规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。     

面向高比例新能源消纳的西北调峰辅助服务市场机制及实践

“源网荷”灵活互动是智能电网发展、电力市场化改革背景下能源系统转型升级的必然发展趋势,也是解决西北地区新能源调峰资源短缺、消纳空间不足的关键。梳理了国内外面向高比例新能源的“源”“荷”“网”及“源荷”联动下的辅助服务市场的市场机制、交易品种等关键技术及建设经验,立足西北电网的调峰瓶颈及障碍,基于现行西北区域省间调峰辅助服务市场平台,提出了适宜西北地区负荷特性及新能源消纳需求的“源网荷”联动调度模式及交易机制,以期利用市场杠杆与调度策略并行的调控手段,激发源网荷各主体调峰意愿,联动多主体协同参与调峰,共同促进西北地区新能源的全面消纳。     

规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析

火电机组深度调峰在提高风电利用率的同时降低了火电厂效益、增加了社会环境成本,文中多角度研究大规模风电并网条件下的火电机组深度调峰的经济性。首先根据火电机组的运行状态和能耗特性将其调峰过程分为常规调峰、不投油深度调峰和投油深度调峰3个阶段,并从技术角度分析影响火电厂深度调峰能力的主要因素,进而提出火电机组不同阶段的调峰能耗成本模型;建立了风电优先的经济调度模型,提出了基于煤耗量和基于期望产出的电力系统能源效率模型;并以典型10机系统为例进行仿真,从火电企业、风电企业和社会角度分析了大规模风电并网条件下,火电机组深度调峰的调度方案的经济性。研究成果将为制定火电机组深度调峰相关政策提供参考。     

基于火电机组容量差异的调峰辅助服务补偿机制改进模型

随着风电等可再生能源装机比例不断增大,电网对调峰辅助服务的需求日益增加。目前中国六大发电区域在调峰辅助服务的补偿上存在对火电机组深度调峰的补偿标准单一,以及调峰能力较弱的中小型机组难以得到补偿的问题。现行调峰辅助服务补偿机制中的不公平因素造成了大量火电机组缺乏调峰的积极性。文中基于火电机组容量和最高调峰率指标,采用K均值聚类分析对机组进行了分类,提出对于不同类别的机组应采取不同的有偿调峰与无偿调峰划分界限;进一步提出一种考虑机组调峰能力实现程度的调峰辅助服务补偿模型,旨在激励更多的机组在电网负荷低谷期参与调峰辅助服务,在增加电网稳定性的同时为更多的风电并网创造条件。通过对东北电网统一调度的63台机组的算例分析,证明了改进后模型对激励更多火电机组参与调峰辅助服务的有效性。     

考虑可再生能源参与的调峰交易机制设计

长期以来,可再生能源一直被认作系统调峰资源的消费者,不能主动参与电力调峰。针对中国当前电力体制、市场机制和电力调度方式,探讨了调峰概念的定义和内涵,指出其具有普遍性、多样性、经济性、持续性和指向性5个显著特征,分析了各类资源提供调峰的效益与优势,在此基础上指出了可再生能源参与调峰交易的可能性和必要性。从调峰服务5个特征的角度,评述了国内已开展的调峰补偿和交易机制,并针对中国现货市场建立之前的过渡期,以理想调峰曲线作为调峰贡献的参照基准,以单位时段内上下调整功率作为交易标的,设计了考虑可再生能源参与的调峰市场交易机制,以期通过调峰交易激励各类资源提供调峰,促进可再生能源消纳和节能减排。算例分析表明了该交易机制的有效性和可行性。     

基于平衡成本的风电分段及火电调峰补偿方法

大规模风电并网须由常规机组为其提供调峰辅助服务,使得常规机组付出额外的成本,因此完善调峰辅助服务补偿机制是解决现阶段高弃风率的关键。文中提出了旨在促进风电消纳的基于平衡成本的风电分段及火电调峰补偿方法。通过建立相应的数学模型和算法在"等电量顺负荷"计算风电并网平衡成本的基础上对大规模风电进行了品质分段。在此基础上,提出了深度调峰段风电并网的补偿方法,综合考虑了常规机组调峰成本中的平衡成本和机会成本,实现了风、火主体之间的利益均衡。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

基于序贯蒙特卡洛方法的风电并网系统调峰裕度评估

在分析风电并网后系统调峰需求变化的基础上,运用可靠性理论,基于序贯蒙特卡洛方法,提出了风电并网系统调峰裕度评估方法。该方法计及常规机组的强迫停运概率和风电随机波动特性,充分利用序贯蒙特卡洛方法便于加入规则的特性,提出了调峰不足概率指标及其计算方法。利用所述方法对IEEE-RTS系统进行了调峰裕度评估,验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

风电并网后电网调峰措施的经济性分析

为接纳大量风电并网运行,电网需采取各种调峰措施并评价措施的经济性。给出了确定用于平衡风电出力波动的电网可调峰容量的方法,阐述了接纳风电所采取的调峰措施,并对各种调峰手段进行经济效益分析。基于系统的安全运行要求、调峰措施、调峰容量、各种发电形式上网电价和化石燃料的消耗量提出了衡量以及评价调峰措施经济性的方法。以区域电网为研究对象,制定了调峰策略,为电网的节能经济调度提供参考依据,并对风电的持续健康发展提出了建议。     

风电并网系统低谷时段的调峰能力分析

分析了风电波动对调峰影响的极端场景,综合考虑系统调峰容量和机组爬坡速率等因素,提出了一种风电并网系统低谷时段调峰能力的计算模型和方法。所建模型为0-1整数规划模型。该模型以研究周期内的低谷负荷时段系统下调空间最大为目标,计及常规机组的最小运行时间、最小停运时间以及爬坡速率约束,并考虑风电波动的极端场景。求解该优化模型,可得到在研究周期内系统应对风电波动的调峰极限以及相应的机组启停方案。以东北某省实际电网为例进行分析,验证了该模型和方法的正确性和有效性。     

区域电网省间调峰辅助服务的市场机制与出清模型

针对区域电网接纳区外清洁能源产生调峰困难的问题,提出了一种调峰辅助服务市场出清模型,采用市场化机制对参与调峰的机组进行补偿,解决了当前省间电量置换机制下电量返回困难的问题。机组根据可售调峰容量与深度调峰限值,分段申报调峰容量与补偿价格参与市场出清,出清结果满足各项机组运行约束与网络安全约束,具有良好的可执行性。调峰市场出清价格具有明确的市场指引功能,以明确的价格信号吸引更多的机组提供调峰容量,促进清洁能源在受端区域电网的有效消纳。基于区域调峰辅助服务市场模拟运行数据的算例,验证了该模型的有效性。     

考虑风功率预测的含风电电力系统调峰能力分析

针对大规模并网风电的随机性、波动性会给电力系统调峰带来很大影响,从风电功率对负荷特性和系统调峰需求影响两方面入手,分析风电并网对电力系统调峰能力的影响,比对各种电源的调峰能力,综合考虑线损率、联络线调节能力等因素,提出计及风功率预测的系统调峰容量计算模型。以某一典型区域电网为例进行了含风电电力系统调峰能力的分析,以期为大规模风电规划决策与运行提供参考。     

基于小波分析的风电系统负荷调峰

针对风电系统负荷调峰问题,以减少调峰机组的爬坡出力次数与能源消耗为目的,提出了一种基于小波分析的负荷调峰方法。该方法采用近似对称光滑的紧支撑双正交小波db4(Daubechies函数)作为小波基,通过多分辨分析的Mallat算法对预测等效负荷进行2尺度分解,并将其中低频基础负荷分配给负荷调峰机组。仿真算例将该方法与未含小波分析的负荷调峰方法进行了对比,比较结果证明了其调峰性能优于后者。这表明该方法具有良好的调峰性能,能使调峰机组出力较为平缓,有效减轻对调峰机组的损耗和减少能源的消耗。     

基于灰色非线性PID控制的风电系统调峰方法研究

针对电力系统风电调峰问题,提出了一种灰色非线性PID控制方法。该调峰方法在水电为主要调峰资源前提下,利用灰色理论预测风电功率,实时计算出风电功率与额定功率值的偏差,作为调峰机组新的调节目标,将风电功率调节在一个计划值附近。不断调整PID增益参数,使其随着功率偏差的变化而变化,进一步提高其控制性能。仿真结果验证了该调峰方法的有效性。     

基于市场集中度的调峰力分析

在调峰容量分布相对集中的电力系统中,部分调节能力较强的厂商有可能通过策略性竞标在负荷低谷期挤占竞争对手的份额而获取额外的利益,并迫使竞争对手停运调峰。文中通过引入调峰力的概念对电力市场中的调峰问题进行研究,指出不同市场细则对发电厂商实施调峰力的影响。在此基础上,制定了基于市场集中度的调峰力指标,为评估调峰容量在各厂商间的分布水平以及衡量整个市场存在的调峰力大小提供了量化的分析标准。最后,通过将调峰力指标与装机容量集中度指标作比较,说明了针对调峰力制定定量分析指标的必要性。     

东北电网电力调峰辅助服务市场设计与实践

中国"三北"地区风电装机及热电装机容量迅猛增长,导致电网调峰矛盾日益突出。2014年,东北电网建设了电力调峰辅助服务市场,意图采用经济杠杆和市场手段来调动火电企业调峰的积极性,提高清洁能源的消纳能力,缓解电网调峰的紧迫压力,确保电网安全稳定运行。为了给进一步完善东北电力调峰辅助服务市场规则奠定基础,文中重点介绍了东北电力调峰辅助服务市场的时代背景、设计目标、基本理念,以及详细的市场规则设计、运行实践、存在的问题等。实践结果表明,东北电力调峰辅助服务市场在提高系统调峰能力、促进清洁能源消纳等方面取得了良好的效果。     

基于调峰能力的陕西电网接纳风电能力分析

随着风电的大规模集中并网,电网调峰能力已成为制约接纳风电的主要因素。文中分析了陕西电网的调峰能力及风电对调峰能力的影响,提出了一种可接纳风电能力的实用计算方法,采用该方法对陕西电网2011年、2012年、2015年3个水平年可接纳风电能力进行了计算分析;并提出了从电网方面入手提高接纳风电能力的措施。     

考虑合理弃风的风电消纳方法研究

风力发电受自然来风的影响较大,具有明显的随机性与不确定性。随着大规模风力发电场的快速发展,其接入电力系统而导致的相关问题越来越明显。针对目前国内风电大规模接入受限的问题,以风电场弃风电量与系统为消纳更多风电而增加的调峰投资为约束,提出了利用系统低谷负荷时的合理弃风来提高风电的整体消纳能力的理论研究方法。最后通过利用所建立的风电消纳模型,以东北某区域电网为例进行了计算分析,得到了2015年与2020年在三种不同调峰平衡方式下的风电消纳能力,以期能为东北地区的风电规划与建设工作提供参考。     

一种基于调峰平衡的风光综合消纳分析方法

风光协同发展成为中国新能源发展当前及未来需要重点关注的内容之一。以系统调峰平衡分析为基础,结合风电和光电出力特性统计特征,提出了一种风光综合消纳分析方法。该方法通过典型日负荷晚高峰时段系统电力平衡确定风电装机,再通过负荷午高峰时段系统电力平衡确定太阳能发电装机,有效地解决了传统调峰平衡方法通过调峰盈余来确定风光装机组合时面临的不确定性问题。最后仿真算例验证了所提方法的有效性。