面向高比例新能源接入的源-荷-储灵活性资源协调规划

随着新能源占比不断提升,灵活性已成为衡量电力系统运行的重要指标之一,灵活性资源的合理规划对于高比例新能源接入的新型电力系统可靠运行至关重要。在电力系统规划中,如何准确刻画网络约束下的系统灵活性,并将其纳入优化模型中仍是亟待解决的问题。提出源-荷-储灵活性资源协调规划模型。首先,从节点和系统层面分别量化灵活性需求和考虑网络约束的灵活性供给潜力,并构建反映系统灵活性不足的评价指标。然后,进一步提出各类灵活性约束,并纳入到源-荷-储协调规划模型中,从整体的角度对多类灵活性资源统筹规划。最后,在改进的IEEE39节点系统上进行算例验证,测试结果表明,提出的源-荷-储灵活性资源协调规划模型可以有效地满足系统灵活性需求,并提升新能源消纳。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度

充分利用灵活性资源的调节作用能够有效平抑风电的随机波动,提高风电接纳能力。提出一种计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度方法。分析了电力系统灵活性需求及源荷储灵活性供给特性,综合考虑系统运行灵活性概率平衡特性;基于条件风险价值(CVaR)度量灵活性不足给电力系统带来的风险损失,将CVaR融入目标函数以优化分配有限的灵活性资源;构建了计及灵活性的随机优化调度模型。以IEEE 39节点系统和实际区域电网为算例验证了所提方法和模型的可行性、有效性。     

考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法

在新能源高渗透系统规划阶段计及源荷储灵活性资源协同优化可以有效提升系统整体灵活性,促进新能源消纳,推进“双碳”目标的实现。基于灵活性供需分析,提出了一种考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法。综合考虑规划决策和运行模拟,将灵活性资源调节效益和碳贸易收益纳入优化目标,构建了多时间尺度协调优化规划模型。采取分解协调和多阶段迭代优化结合的方法求解可以简化问题规模,统筹规划风光火多源与源荷储灵活性资源。通过算例应用验证了所提方法能够实现资源的优化利用,在满足灵活性需求的同时实现经济性与环保性更优,提高系统的新能源消纳能力。     

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

考虑源荷储协同优化的增量配售电公司决策模型

增量配售电公司(IDR)具有灵活性资源多元化、经营方式复杂化的特点.合理制定购售电策略、充分利用灵活性资源是IDR提升市场竞争力的关键.为此,考虑源荷储规划和运行的特点,提出了IDR多时间尺度源荷储协同优化综合决策模型.首先,从当前中国电力中长期交易向现货市场过渡的实际需求出发,构建了基于电量合约分解曲线的IDR购电模型.其次,采用用户价格弹性和消费者心理学理论模拟了零售环节中用户的合同类型选择与可中断负荷响应行为.然后,以最大化经营利润为目标,构建了面向IDR合同购电组合、售电定价、用户侧可中断负荷采购与调用、储能配置与运行等决策的综合优化模型.最后,以某区域IDR为例进行仿真分析,结果表明通过综合优化源荷储决策,IDR可以灵活应对合约价格和代理用户结构的变化,最大化自身利润.     

计及随机模糊双重不确定性的源网荷协同规划模型

为应对电源与电网规划建设脱节导致的"弃风"等问题,文中提出一种将电源电网协同规划的模型。同时,鉴于需求侧在电力供需平衡中的潜力,将电力需求侧的能效电厂也纳入电力规划统筹考虑,提出了源网荷协同规划的概念与模型。另外,针对风电等新能源发电给电力系统带来的不确定性,从随机性和模糊性两个角度予以分析和建模,并在源网荷协同规划模型中计及双重不确定性。最后,通过IEEE 30节点系统的算例应用,表明该模型能够有效协调电源与电网的规划建设方案以及能效电厂项目的开展,实现系统总成本最小化,并可合理确定风电机组建设规模,保障资源优化利用。     

考虑系统灵活性约束与需求响应的源网荷协调规划模型

近年来,“弃风”“弃光”问题引起广泛关注,电力系统规划方法亟须做出改进。针对目前电力系统灵活性不能满足新能源消纳需求的情况,在规划模型中设计系统调峰能力约束与调节速率约束。挖掘需求响应对系统的多重影响,并探索将其纳入规划模型中进行统筹考虑。在此基础上,构建源网荷协调规划模型,从系统角度进行电源机组、电网线路与需求侧资源的统筹规划。算例分析验证了所提出模型的有效性。     

基于源网荷储综合调峰资源协同方案研究

宁夏地区调峰主要依靠煤电机组承担,随着新能源的快速增长,宁夏调峰形势更加严峻。基于此背景,从源-网-荷-储灵活性提升入手,构建了以电力系统的总发电成本最低为目标的优化模型,运用SPER_PROS系统进行“十四五”本地区运行模拟。基于以上优化模型,构建满足宁夏调峰资源的8种典型场景,通过对这8种场景的仿真计算分析,得出通过深化煤电机组调峰、需求侧分时峰谷电价、电网侧跨区直流运送方式按照送端负荷参与调峰与增加储能的方式,可以降低新能源弃电量。并提出了基于“十四五”源-网-荷-储综合调峰资源的协同方案及其相关建议与措施,为未来宁夏电网的科学发展提供有力支撑。     

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system,ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。     

考虑电力系统灵活性的网-储联合规划

高比例可再生能源接入电网使得规划问题更加复杂。提出考虑电力系统灵活性的网-储联合规划方法。分析风电和光伏出力的相关性,采用蒙特卡罗方法生成大量可再生能源发电和负荷场景。基于k-means聚类算法对生成的场景进行缩减,并利用改进的遗传算法确定最优聚类数。通过斯皮尔曼系数筛选典型场景,构建考虑生成概率的典型场景集合。建立以提升灵活性、降低投资成本为目标的双层网-储联合规划模型,并采用灰狼算法迭代求解。算例分析结果表明所提网-储联合规划方案能够有效地提升电力系统灵活性,促进可再生能源消纳。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加。为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优。所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以最小化成本为目标多次迭代求解电源规划模型、短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型。并结合峰谷平分时电价和可中断负荷两种需求响应手段,进一步增加了系统运行的经济性和灵活性。在求解方法上将多层次迭代与松弛技术相结合,提高了计算的鲁棒性。以某实际区域电网为算例,验证所提配置方法的有效性。     

考虑负荷和风电相关性的多场景鲁棒输电网规划

摘 要：大规模风电并网,使得电力系统的不确定性急剧增加,基于不确定理论的输电网规划成为众多学者关注的热点。传统多场景方法容易考虑负荷和风电的相关性,但却难以调整规划方案的鲁棒性。据此,文章提出一个考虑负荷和风电相关性的多场景鲁棒输电网规划模型。相较于传统多场景规划模型中每1个场景代表1个确定的风电出力和负荷功率值,在文章提出的模型中,每1个场景代表1个风电出力和负荷功率的不确定集,在给定场景数目后,通过改变不确定集的控制参数,可以调整规划方案的鲁棒性。因此,该模型较多场景输电网规划具有更高的灵活性和更强的适应性。所提多场景鲁棒优化模型采用CCG（column-and-constraint）方法求解,并在修改的Garver-6节点和IEEE RTS-24节点系统验证了所提模型的正确性和有效性。     

高比例清洁能源并网的跨国互联电力系统多时间尺度储能容量优化规划

高比例清洁能源并网对电力系统的灵活调节能力提出了更高要求。储能是构成系统灵活调节能力的关键要素,系统对储能的需求与系统的灵活性稀缺程度紧密相关,而单纯依靠储能来提供系统所需灵活性将造成电力系统投资成本极大增加、设备利用率降低等问题。储能与互联电网、清洁能源布局协同规划并发挥彼此间的互补效益是提升未来清洁电力系统安全经济性的重要途径。该文从技术经济性的角度出发,考虑多种灵活性资源协同参与的跨国互联电力系统优化规划与运行。首先基于已有研究对各类灵活性资源建模,将年度8760h全景时序运行模拟纳入优化模型,然后提出了面向高比例清洁能源电力系统、考虑多种灵活性资源参与的规划模型并基于东北亚跨国互联电网进行实证分析,量化评估了电网互联、清洁能源布局对储能优化配置的影响,给出了基于不同灵活性资源规划模型的2035—2050年东北亚地区规划结果。算例表明,通过电网互联与多区域风电、光伏清洁能源协同规划可有效减少各区域内储能装机、降低系统的度电成本。算例还进行了储能装机容量、系统度电成本与线路互联容量间的灵敏度分析。     

计及灵活性承载度的电网评估与扩展规划方法

灵活性评估与规划已成为含高比例可再生能源电力系统运行的核心和关键。现有灵活性研究主要集中于灵活性供需匹配层面,忽略了电网线路传输承载能力对灵活性供需传输的影响。鉴于此,首先,分析线路层面的灵活性供需传输过程,建立电力系统灵活性供需传输模型。然后,提出灵活性承载度概念及度量指标。在此基础上,提出计及灵活性承载度的供需平衡评估方法,可阐明电网灵活性缺额成因,辨识系统薄弱环节。最后,提出基于灵活性评估的输电网两阶段扩展规划方法,并利用Garver-18节点系统验证有效性与合理性。算例表明:一方面,灵活性承载度指标可量化电网对灵活性供需的传输承载能力,更加符合电力系统实际;另一方面,所提规划方法可挖掘线路输送潜力,扩展线路灵活运行空间,有效提升电力系统灵活性。     

计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略

大规模风电等可再生能源广泛接入电网将成为新型电力系统发展的重要方向之一, 通过需求侧响应机制调整用户负荷需求, 可有效提高电力系统运行的灵活性并促进风电的消纳。在此背景下, 提出了一种计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略。首先, 引入基于价格激励的需求侧响应机制, 构建基于分段激励价格的需求侧响应模型。其次, 为了有效应对风电的不确定性对规划方案的影响, 提出了基于信息间隙决策理论的计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划模型, 并将所提出的模型构造为混合整数线性规划模型。最后, 以Garver 6节点系统和改进的IEEE 118系统为例证明所提方法的可行性与有效性。