含积分风险的电网经济调度研究*

随着大规模风电机组的并网运行,风电的随机性和不确定性给含风电的电网调度带来新的挑战和要求。为了在电网调度中降低风电的随机性影响,本文首先通过对风电功率进行统计分析采用逐时分析的方法来绘制风电机组的功率频率曲线,得到动态的风电功率密度分布函数。然后将该分布函数引入到电网调度中,建立含积分风险的电网调度模型。为了解决求解该调度模型的优化问题了,本文引入遗传算法对骨干粒子群算法进行改进,提出了改进的骨干粒子群算法。最后通过IEEE30系统对本文模型进行了验证,并对含风电电网调度的风险和成本进行了分析。     

计及风险系数的含风电场电力系统多目标动态优化调度

随着风电并网容量的不断增加,传统的确定性优化调度方法已难以满足电力系统安全运行要求。本文建立了计及风险系数的含风电场电力系统多目标动态优化调度模型,模型包括风险系数、燃料成本及污染排放量最小3个目标,将风电场出力及负荷的不确定性纳入模型综合考虑。为了对模型中的随机变量进行处理,引入概率性序列理论,并对其运算空间进行扩展,然后提出了一种改进的多目标教与学优化算法对模型进行求解。含风电场的10机系统算例验证了本文模型及算法的可行性和有效性。     

采用混合智能算法的含风电电力系统多目标优化调度

为了增强含风电电力系统的安全性和稳定性,提出一种计及运行风险及备用成本的含风电电力系统环境经济调度新模型。在目标函数中加入了系统运行风险指标和正、负旋转备用成本;增加了系统可靠性约束条件,确保了较低的系统运行风险,并同时获取正、负旋转备用量。采用一种新型高效的场景生成技术来描述风电功率的随机性。基于花授粉算法及差分进化算法提出一种具有时变模糊选择机制的多目标优化算法。将所提模型及求解方法在具有一个并网风电场的4机组系统中进行仿真。分析了各参数变化对系统运行的影响,并与其他两种启发式智能算法进行比较,验证了所提模型及算法的可行性和有效性。     

基于logit离散选择模型的考虑需求响应含风电系统优化调度

风电因为其本身具有波动性、间歇性等特点,风电并网增加了传统电力系统优化调度的难度。引入需求响应,重新整合用户侧资源,能有效提高风电并网的经济性。因此,建立考虑需求响应的风电并网优化调度的新模型。首先建立基于logit离散选择模型的用户对电价菜单的自主选择模型,用户选择不同菜单电价并作出相应的负荷削减。然后建立考虑用户菜单电价选择和可中断负荷调用的需求响应含风电电力系统优化调度模型,将可中断负荷调用容量作为系统部分旋转备用容量。目标函数在传统含风电系统优化调度模型基础上,加入可中断负荷调用成本。最后,利用蛙跳简化粒子群算法对改进后含风电场的IEEE-RTS24系统进行分析验证,结果证明本文所建立模型的正确性和有效性。     

基于改进蝙蝠算法的风蓄联合优化运行研究

由于风电的波动性和不确定性,大规模并网将对电力系统稳定运行产生较大的影响。将风电和抽水蓄能电站联合优化运行,以输出功率标准差最小为目标函数,建立了风电-抽水蓄能联合优化运行模型。风蓄联合优化运行模型是一个典型的高维、非线性优化问题,涉及复杂的风电、水电多决策变量。为有效解决这一问题,引入佳点集方法对蝙蝠算法进行改进,分别通过粒子群算法、蝙蝠算法、改进蝙蝠算法模型进行了求解。最后通过算例验证了改进蝙蝠算法的有效性,证明了风电-抽水蓄能联合优化运行模型的可行性,可有效缓解风电并网的局限性。     

考虑备用成本的含风电场短期经济调度

研究含风电场的电力系统短期经济调度问题,针对风电的随机性和波动性对调度的影响,建立了考虑备用成本的电力系统短期调度模型,充分考虑到系统运行经济性,模型中引入了一种特殊旋转备用--可中断负荷,使电力资源得到优化配置并提高系统运行经济性.在求解算法方面,将优先顺序法(Priority List,PL)和离散粒子群算法结合并...     

基于机会约束规划和随机模拟技术的含风电场电力系统多目标优化调度

为了提高含风电场电力系统运行的经济性和可靠性,增强风电并网运行的稳定性,建立了基于机会约束规划的含风电场电力系统多目标机组优化调度的数学模型。考虑到风电场出力的随机性,引入了机会约束规划和随机模拟技术,以常规发电机组的发电成本最低和污染气体排放量最低为目标。问题分为内外两层求解,外层为机组组合优化,利用蚁群算法求解;内层为负荷的经济分配,基于Pareto最优解集概念和整体协调决策机制,结合多目标粒子群求解。用10机算例对模型进行了仿真分析,仿真结果表明所建模型合理、算法有效可行。     

考虑调峰效益和电量效益的风蓄联合运行优化模型及算法

大规模具有随机性、波动性和反调峰特性的风电接入电力系统后,给电力系统的运行调度带来了很大的挑战。抽水蓄能电站具有快速启动带负荷、调峰能力强等良好的运行特性,让抽水蓄能电站配合风电出力将有利于降低风电并网对电力系统的影响,提高风电利用率及电力系统运行的技术经济性。以最大化风蓄联合运行的调峰效益及电量效益为目标建立了风蓄联合运行优化模型,并研究了求解所建立的多目标优化模型的启发式算法。通过算例验证了所建模型及方法的有效性及实用性。     

基于改进细菌群体趋药性算法的风-蓄-火联合调度

具有随机性与波动性的风电直接接入电网后,给电网的调度运行带来很大的风险。针对风电出力的随机性,结合抽水蓄能电站削峰填谷特点,利用风电场景模拟风电出力波动,编制日前发电计划,引入时前调度模型修正各机组出力,建立了含风-蓄-火联合系统的优化调度模型,并利用改进的细菌群体趋药性算法求解该模型。用IEEE-10机组标准算例进行仿真,仿真结果验证了所建调度优化模型的合理性及算法的有效性,模型可供制定含风电和抽水蓄能的电力系统发电调度方案时参考。     

考虑可中断负荷与阀点效应的电力系统安全经济调度

由于风电并网给电力系统可靠运行带来新的挑战,针对风电波动性与随机性的特点,在考虑系统安全性和可靠性的基础上,研究含风电场的电力系统安全经济调度。基于条件风险约束安全经济调度模型,分别建立考虑可中断负荷和阀点效应的条件风险约束安全经济调度模型,以IEEE-14节点为计算实例,测试模型的有效性。算例结果表明,将可中断负荷补偿成本和发电机组阀点效应成本计入传统的经济调度模型中符合系统的实际运行,在新建立的模型中考虑可中断负荷和阀点效应因素使原模型更具实际意义和应用价值。     

考虑环境成本和需求响应的风电并网优化

在能源互联网的大背景下,传统的火力发电由于对环境的破坏需要清洁能源作为代替。风电因为其经济、环保得到了广泛的应用,而日益增长的风电接入电网给电力系统的经济、稳定运行带来严峻的挑战。文中从环境成本和需求响应两方面入手,综合考虑了风电的波动性、火电环境损失、可转移负荷对于系统的影响,及需求响应在提高风电消纳、降低环境污染、平抑负荷波动等方面的作用。为求解模型,文中提出一种粒子群算法惯性权重改进策略。算例表明考虑需求响应和环境成本可以有效降低成本和弃风现象。     

考虑风电的电力系统机组组合两阶段优化方法

电的随机性和波动性给电力系统的安全经济运行带来了严峻的挑战,合理的风电不确定性模型及机组组合优化方法是保证电力系统日前调度安全性和经济性的关键。为此,提出一种考虑风电的电力系统机组组合两阶段随机优化方法。根据风电出力历史数据的非参数经验分布,生成符合风电随机性和波动性的风电动态场景。考虑到场景削减过程中容易忽略的一些极端边界场景会增加系统的弃风或切负荷风险,提出以削减后的场景和极端边界场景为输入的机组组合两阶段优化模型。同时,为求解机组组合这一非线性混合整数优化问题,提出一种混合遗传纵横交叉算法的优化方法。通过实验仿真结果证明了所提模型和方法用于求解考虑风电的电力系统机组组合问题时的合理性和有效性。     

不确定性环境下考虑弃风的电力系统日前调度

为尽可能减少弃风,将弃风电量期望作为最小化优化目标加入日前调度模型。该优化目标与原有模型中的发电成本最小互相矛盾,为协调这两个子优化目标,通过隶属度函数分别将它们模糊化,构建了基于最大满意度的单目标优化模型,并采用遗传算进行了求解。风电并网增加了系统的不确定性,模型采用基于风险指标失负荷概率的机会约束代替传统的旋转备用约束。失负荷概率与弃风电量期望计算过程中考虑了负荷、风功率随机预测误差以及常规机组随机强迫停运。基于IEEE 118节点系统的仿真实验表明,该调度模型可给出兼顾发电成本与风电接纳水平的日前调度计划,为系统调度人员提供参考。     

随机风电接入的电力系统动态经济调度多场景协同优化

针对随机风电接入的电力系统动态经济调度问题,采用场景法应对随机风电接入带来的不确定性,并以发电总成本最小为优化目标,结合多学科协同优化算法的核心思想建立基于多场景解耦的电力系统动态经济调度协同优化模型。引入动态松弛算法求解模型的系统级优化问题,有效克服传统多学科协同优化算法的不足;采用网格计算工具并行求解由多场景构建的子学科优化问题,大幅提高求解规模和计算效率。含风电的IEEE 39节点系统仿真结果表明,所提模型是可行有效的,并且优化效果要优于基于GAMS-BARON求解器的传统场景法。     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。     

基于多场景技术的冷热电虚拟电厂两阶段优化调度

针对风、光出力及负荷需求的不确定性造成虚拟电厂收益低的问题,建立了基于多场景技术的冷热电虚拟电厂优化调度模型。对风光出力及电、热、冷负荷的不确定性进行分析,通过拉丁超立方抽样生成连续时间场景,模拟风光出力及多能负荷随时间的波动情况;采用同步回代消除法对所生成的场景进行削减,得到风、光、荷典型日场景。在此基础上构建多场景冷热电虚拟电厂两阶段协调优化模型,日前阶段建立考虑多种成本和约束的运行模型,通过粒子群算法对所提模型进行寻优,得到多场景最佳出力方案;实时校正阶段加入监管成本,对可控设备出力进行调节,消除预测误差造成的波动性;通过算例分析,验证了所提模型能够有效降低风光出力及多能负荷不确定性的影响,可实现冷热电虚拟电厂协调优化运行。     

基于加权半方差的含风电电力系统旋转备用效益研究

在考虑系统旋转备用的容量成本和能量成本、因购买旋转备用而减少的停电损失,以及旋转备用效益的离散程度的基础上,引入风险偏好系数,并采用证券投资组合中的加权半方差度量风险。以期望旋转备用效益最大和风险最小为优化目标,建立基于加权半方差的含风电电力系统旋转备用效益-风险模型。采用蒙特卡洛模拟法模拟实际负荷功率偏差和风电出力预测偏差,并通过多目标纵横交叉算法求得期望旋转备用效益-风险有效前沿和日前旋转备用计划,以及风险偏好系数、可靠性水平、预测偏差、失负荷损失价格、旋转备用价格对期望旋转备用效益和风险的影响。算例验证了所提模型的合理性。     

光热-风电联合运行的电力系统经济调度策略研究

针对大规模并网风电出力的随机性、波动性以及反调峰特性给电网调峰和调度带来的影响,采用含储热的光热发电系统与风电联合运行的调度策略。利用光热与风电出力的互补性及储热的可调度性平抑风电出力波动,减小电网负荷峰谷差,降低火电调峰的成本,减少弃风。基于光热电站的运行机理分析,建立光热-风电联合系统的电网调度模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现经济调度的优化。通过仿真算例分析验证调度策略及模型的可行性和合理性。