源消纳,已成为能源领域的重点研究方向。如何实现多能源的联合规划、协同运行是综合能源系统运行的重要问题。在热电联供型综合能源系统中,电能可实现实时调度;而热能具有热惯性,其供需可能不满足实时平衡,可依据某一调度时段内的总量平衡进行调度。基于此,提出了考虑电-热分时间尺度平衡的综合能源系统优化模型,寻求最优热调度时间尺度以满足用户舒适度及系统运行经济性双重要求。所提模型中电能为实时平衡,热能为调度时间尺度内的总量平衡,通过电-热分时间尺度平衡提高了机组运行的灵活性。用户舒适度采用国际ISO标准热舒适模型,可更加人性化地反映供热效果。以某省某区域冬季典型日为例进行仿真分析,结果表明所提模型能够得到最优的热调度平衡时间尺度与调度计划,在满足用户舒适度的同时提高了系统的运行经济性。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

计及源-荷不确定性的综合能源系统两阶段优化调度

“双碳”背景下,为实现清洁能源稳定消纳,降低能源机组碳排放,提高综合能源系统运行经济性,提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险,基于条件风险价值理论优化供能方案,保障系统运行稳定性;日内供能通过构建低碳综合能源系统模型,引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行,进一步消纳清洁能源的同时,提升系统的低碳性和经济性。基于此,构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型,利用max-min模糊算法得到折中最优解,通过设置不同场景,对比验证了所提方案的有效性。     

基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度

在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,为了利用不同能源互补特性解决电力系统弃风、弃光的问题,建立风电、光伏发电、凝汽式火电机组、热电机组、燃气轮机、联合循环燃气轮机、梯级水电和抽水储能机组的模型,在此基础上,考虑风电和光伏发电出力的不确定和水、热、电能量平衡,建立基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度模型。为了提高模型求解效率,利用基于采样的机会约束条件确定性转化方法将机会约束条件转化为混合整数约束条件。算例验证了所提模型的有效性。将所提调度模型与现行火电机组“以热定电”、梯级水电“以水定电”的模式进行对比,结果表明所提协调调度模型能够利用不同机组之间的互补特性提高电力系统运行的灵活性,从而提高可再生能源的消纳能力,降低系统运行成本。     

基于信息间隙决策理论的含光热电站及热泵的综合能源系统低碳调度优化

为解决电–热综合能源系统（integrated energy system,IES）中热电供需矛盾导致的弃风及环境污染问题,提出了含光热电站及热泵的IES低碳调度优化模型。首先,在能源侧利用热泵的供热灵活性,打破热电联产（combined heat and power, CHP）机组“以热定电”的运行限制;考虑光热电站与CHP机组联合运行,进一步提升CHP机组运行的灵活性。其次,对IES中各设备容量进行优化配置,针对风电、光伏及光热出力的不确定性,采用信息间隙决策理论进行处理,提出风险规避鲁棒模型。最后,通过9节点测试系统验证所提模型的有效性,并划分不同场景验证光热电站及热泵对IES的优化效用。     

考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统 经济低碳调度策略

在“双碳”背景下,为提升能源消纳率、处理综合能源系统低碳供能问题,提出一种考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统经济低碳调度策略。首先,针对光热电站和电制氢系统存在的耦合关系对综合能源系统进行建模。其次,建立以火电机组为绿证购买者的绿证交易模型。在碳交易的依托下,火电机组购买的绿证可以转化成部分碳配额。同时针对绿证交易价格,提出考虑绿证供需关系的绿证交易价格定价机制,基于价格的变化调整绿证购买量。最后,构建以含氢综合能源系统总运行成本最小为目标的调度模型。仿真分析表明,所提调度策略可以提升绿证购买需求和可再生能源消纳率,实现系统低碳经济运行的目标。     

考虑氢储供能时序的综合能源系统三阶段调度

为提高可再生能源的消纳水平,分析可调度能源价格对可再生能源消纳的影响,提出从源荷侧双角度结合的方法。源侧将机组分为可调度能源和可再生能源机组两部分,同时考虑光热电站、热电联产机组联合运行;荷侧考虑居民负荷和工业负荷,将工业负荷中氢储参与电能调度。结合电能三阶段调度,建立了考虑氢储供能时序的综合能源系统三阶段调度模型。模型以运行成本最低为目标函数,调用Matlab中SCIP求解器求解,结果表明,模型能够有效提升系统灵活性,促进可再生能源消纳,同时显著提高系统运行经济性。     

基于等效聚合的大型互联电网风电接纳能力

在提供清洁能源在全球范围大规模开发、利用的基础平台的同时,全球能源互联网显著增加了系统风电接纳能力分析的计算量与难度。为此提出了一种等效聚合方法,对电网、常规机组以及风电场出力模型进行等效聚合,实现了对大型互联电网在不同运行方式下的逐时段运行快速生产模拟。基于此,在考虑多种风电接纳影响因素的基础上,建立了符合我国现阶段电力国情的中长期风电接纳能力评估模型。回算校验我国东北互联电网2015年实际运行数据,证明了本文所提的基于等效聚合的风电接纳能力评估模型的有效性。最后,提出了促进大型互联电网风电充分接纳的有效措施。本文研究工作对全球能源互联背景下,含大规模清洁能源并网的大型互联系统中长期规划、调度运行模式有着重要的指导意义。     

考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。     

基于IGDT和PSO-SA的综合能源系统鲁棒优化调度方法

综合能源系统是实现我国“双碳”目标的有效途径，随着大规模清洁能源的接入，传统电力系统的运行调度面临着严峻的考验。为了解决综合能源系统中风、光出力波动所导致的系统稳定性问题，提出基于信息间隙决策理论和模拟退火粒子群优化算法的综合能源系统鲁棒优化调度方法。首先，建立包含风电机组、光伏机组和多元储能装置等能量耦合设备的综合能源系统，并分析P2G和碳捕集等单元机组的运行机理；然后，在满足机组出力和功率平衡等约束条件下，将确定性场景下的最小化经济运行成本作为目标适应度，利用模拟退火粒子群优化算法进行优化求解，并将多目标优化适应度结果作为决策信息传递到下层作为约束修正范围；最后，在不确定性场景运行调度模式下，引入信息决策间隙理论对风、光出力的严重不确定性进行度量化，并在接受上层提供的合理决策基准信息修正下进行双层鲁棒优化调度。仿真结果表明，风、光机组出力的不确定性会增加综合能源系统的额外经济调度运行成本，但通过制订合理的机组优化调度策略，可以有效提高系统的经济效益。     

基于IFWA-SFLA算法的区域综合能源系统两级优化调度

为发挥区域综合能源系统的优势,制定合理有效的优化调度策略至关重要.构建针对区域综合能源系统的日前-日内两级优化调度模型,日前调度为一个运行周期内的经济调度.基于日前调度方案,提出考虑可再生能源和负荷波动的调整模型.为适应上述模型高维非线性的特点,提出一种基于Levy变异的改进烟花-混合蛙跳算法,对模型进行求解.仿真结果表明,两级优化调度模型可以提高经济效益和能源利用率,平抑负荷波动.仿真结果验证了所提算法的可行性.     

计及可控负荷的微网自治调度模型

随着清洁能源发电渗透率的提高,弃风弃光现象日趋严重。对微网运行架构及其内部源荷架构进行分析,针对清洁能源就地消纳提出微网自治策略,考虑可控负荷的参与,并建立了电热联合鲁棒调度模型。在模型中,利用鲁棒调度的思想对清洁能源发电及负荷不确定性进行建模,并利用可中断负荷措施对可控负荷的响应潜力进行发掘。仿真结果表明,可控负荷的参与提高了微网运行的灵活性,所提自治策略可有效消纳清洁能源发电,实现微网经济运行。加入鲁棒性控制后,系统调度结果趋于保守,备用和成本增加。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

考虑氢能绿证的电-氢综合能源系统机会约束优化调度

随着“双碳”目标的提出，氢能产业迎来重要的发展阶段，氢能生产、运输、存储的关键技术不断突破，电力网络和输氢网络之间有望呈现深度耦合。基于输氢网络的详细模型，提出了一种电力系统和输氢系统联合优化调度模型。考虑电制氢的绿证效益，构建计及绿证交易的电-氢综合能源系统日前调度模型；在确定性模型的基础上，采用机会约束处理风电波动带来的不确定性，构建电-氢综合能源系统的机会约束优化调度模型；通过算例测试验证所提模型的有效性，研究绿证价格和机会约束对调度结果的影响，并分析电制氢机组参与平抑波动的情况。     

大规模风电入网下的风气火电力系统联合优化调度

建立综合考虑机组能耗成本最低、环境成本最低、火电机组平稳运行为目标的风气火联合优化动态经济调度模型。采用启发式搜索确定机组组合,避免火电机组频繁启停及过大的系统容量冗余。提出一种改进的混合粒子群算法,通过10机测试系统验证了该算法的优越性。以某地区电网为例进行仿真计算,结果验证了所提调度模型与改进的粒子群算法的可行性和有效性。     

基于条件相关运行风险的发电调度优化模型

综合考虑实时运行条件对元件和电网运行可靠性的影响,构建基于条件相关运行风险的发电调度优化模型。将条件相关的运行风险评估与发电调度优化相结合,采用统一的货币形式量化发电机调度成本和风险代价,以期望总成本最小为目标函数,在满足正常和故障状态对应安全约束条件下寻求最优调度方案。同时,计及旋转备用响应特性以及可控串联补偿器(TCSC)对电网运行风险的影响,将机组输出功率再调整允许范围和TCSC补偿范围增至约束集中。该模型综合考虑了负荷水平、实时调度运行方式、潮流分布和运行风险的相互影响,实现了电网运行风险和发电成本均衡协调的最优调度决策。采用禁忌遗传优化算法对所建优化模型进行求解。RBTS测试系统的计算分析验证了所提模型和算法的有效性。     

提高新能源消纳的电-热综合能源系统日前优化调度策略

电、热综合能源系统的协调优化可以有效提升我国北方地区冬季取暖期间的用能结构,改善环境污染问题。为此,提出了一种将太阳能集热系统与风电机组、固体蓄热锅炉、生物质锅炉、地源热泵和蓄电池相耦合的电-热综合能源系统经济调度模型,以及综合考虑新能源不确定性、需求侧响应和储能的日前优化调度策略。建立了以整个系统的运行成本为目标的日前区间优化调度模型,采用Pyomo-GLPK软件进行建模并对其进行优化求解;通过算例,分析了模型在不同场景下的运行情况,比较太阳能集热系统与其他设备相耦合对系统的影响以及GLPK和CPLEX的求解结果。仿真结果表明,所提调度方法可有效降低整个系统的运行成本,并提高系统的灵活性和新能源的消纳能力。