考虑一次调频能力的火电机组负荷优化分配

机组调峰深度与调峰能力在一定程度上不可兼得,为使电力系统运行经济的同时具备足够的调峰裕度,提出了考虑一次调频能力的机组负荷优化分配模型,引入新型正弦余弦算法(sine cosine algorithm,SCA)求解。以某电厂4台机组为例验证模型的有效性,分别采用SCA和遗传算法(genetic algorithm, GA)寻优计算并与自动发电控制(automatic generation control,AGC)指令对比,结果表明SCA的最优解比GA精度更高,而且新模型既能保证足够的一次调频备用容量又有更高经济性。通过仿真得出不同负荷率最优经济成本与一次调频备用容量的关系曲线,总结了此规律对负荷优化分配的指导意义。最后仿真研究低负荷率时的负荷分配,结果表明模型会优先选取经济性较好的机组进行深度调峰以保证整体最佳经济性。     

考虑火–储深度调峰容量二次分配的含风电电力系统分层优化调度

风电并网容量的不断增加加剧了电力系统调峰负担,导致电网对调峰辅助服务及系统灵活性需求日益增加。在最大限度消纳风电的前提下,建立了考虑火–储深度调峰容量二次分配的含风电电力系统分层优化调度模型。优化模型包含上、中、下3层,上层采用电价响应对用电负荷进行优化,使其跟随风电出力态势以降低电力系统深度调峰容量;中层以风–火–储整体经济性最优为目标,得到优化后的电池储能电站(battery energy storage power station,BESPS)与火电深度调峰机组承担的调峰容量;下层基于优化风电后的深度调峰容量,以统一边际出清价格结算的购电费用最低为目标,对火电深度调峰机组与储能电站的调峰容量进行二次分配,从而确定日前调度最优出清计划。在改进的IEEE30节点中进行仿真验证,结果表明,所提优化方法在提高深度调峰机组调峰积极性的同时能够降低电网调峰资源购买成本。     

考虑风机一次调频的风电高占比电网机组组合

随着风电大规模、高渗透率接入电网,单纯常规机组一次调频已难以满足系统调频需求,迫切需要风电参与一次调频。文中在风机调频控制研究的基础上,提出一种考虑风机参与系统一次调频的机组组合模型。该模型通过加入稳态频率、频率最低点和频率变化率为约束条件,确保含风电电力系统预留足够的备用容量以支撑一次调频。文中采用大M法将非线性模型转化为混合整数线性规划模型,并调用Matlab中CPLEX程序包求解。最后,在IEEE 39节点系统上验证了该模型的有效性。仿真结果表明,该模型能提升系统承受负荷扰动的能力,从而满足更大负荷扰动下系统一次调频的备用需求。     

考虑最优运行点的超速风电机组调频控制策略

风电机组凭借超速控制预留备用容量,可以同时实现惯性响应和一次调频2个控制目标.传统的控制策略往往对机组的备用容量利用不足,尚未发挥出超速风电机组的最大调频优势.为此,在深入研究超速风电机组频率控制的基础上,分别分析惯性响应和一次调频与稳态运行点的关系,提出了考虑最优运行点的超速风电机组调频控制策略.该控制策略通过调频能量模型求解出不同风速下的最优运行点,充分利用风电机组的备用容量参与频率调整,以实现频率跌落速度、深度和稳态偏差之间的优化协调.在DIgSILENT中搭建系统仿真模型进行验证,结果表明所提控制策略能够改善不同风速下系统动态频率响应特性,同时可保证风电机组自身运行的稳定性.     

促进调峰的大规模风电调频备用容量动态配置策略

针对当前风电调频备用容量长期闲置、未充分服务于电网运行的问题,深化研究大规模风电调频备用容量优化配置方法,对于电网调频能力、风力发电经济性、电网调峰方面均具有重要影响。基于此,研究大规模风电参与一次调频的备用容量优化配置策略。根据日负荷预测曲线,在波峰时段设置较大调频基点功率、波谷时段设置较小基点功率,其他时段按照与波峰负荷比例设置基点功率,从而可在一日各时段配置风电调频动态备用容量;根据确定的各时段动态备用容量,求解基于转速控制或桨距控制一次调频策略的参考转速和参考桨距角,使风电机组在任意风速下(额定风速以上/下)动态调整一次调频备用容量。算例分析结果表明,在大规模风电并网场景中,所提策略不仅能保证电网调频需求,还能有效促进削峰填谷效果和提高风力发电经济性。     

考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多源协同旋转备用优化

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机波动性显著增强。为合理地协调旋转备用配置效益和风险的矛盾,首先以多面体不确定集刻画风电不确定性,构建了计及风电出力误差概率的期望弃风和期望切负荷模型。在综合考虑风电、火电、水电等多类型电源机组运行特性的基础上,以发电效益与潜在期望风险为备用目标,建立了考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多类型电源机组协同调度的旋转备用优化模型,并提出了一种自适应遗传算法与分枝切割算法相结合的双层优化算法以求解所建模型。算例结果表明,所提备用方法能自适应地寻找风电最优不确定度,合理地权衡备用策略的经济效益和风险成本,同时所建模型能适应在不同风电预测精度、不同切负荷成本系数以及不同风电调峰特性下的旋转备用优化配置,实现综合效益最优。     

火电机组深度调峰一次调频优化控制策略

针对深度调峰下火电机组运行经济性与调频性能之间的矛盾,提出了一种一次调频优化控制策略。综合考虑了热耗率、背压、当前负荷及高压调节阀节流状态,确定在滑压运行区间各个指标均最优的主蒸汽压力,以多目标智能滑压优化运行方式为基础,利用凝结水变负荷技术增加机组储热利用率,从而兼顾了机组低负荷下调频性能与运行经济性。本文综合全工况滑压修正、多目标智能滑压优化及凝结水变负荷技术,在某600 MW机组进行一次调频优化试验。结果表明,该一次调频优化控制策略能够保证机组在中低负荷段达到较高的一次调频合格率,为火电机组深度调峰提供了一种有效方法。     

限功率工况风电场一次调频与疲劳抑制协调优化控制研究

随着可再生能源渗透率迅速提升,电网对风电等可再生能源参与系统调峰调频的需求逐渐增强。目前已有大量文献着眼于风电参与一次调频的研究,然而面向风电参与一次调频时机组疲劳损伤的研究尚少。针对限功率工况下风电机组一次调频疲劳损伤抑制展开研究,搭建考虑疲劳指标的机组控制模型和考虑尾流、湍流的风场模型,在此基础上设计分布式控制框架和优化方案,对一次调频过程中的风电场进行功率优化调度。仿真结果表明,风电场参与一次调频对机组结构会带来一定程度的疲劳上升,所提方案则可以明显降低这一不利影响,为风电场更经济地进行电网辅助调频提供理论和应用基础。     

基于改进群优化算法的深度调峰机组一次调频建模

在深度调峰状态下,火电机组的一次调频性能已发生较大变化。为了解机组的一次调频出力变化情况以及为电网对深度调峰机组一次调频考核提供依据,基于一次调频模型的先验知识确定模型结构,结合一种全局搜索能力更优的改进群优化算法求取模型中未知参数。为了消除人为选取稳态值造成的建模误差,将稳态值融入辨识参数中,解决了常规模型辨识要求初始与结束状态必须达到稳态的问题。模型参数计算结果表明,在深度调峰状态下一次调频能力与常规负荷条件下相比调频裕度变大,为更好地发挥深度调峰机组一次调频能力,需对相关参数进行调整。     

考虑储热改造与最优弃能的风光火储低碳经济调度

大规模可再生能源消纳以及电力系统的低碳发展对减少火电机组调峰调频时的碳排放提出了更高要求。为提高系统风光消纳的经济性与火电机调峰的低碳性，提出一种考虑火电机组储热改造与风光最优弃能的风光火储分层优化调度方法。考虑风光反调峰特性，建立最优弃能约束模型，构建以电网净负荷方差最小为目标的上层模型，对净负荷曲线进行一次“削峰填谷”。为扩大火电机组调峰深度，考虑储热机组改造，建立碳交易成本模型。基于此，建立以系统总成本和碳交易成本最小为目标的下层模型，对净负荷曲线二次“削峰填谷”的同时，实现对系统经济与低碳的协同优化。基于算例分析，验证了所提出模型的合理性与有效性。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

含柔性负荷火电机组深度调峰的源荷协调分层优化调度

风电大规模接入对系统调峰带来巨大挑战,为解决因系统调峰能力不足导致弃风问题,提出一种含柔性负荷的火电机组深度调峰的源荷分层优化调度方法。该方法分为上层和下层两个优化模型,上层以系统峰谷差最小为目标,旨在减少系统调峰压力;下层模型以系统成本最小为目标,确定各个火电机组出力。通过实际算例对比柔性负荷优化前后系统总成本,验证所提调度方法的经济性和有效性。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

基于华中电网跨区电力交易的市场辅助服务研究

随着中国风电、水电等清洁能源的大规模开发利用及特高压工程建设的高速发展,跨区电力交易日益频繁且交易量逐年增长。大规模区外来电增加了受端电网的调峰、备用等压力,然而目前不参与受端电网辅助服务的考核和补偿体系。针对这一情况,介绍了华中电网电源及负荷特点,分析了跨区电力交易的现状;提出了跨区电力交易参与华中电网调峰和备用辅助服务的机制建议;根据所提机制,测算了天中等直流跨区联络线送电应分担华中电网调峰和备用辅助服务的大小。所提模型有利于建立跨省区辅助服务分担共享机制,进而缓解华中地区火电机组调峰压力,促进西北等地的清洁能源送往华中电网消纳。     

基于应变型等效电量频率法的风电价值测算

测算了风电并网后引起的各部分价值,将风电的价值分为正面价值和负面价值,正面价值包括环境价值、社会价值,其中环境效益包括减排效益、节水效益、资源效益,社会价值指的是风电的环境效益对人类健康带来的积极影响;负面价值包括因风电的不确定性、反调峰特性而造成调峰成本、调频成本和旋转备用成本变化。最后利用改进后的等效电量频率法（简称应变型等效电量频率法）对算例进行随机生产模拟,根据模拟结果对各部分价值进行分析。     

江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示

2018年7月18日,中国首批101 MW/202 MW·h分布式电网侧电池储能电站在江苏镇江投运,在夏季迎峰度夏时段充分发挥电池储能系统调峰、调频、应急响应的作用,解决了镇江仿晋分区夏季负荷供电缺口,有效增加了电网的调节手段和调节能力,有助于电网安全稳定运行。投运至今,该储能电站已多次向电网提供自动发电控制(AGC)功率响应、调峰调频等辅助服务。首先分析了镇江电网侧储能电站建设的背景和内在动因,接着从电池选型、一/二次架构等方面介绍其集成方案,并对其AGC控制、应急响应控制以及一次调频控制分别进行了介绍与分析,最后从储能并网相关技术标准制定、储能并网检测工作开展、储能参与辅助服务市场、分布式储能应用研究等方面,深入探讨了江苏电网侧储能电站投运对中国储能技术发展与应用的启示和建议。     

亚临界汽包炉深度调峰安全性评估及控制优化技术

为应对新能源消纳能力提升过程中电力系统调频、调峰的困难,作为常规电源的燃煤机组必须进行深度、快速、频繁的负荷调整,以消除风、光电间歇性和随机性对电网安全运行的影响。以某330 MW亚临界汽包炉机组为例,探索深度变负荷过程中稳定运行的边界条件,评估合理的调峰下限,并通过先进的控制策略优化设计,提升各系统调节品质和可靠性。研究结果表明,该机组在未进行系统及设备改造的基础上能实现27%额定负荷的深度调峰能力。     

基于可变减载率超速控制的双馈异步风机参与微电网调频研究

为了使双馈异步风机(DFIG)能够更好地参与微电网频率调节并减少有功控制成本,综合考虑风机向微电网输送有功功率和提供备用容量参与系统调频两方面因素,提出了变减载率超速控制法。计及风速出现概率,采用概率加权求和法,考虑减载成本、调频效益和调频恢复成本求解超速控制成本(COC),得到变减载率曲线。通过对一个含DFIG的微电网系统进行仿真分析,验证所提方法可有效改善微电网频率动态特性,减少风机有功控制成本,有利于微电网的稳定运行。     

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。