基于系统调峰约束的电网风电消纳水平研究

电力系统调峰能力是制约电力系统消纳风电的主要因素。为了辅助风电发展规划及系统规划决策,基于2017年东北电网电源、负荷特性、风电出力特性等,提出了考虑系统调峰能力约束的电网风电消纳水平评估方法。该方法分析了东北电网调峰缺额及风电消纳水平,提出促进风电消纳水平提升的措施和建议:提高现有风电外送通道负荷率、加强建设优质灵活调峰电源、激励需求侧负荷参与系统调峰、完善东北电网调峰市场化补偿机制等。所提方法在辅助有关部门制定风力发电发展规模、电力系统规划时具有参考价值。     

大规模风电接入的电力系统协调控制策略

为平抑大规模强间歇性、随机性风电接入导致的电力系统有功功率波动,提高系统的风电消纳能力,提出了一种日前控制与实时控制相结合的协调控制策略。日前控制以风电消纳最大为目标建立数学模型及约束条件,依据日前风电功率预测、日前负荷预测曲线,以常规发电机组运行成本最低为约束,制订常规发电机组的启停及出力计划;实时控制以平抑风电与负荷造成的有功功率波动为目标,优先调整可转移负荷,其次调整常规发电机组出力,最后调整可削减负荷。广东湛江部分地区电网的仿真分析结果表明,该控制策略可以大幅提升系统对风电资源的消纳量,并最大限度地降低系统运行成本。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

基于风电消纳能力评估的安全约束经济调度方法

由于风电出力的高不确定性,大规模风电并网改变了现有的电源结构,使电力系统的安全稳定运行面临巨大挑战。准确评估次日各时段风电消纳能力对于合理制定日前调度计划具有重要意义。基于场景分析方法建立了单个风电接入点的含风电日前经济调度模型,提出了综合考虑负荷需求、备用需求、机组参数以及线路传输容量的电网风电消纳能力评估方法。通过求解混合整数线性规划模型得到综合考虑鲁棒性和经济性的评估结果,可为制定调度计划提供依据。基于IEEE 24节点系统的算例测试验证了所提方法的有效性。     

基于系统调峰的江西风电消纳能力评估

随着我国风电装机容量逐年攀升,风电在时间尺度上的随机性、间歇性和反调峰特性给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。在此背景下,对系统的风电消纳能力进行准确的评估显得尤为重要。本文即探讨基于系统调峰这个角度,提出了限制风电出力与不限制风电出力两种情况下的风电消纳数学模型,并对江西省2020年风电消纳能力进行评估。     

基于复杂网络的风电消纳能力评估模型改进

传统风电消纳评估方法仅针对电网耗能量进行评估,未对影响电网的其他因素进行综合评估,评估效果较差。提出基于复杂网络的风电消纳能力评估模型进行改进。给出风电消纳能力评估的流程,将当前工作点作为基点,给出符合标准要求的风电消纳的上限值和下限值,获取可靠的风电消纳区间,利用风电消纳区间塑造风电消纳评估的目标函数,对复杂电力网络中的网络能效稳定约束、机组节点出力约束、风电预测约束等方面进行全面验证,评估复杂电网网络特定时间段下的风电消纳能力,完成风电消纳能力评估模型的改进。实验结果表明,所提方法在对电网风电消纳能力进行评估的过程中,具有较高的科学性和实用价值。     

适用于评估风电接纳能力的时序生产模拟算法研究

近年来,负荷状况、电源结构和网架结构等因素的变化直接导致电网风电消纳能力降低,深入开展电网风电消纳问题的研究,对于风电资源的可持续高效利用、电网的安全稳定运行意义重大。针对电网风电接纳能力评估算法展开研究工作。首先,对风电场出力的实测数据进行了时间和空间分布特性分析。然后,在风电出力特征和最大/最小负荷预测方法的基础上,给出风电接纳能力的时序生产模拟算法。最后,以某省级电网为例,对不同季度、不同运行条件下的风电消纳能力进行了评估计算。对比电网运行数据,计算结果表明该方法能够用于评估电网风电消纳能力,可为进一步提高电网风电消纳水平提供理论数据参考。     

基于CVaR的风电机组日前申报出力优化模型研究

在我国,风电机组需提前一天提交次日24小时的申报出力信息,由于来风具有明显的不确定性和随机性特征,风电机组次日实际出力与日前申报出力会存在一定的偏差。为解决以上问题,首先采用K-means聚类法对风电机组实际出力数据进行聚类,并生成样本集;其次,基于风电不确定性样本集构建风险中性风电机组日前申报出力决策优化模型;再次,构建基于条件风险值（CVaR）的日前申报出力优化模型;最后,基于实际数据进行了算例分析。算例分析结果表明,基于CVaR的日前申报出力决策优化模型能有效减少风电机组日前申报出力与次日实际出力的偏差,且使风电机组获得风险价值更好的申报出力,从而实现申报利润的风险可控性。     

考虑储热装置的风电-热电机组联合优化运行策略

基于日前供热负荷预测和风电出力预测,考虑储热装置运行机理,研究风电场与热电机组联合运行的优化方法。将含储热装置的热电厂和风电场组成一个发电利益集合体,在满足地区供热负荷和提升风电消纳的同时,通过调节热电机组和储热装置的出力最大化发电利益集合体的收益。考虑热电机组的热-电耦合特性和储热装置的运行约束,建立了日前调度模型并进行求解。在此基础上,考虑风电出力的随机性,建立了相应的随机优化模型。算例分析表明,考虑储热的风电-热电机组联合优化所获得的收益高于风电场和热电机组单独运行获得的总收益,并且可在现行"以热定电"运行机制下提高风电的消纳能力。同时采用随机优化模型能有效降低系统联合出力的不确定性,可较好地解决风功率预测中的不确定性问题。     

计及调峰调频能力的风电消纳能力评估

调峰调频能力是制约风电并网容量的关键因素,文章提出了一套计及调峰调频能力的风电消纳能力评估方法,优化常规机组开停机状态,分析电力系统风电消纳能力。该评估结果以三维的方式展现,反映了风电出力形状特性（正调峰、平调峰、反调峰）与电力大小之间的映射关系,评估结果具备类似＂卡尺＂的功能,为运行人员提供决策判据。     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。     

考虑碳捕集电厂能量转移特性的弃风消纳多时间尺度调度策略

风电预测精度和火电厂的调节速率对于风电消纳影响较大。考虑到风电预测精度随预测时间尺度的缩短而提高,同时计及碳捕集电厂更深的调节范围和更快的调节速率,提出提高电力系统弃风消纳水平的多时间尺度优化调度策略。首先,将其分为日前、日内、实时调度阶段,分析各个阶段的相互关系,并对碳捕集电厂不同时间尺度下的调度策略进行研究,分析其对于解决弃风消纳问题的合理性。其次,建立日前、日内、实时三时间尺度优化调度模型,并分析实时阶段碳捕集电厂调节量和风电调整量的关系。最后,基于IEEE39节点电网模型并利用CPLEX对该文方法应对弃风消纳以及失负荷情况的有效性进行仿真验证。     

基于多目标优化的日前风电接纳研究

在考虑风功率/负荷预测误差以及常规机组随机停运的基础上,构建了电网日前风电接纳模型,在运行方式优化的基础上对风电接纳能力进行评估。模型是典型的多目标优化模型,具有风电接纳能力最大与发电成本最小两个互相冲突的优化目标。采用非支配分类遗传算法对其进行求解,获得了Pareto最优解集,给出了日前自然风电接纳电量与最大理论风电接纳电量。在Pareto最优解集的基础上,对不同风电接纳水平下的常规系统平均发电成本以及平均风电接纳成本进行了分析。基于IEEE 118节点系统的仿真实验验证了本文所提模型及算法的有效性。评估模型给出的风电接纳电量、接纳成本等信息可为调度决策提供有益的参考。     

大规模风电接入下的火电机组灵活性改造规划

风力发电具有极强的随机波动性,大规模风电的消纳需要火电提供辅助服务。然而,中国的火电机组普遍存在总量富余但灵活性不足的问题,严重限制了风电的消纳。文中构建了考虑火电机组灵活性改造的电力系统长期调度模型。考虑到该模型是具有多时间维度耦合特征的大规模优化模型,利用Benders分解算法,将原问题分解成关于灵活性改造的投资主问题与不同改造方案下的各调度时段的运行子问题,从而实现了对具有多时间维度的大规模优化问题的高效求解。算例分析显示,所构建的模型能够在提升电力系统运行经济性的同时促进高比例风电消纳。     

基于国际先进技术的风电调度研究与实践

随着我国风电高速发展,不断提高系统风电消纳水平、保证含大规模风电系统安全运行成为电网调度机构面临的重大挑战。在分析总结欧美国家先进风电调度运行经验基础上,剖析了我国大规模风电并网运行的难点,研究了适应于我国电源运行特性的基于先进技术的风电调度方法,并通过实际运行数据表明,综合采用实时监测、风电功率预测、风电日前计划、实时控制、供热监测等多种先进技术的风电优化调度措施可以大大提高我国风电消纳水平。     

计及灵活性提升的热电厂日前市场竞价策略

针对含多类型燃煤热电机组与多种电热解耦设备的热电厂在电力现货市场中的报价决策问题,提出了基于价格接受者角色的热-电分步决策竞价模型。首先,依据次日预测价格进行热电厂日前最优产量决策,确定厂内电热解耦设备的运行计划。然后,根据机组调节能力,计算热电厂在次日各时段的发电功率范围;进而,构建分段阶梯形报价曲线。最后,以中国北方地区某典型燃煤热电厂为例,基于现货市场试点的3种典型场景出清电价,验证了所提热-电分步竞价决策模型的有效性;同时分析结果表明,日前市场难以为燃煤热电厂灵活性提升改造提供足够的经济激励。     

考虑网内外功率特性的含风场电网日内发电需求滚动预测

由于自然风力、风向的不确定,大规模风场并网运行使得电网和风电调度的难度增大,在最大功率跟踪模式下,更加准确地预测发电出力是重要课题。考虑风场传统日前负荷预测时间尺度较大导致风场实时调度困难的实际,提出了一种在基于日内风场出力的发电需求滚动预测方法,以多级时间尺度为预测依据,建立了考虑风电接入的理想发电需求预测模型,提出了该模型下的滚动预测算法,并结合实际风场数据进行了实际预测,结果表明,提出的预测方法、模型和算法能明显提高发电需求预测精度,为大型风场的科学调度提供了决策依据,具有一定理论价值和工程应用价值。     

考虑风电消纳的电热联合系统源荷协调优化调度

能源互联网的范畴内,电热联合系统是消纳风电的一种有效手段,为此构建了包含储热、热电联产和需求响应资源的综合电热系统调度模型。提出了风电消纳日前日内两阶段调度方法:在日前调度阶段,机组、储热装置以及电价型需求响应配合消纳风电短期预测出力;在日内调度阶段,机组以及激励型需求响应配合消纳风电超短期预测出力。以系统发电运行成本最小为目标函数,综合考虑弃风惩罚费用和需求响应成本建立了电热联合系统调度模型,使用改进帝国竞争算法解决电热系统约束条件过多的问题,使得到的解更可行。算例分析表明,使用所提调度模型和方法能够有效提高电热联合系统风电消纳水平。     

基于改进k-means聚类的风电功率典型场景在日前调度中的应用

针对含风电电源的电网日前调度优化问题,应用聚类分析获得风电功率典型场景进行风电功率预测,并将预测结果用于日前调度优化具有重要意义。提出一种基于改进k-means聚类算法的风电功率典型场景生成方法,对周期内的风电数据通过场景生成和缩减,得到少数几个能反映周期内历史数据特征的风电功率典型场景集;然后以系统运行成本最小为目标,建立适应风电接入的日前机组组合模型,模拟风电接入后电力系统实际运行情况。最后通过算例比较风电功率点预测、区间预测和典型场景预测在电力系统日前调度中的经济运行优化结果,验证了所提方法的有效性和实用价值。