基于负载均衡的含风电场电力系统优化调度方法

随着风电并网容量的增加,大功率风电爬坡事件给电力系统调度带来了巨大的风险,研究相应的含风电场电力系统的调度策略十分必要。根据风电爬坡特性的特点,建立了风电爬坡事件模型,进而建立考虑风电爬坡约束的含风电场电力系统优化调度模型;借鉴负载均衡算法,提出了一种常规机组出力的重调度方法;并将其应用于风火系统调度,制定联合调度策略;通过对发生不同剧烈程度风电爬坡事件的计算,验证模型和调度策略的有效性。结果表明,通过负载均衡算法的应用,常规机组能有效平衡风电爬坡事件发生引起的风电功率缺额,保证系统爬坡容量的实际需求。     

基于机会约束目标规划的风火储系统滚动调度

为有效降低风电预测误差随机性对电力系统调度的影响,优化含风电电力系统运行的安全性与经济性,提出了基于机会约束目标规划的滚动调度模型。首先,研究了误差分布与预测超前时间的关系,并指出预测远端可信度下降对电力系统调度的影响。然后,基于机会约束目标规划建立了可直接利用多时间尺度预测信息的滚动调度模型。其中,调度计划的制定能够有效利用全局预测信息,有侧重地兼顾运行安全性与经济性;调度计划的更新能够通过分时逐次调节降低系统调节难度,同时调整计划更具预见性。最后,利用算例对所提滚动调度模型的有效性进行验证分析。结果表明:模型能够结合误差分布变化,利用多时间尺度风电预测信息优化含大规模风电系统运行。     

考虑预测误差的风火协调滚动调度

在风电大规模接入电力系统的背景下,建立基于机会约束相关机会目标规划的电力系统滚动优化调度模型。考虑风电功率预测误差对调度模型功率平衡方程的影响,建立基于相关机会规划的功率平衡模型,将功率平衡的等式约束转化为最大化随机事件发生概率的目标函数。考虑风电功率预测误差“近小远大”的特点,确定系统旋转备用容量不同时刻机会约束条件的置信水平,并设计AⅢ段→BⅡ段→CⅠ段多次覆盖、逐次修改的滚动调度模式。为了实现模型的快速求解,引入目标规划将所建多目标优化模型转化为单目标优化模型。算例仿真验证了所建模型的有效性,所建模型能根据未来较长时段的风电和负荷情况进行预先调整,提高可再生能源的消纳能力。     

考虑风电爬坡事件的鲁棒机组组合

风电功率具有强波动性和不确定性,其强波动性主要表现为较大的爬坡事件,而其强不确定性则表现为风电功率难以精确预测,两者都给电力系统运行带来了新的挑战。针对爬坡事件,建立了考虑风电爬坡事件约束的精确线性化的机组组合模型;针对风电功率难以精确预测,考虑用其预测值以及区间预测上、下限来描述风电场出力,从而通过线性鲁棒优化理论将该随机问题转化为一确定性问题后进行求解。以含风电的10机39节点系统为例进行算例分析,结果表明,对于一般的风电爬坡事件,爬坡事件约束是不起作用的,但对于风电波动速率较大的情况,考虑爬坡事件更能保证系统安全。由于所建模型为一线性混整规划模型,故可实现大规模求解并用于实际系统。     

含风电场电力系统的模糊鲁棒优化调度

随着电力系统中风电渗透率的不断提高,如何维护含风电场电力系统的安全稳定运行成为调度部门面临的新挑战。风电功率预测为调度部门提供决策依据,是解决风资源波动性和间歇性的首要方法,但当出现预测方法无法有效预测的风电功率爬坡事件时,依据功率预测值安排的调度方案可能不可行。为此,在传统模糊调度的基础上,提出含风电场电力系统模糊鲁棒调度方法。该方法采用六点模糊数考虑风电功率爬坡事件持续时间的不确定性,生成包含最坏场景的不确定集,并将其用来描述风电功率及安排调度。算例结果表明,考虑风电功率爬坡的模糊鲁棒调度可以有效解决传统调度方案中系统爬坡能力不足的问题。     

提升风电消纳区间的鲁棒机组组合

基于日前风电功率点预测的传统调度方法没有充分地考虑风电不确定性,难以有效挖掘电热联合系统的风电消纳能力。该文提出提升风电消纳区间的鲁棒机组组合优化方法。基于可用风电功率区间,构建有效的风电功率允许出力区间。基于仿射策略,考虑供热机组电热耦合等约束,建立鲁棒机组组合模型,优化风电消纳区间,对于风电消纳区间内任意可能的风电波动,该模型均能保障调度策略的可行性。所建模型可转换为混合整数线性规划进行求解。最后,在修改的IEEE 39节点系统上进行测试,并与传统调度方法对比,验证了所提方法的有效性。     

考虑风电功率序列时间相关性的电力系统动态经济调度

随着高比例可再生能源大规模接入电力系统,其不确定性对经济调度带来了巨大的挑战。针对含风电电力系统经济调度问题,提出了考虑风电功率序列时间相关性的数据筛选方法,并利用versatile-copula分布实现风电功率序列时间相关性建模,以此为基础提出了考虑随机变量相关性的机会约束与风电成本高低估代价计算方法,建立了考虑风电功率序列时间相关性的动态经济调度模型。通过对目标函数和约束条件的转化与分析,将随机优化模型转化为线性约束问题,并利用逐次线性化算法实现准确求解。最后,在含风电的IEEE-30节点和IEEE-118节点算例系统中进行仿真计算,验证了所提考虑风电功率序列时间相关性的调度方法在数据筛选、拟合精度、经济性等方面的有效性。     

计及风电功率预测误差的需求响应多时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

风电功率预测存在误差,增加了电力系统运行调度的困难,影响系统风电消纳,降低系统运行的经济性。为了提高系统风电消纳能力,考虑风电功率预测误差,结合需求响应特点,从日前、日内和实时构建了电力系统需求响应多时间尺度优化调度模型。分析居民用户需求对电价的响应,构造日前价格型需求响应的初调度策略,并在日内根据风电功率预测偏差进行电价调整后的价格型需求响应再调度。分析工业用户和商业用户的调度补偿策略,以电网运行费用最低为目标,考虑平衡风电功率实时预测误差,建立激励型需求响应的实时调度优化模型,以提高系统风电消纳能力,降低系统弃风量。算例分析表明：所提出的优化调度策略能够较好地平衡风电功率预测误差,增加系统风电消纳量,节约系统运行成本,保证用户用电的自主性,最小化需求响应调度对其的影响。     

计及风电功率预测误差的需求响应多时间尺度优化调度

风电功率预测存在误差,增加了电力系统运行调度的困难,影响系统风电消纳,降低系统运行的经济性。为了提高系统风电消纳能力,考虑风电功率预测误差,结合需求响应特点,从日前、日内和实时构建了电力系统需求响应多时间尺度优化调度模型。分析居民用户需求对电价的响应,构造日前价格型需求响应的初调度策略,并在日内根据风电功率预测偏差进行电价调整后的价格型需求响应再调度。分析工业用户和商业用户的调度补偿策略,以电网运行费用最低为目标,考虑平衡风电功率实时预测误差,建立激励型需求响应的实时调度优化模型,以提高系统风电消纳能力,降低系统弃风量。算例分析表明:所提出的优化调度策略能够较好地平衡风电功率预测误差,增加系统风电消纳量,节约系统运行成本,保证用户用电的自主性,最小化需求响应调度对其的影响。     

基于超短期风电预测和混合储能的风电爬坡优化控制

风电爬坡对电力系统运行的经济性和可靠性有较大的影响,也是对电网造成冲击的重要因素之一,如何减小风电爬坡时的功率波动对电网的冲击成为国内外研究热点。为风电场配备储能系统能够有效抑制风电爬坡时的功率波动。为此,提出一种基于风电功率超短期预测和混合储能系统实现平抑功率在电池和超级电容器之间有效分配方法。首先通过奇异值分解理论风电爬坡事件,提出混合储能系统的动态最佳荷电状态,以使储能设备更好地平抑下一时段风电功率波动。考虑未来风电功率及其预测误差,根据超前充放电控制策略对储能设备当前充放电进行修正,并给出了提前充放电修正公式。仿真结果表明,该方法及其控制策略能有效抑制风电爬坡的功率波动,从而减小风电爬坡事件对电网的冲击,并且能够充分提高混合储能设备的利用效率。     

计及风电功率预测误差与需求响应的电力系统滚动调度

风电的不确定性对电力系统的调度运行带来诸多影响,为减轻该影响,考虑到风电功率预测误差与需求响应均具有时间尺度特性,本文提出一种日前日内滚动调度策略。风电的不确定性采用基于场景分析法的随机规划理论处理,并将不同类型需求响应按照时间尺度特性进行区分,在日前调度计划阶段引入1类激励型需求响应和基于日前小时电价的价格型需求响应,在日内滚动调度计划阶段,将风电功率更新为最新的风电短期预测数据并利用2类激励型需求响应对其波动性进行补偿。最后通过算例对比分析了不同调度模式下的运行成本以及弃风率,验证了所提调度策略的有效性,结果显示滚动调度可以降低系统运行成本并促进风电的消纳。     

A coordinated dispatching strategy for wind power rapid ramp events in power systems with high wind power penetration

High wind power penetration poses a challenge for the dispatch of the power system when rapid ramp events occur. This paper proposes an optimal dispatching strategy against wind power rapid ramp events during peak load periods by coordinating generation units with different time intervals. Special attention is given to the definition of the wind power rapid ramp events considering operation conditions of the system. Then, the online prediction of wind power rapid ramp events and its influence on the spinning reserve procurement of the system is analyzed. Based on the principle of coordination among generation units with different time intervals, the optimal dispatch during peak load periods when wind power rapid ramp events occur is formulated as an optimization problem considering thermal generation units, the energy storage system, interruptible load and load shedding. To improve computational efficiency, the power output calculation of the generation units with different time intervals is decomposed. The results show that the proposed dispatching strategy is feasible for accommodating wind power rapid ramp events during peak load periods.     

预挂牌月平衡机制下机组偏差电量月内滚动调度方法

针对我国当前中长期电量交易中的机组合约电量执行偏差,部分省份采用预挂牌月偏差平衡机制作为解决手段,但是该偏差平衡机制对调度工作提出了更高的要求,传统的调度方法难以与之适应,尤其在高比例水电地区,还缺少与之相适应的、定量有效的调度方法。由此提出预挂牌月偏差平衡机制下水火风电系统偏差电量月内滚动月度调度方法。提出考虑机组合约完成进度公平性的机组月度电量分解模型,并以分解后的日计划电量为基础,建立以节能降耗和偏差平衡成本最低为双目标的水火风电系统日前调度模型以及日内调度模型,通过日偏差电量月内滚动的方法实现机组月度合约电量偏差平衡成本最小。算例仿真表明所提调度模型及方法可以有效减少机组月度合约电量偏差,降低机组偏差平衡成本并兼顾节能环保要求。     

基于动态时间规整的风电功率爬坡滚动修正模型

不断提高风电爬坡事件特征量的预测精度对电力系统安全稳定运行意义重大.因此,提出一种爬坡事件特征量与数值天气预报(NWP)气象数据相结合的风电爬坡滚动修正模型.首先,基于PRAA算法获得历史数据库与预测数据库中的所有爬坡事件特征量,建立爬坡特征量预测误差向量矩阵.然后,分析误差向量矩阵与NWP中各气象数据的线性和非线性相关关系,识别影响爬坡特征量预测误差的有效气象指标.最后,基于动态时间规整实现未来与历史数据库中具有相似特征的有效气象指标匹配,得到未来爬坡事件预测误差修正的参考集,并进行滚动修正.算例表明,该修正模型能有效降低爬坡幅值误差,提高爬坡事件预测的精度.     

基于异质能源多时间尺度互补的动态经济调度策略

大规模新能源并网给电力系统的经济调度带来了巨大的挑战,构建互补系统联合运行可有效地提升电网对新能源的消纳能力,但是目前单一的互补系统日前调度模型没有考虑互补系统实际的互补及平抑效果。为此,提出了一种基于风光水火多时间尺度互补的动态调度策略。利用异质能源之间的互补特性将风、光、水打捆成虚拟电源(VP),并定义负荷跟踪指标表征VP对负荷的跟踪能力,使VP出力能很好地追踪负荷曲线。建立含日前24 h计划、日内4 h滚动计划以及实时15 min计划在内的多时间尺度互补协同调度模型,设置滚动修正的弃风弃光约束,使前一尺度调度计划中弃风、弃光量更大的时段在下一尺度调度计划中具有更大的弃风、弃光上调裕度,利用不断更新的预测数据,滚动修正日前调度计划,从而始终保证VP对负荷的良好追踪,实现互补效果的最大化。通过算例验证了所提调度策略能够有效地提升互补系统实际的互补和平抑效果、减轻调度压力并且降低发电费用。     

基于MPC的风燃协调滚动调度运行策略

提出了一种基于模型预测控制(MPC)原理的大型风电场与燃气-蒸汽联合循环机组的滚动调度策略。该方法在考虑联合循环机组运行约束条件下,以等效电厂的经济最优为目标。首先介绍了燃气-蒸汽联合循环机组的结构和工作原理,以及风燃协调等效电厂的概念。然后根据联合循环机组的运行状态及起停过程建立了数学模型,并在该数学模型的基础上,同时考虑风电场弃风,以风燃协调等效电厂的整体经济性最佳为目标,提出一种基于模型预测控制的新型风燃协调滚动调度运行策略。仿真结果表明新方法使得等效电厂在跟踪调度曲线的基础上,实现风燃协调等效电厂的经济最优控制。     

Day Dispatch Strategy for Integrated System Based on Time-frequency Scales of PWP

A day dispatch strategy for the integrated system (IS) of wind/photovoltaic/pumped-storage/gas-turbine-power/energy-storage plant is proposed in this paper based on the time-frequency scales of power of wind/photovoltaic (PWP). Based on the day-ahead dispatch strategy, the day dispatch optimization model of the IS is first established, and then according to the patulous short-time prediction (PSP) and ultra-short-time prediction (UP) of PWP, the day rolling and real-time scheduling strategies are put forward based on the time-frequency scales of PWP. Finally, the cone programming method is applied to optimize the day dispatch schedule. Simulation results show that the proposed strategy can compensate for the error in the day-ahead dispatch strategy based on short-time prediction (SP) of PWP. Thus, as an important supplement to the day-ahead dispatch strategy, this method is proved to be an effective solution to the power fluctuation problem in large-scale wind/photovoltaic integration, realizing a smooth power output, as well as guaranteeing the economical, efficient, and environmentally friendly operation of the system.     

消纳大规模风电的在线滚动调度策略与模型

提出了能有效提高电网消纳风电等间歇式能源能力的发电计划在线滚动修正策略,并给出了其与日前计划优化的关系。同时,给出了相应的优化调度模型。基于拉格朗日对偶松弛法的框架,将原优化问题转换为拉格朗日对偶优化问题的主问题和子问题两部分。然后,基于模型凸规划的特点,提出了子问题的逆向递推的改进动态优化算法。该算法具有多项式复杂度...     

基于需求响应的电网能源调度模型研究与设计

由于电力高峰负荷持续时间短,导致采用传统的增加调峰发电装机容量来满足电网高峰负荷需求的方法经济效益极低,同时由于大量间歇式新能源的接入,其自身随机性、间歇性的特点也给电力系统能源调度带来了新的挑战。基于此,针对用户激励响应行为进行建模分析,对供应侧和需求侧的资源进行协调和优化,建立了可以综合考虑供应侧和需求侧的作用激励的含风电新能源发电网双层电能优化调度模型,该模型集成了需求侧直接复合控制策略,有效地补充和丰富了需求响应理论在风电并网优化调度中的应用。最后基于该模型以某地区风力发电预测功率和夏季典型日负荷数据进行实验分析。结果表明构建的模型具有较强的经济性,实现了平缓负荷曲线,在保证用户满意度的情况下,可以有效降低电网运行成本。     

计及运行风险和需求响应的两阶段鲁棒机组组合模型

高比例风电并网给电力系统的调度运行带来了挑战。为应对风电的不确定性,该文提出一种计及运行风险和需求响应的两阶段鲁棒机组组合(unit commitment,UC)模型,此模型具有以下特点:1)基于历史风电预测–实测数据分析了风电预测误差的分布特征,进而建立一种基于0-1规划的运行风险模型;2)将建立的运行风险模型与鲁棒UC模型结合,通过求解鲁棒UC模型动态地调整风电不确定集合的边界,实现运行成本和运行风险的协同优化;3)考虑分时电价对负荷需求的影响,并分析需求响应(demand response,DR)的不确定性对调度结果的影响。提出的模型采用Benders-C&CG方法进行求解。仿真结果表明,所提模型可动态地调整风电不确定集合边界,有效降低了运行成本和运行风险的总和。