基于广义灵活性指标体系的输电网扩展规划

随着清洁能源发电技术迅猛发展,风、光等清洁电源并网比例不断提高,其出力的随机性和波动性为电力系统带来多时空耦合的强不确定性,严重影响电网的安全稳定运行,传统电网规划已无法满足高比例清洁能源的并网需求。电力系统灵活性能有效反映系统对不确定性冲击的承受能力,对高比例清洁能源并网有重要意义。首先,在灵活性定义的基础上,提出一套考虑供需平衡、网架布局、潮流分布的广义灵活性指标体系,综合评价电力系统对清洁能源的接纳能力;之后,基于此建立了广义灵活性指标体系的输电网二层扩展规划模型,并采用改进的混沌交叉变异遗传算法对规划模型进行求解;最后,通过分别对Garver-18节点系统和实际系统的仿真计算,验证了所提指标体系和规划模型的可行性和实用性。     

考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法

高比例风电接入加剧了电力系统运行的不确定性，充足的灵活性对系统安全可靠运行至关重要。提出了一种考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法。首先，考虑风电的随机波动特性和预测区间，构建随机极限场景集，表征风电出力和爬坡的不确定性并降低问题的复杂度。然后，考虑机组和系统运行特性，提出机组和系统运行灵活性综合评价指标。最后，考虑系统运行成本约束、预测场景和随机场景的运行约束，建立考虑风电预测区间的电力系统灵活性优化评估模型，量化机组和系统的灵活性供给能力并保证运行鲁棒性。在改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析，验证了所提方法的可行性和有效性。     

大规模风电并网的电力系统运行灵活性评估

电力系统具有足够的灵活性对于接纳风电等可再生能源至关重要。为实现包含高比例可再生能源的未来清洁电力系统,亟需建立一套充分考虑风电波动性和随机性的电力系统运行灵活性定量评价指标体系。基于电力系统灵活性的定义和原理,提出了一套考虑大规模风电接入的电力系统灵活性定量评估指标体系,并基于蒙特卡洛模拟法和经济调度模型,提出了实用化的指标计算方法。该模型能够考虑风电及负荷的不确定性,并计入了风功率预测误差的时间相关性,从而反映了负荷不确定性和风功率预测不确定性对灵活性指标的不同影响原理。采用我国西北某电网实际风电场数据对所提算法进行了仿真分析,证明了风电不确定性和负荷不确定性对灵活性的影响存在本质区别,并定量研究了不同因素对灵活性指标的影响。     

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。     

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。     

基于AP聚类和鲁棒优化的电网规划灵活性评估

高比例可再生能源的并网,给电力系统规划的灵活性带来了挑战。本文考虑源-荷双端的不确定性,提出了一种基于AP(affinity propagation)聚类和两阶段鲁棒优化的电网规划灵活性评估方法。首先,本文提出了基于AP聚类的远景年典型日负荷建模方法。其次,以区间的形式考虑可再生能源出力的不确定性,构建基于鲁棒优化的电力系统规划方案灵活性评估模型。最后,在整个周期的角度和各时间断面的角度提出了一组电网规划灵活性评估指标。本文利用IEEE RTS-24算例验证所提出方法的合理性。     

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。     

考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度

为应对多能源电力系统中可再生能源带来的运行的不确定性以及系统灵活性不足对可再生能源消纳和系统安全运行的影响,提出一种考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度方法.首先,从电源灵活性供需平衡的角度,对含风光水火蓄的多能源电力系统的灵活性进行量化分析.其次,基于灵活性裕度指标,计及电力系统运行约束,建立以可再生能源消纳量最大,抽蓄调用效益最大,火电运行经济性和平稳性最优及净负荷波动最小为目标的多能源电力系统多目标日前优化调度模型.然后,提出风光水火蓄协调分层的求解策略,根据不同电源的灵活性和互补协调特性,对其出力进行分层单独优化,得到面向调度需要的多目标协调优化的调度结果.最后,利用工程实例分析验证了所提调度方法和求解策略的有效性和可行性.     

计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。     

高比例风电接入的电力系统灵活性评估与优化

针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。     

基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于区间线性规划和可逼近理想解排序法的园区型综合能源系统投资决策

综合能源服务作为电网企业增值服务重点开发的领域,研究其在计及不确定性因素情况下的投资决策方法,能够有效提升电网的投资效益。从综合能源投资者角度出发,提出一种基于区间线性规划和可逼近理想解排序法 (technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的园区型综合能源系统投资决策方法。首先,采用区间数的方式对负荷和能源价格的不确定性进行描述,构建基于区间数的综合能源系统不确定性规划模型,求解得到年综合成本和年碳排放成本;然后,综合考虑园区的经济性指标和环保性指标,选取TOPSIS法对多个投资规划方案进行排序,统筹筛选出综合经济性和环保性的最优方案。案例分析结果表明所提方法可有效辅助综合能源公司做出合理投资决策。     

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。     

基于灵活性裕度的含风电电力系统源荷储协调滚动调度

新能源渗透率提高增加了电力系统调度运行难度,电力系统灵活性不足严重影响了新能源消纳和电网安全运行。从灵活性资源出力特性和灵活性供给能力角度入手,基于电力系统灵活性裕度指标,以最大抽蓄调峰效益、最大风电消纳电量、最小机组运行成本和最小可中断负荷调用成本为目标,计及电力系统运行约束,建立源荷储多种灵活性资源统一协调滚动调度模型。基于协调调度思想,优化日前每个调度时段各灵活性资源出力,然后利用日内超短期风电预测数据,滚动修正各灵活性资源出力状态。最后通过算例验证了模型及其调度方法的有效性和可行性。     

考虑柔性负荷响应不确定性的多时间尺度协调调度模型

针对柔性负荷实际响应的不确定性,以及各类柔性负荷在多时间尺度上的响应特性,提出了考虑柔性负荷响应不确定性的多时间尺度协调调度模型。首先,基于消费者心理学原理并计及柔性负荷响应不确定性的变化规律,建立了价格型需求响应(DR)的响应量模型。然后,在考虑实际响应误差的基础上,制定了激励型DR的激励机制,并基于上述不确定性分析建立了可转移负荷、可平移负荷和可削减负荷的响应模型。最后,从多时间尺度协调的角度,对柔性负荷、常规机组和风电进行协调优化,构建了日前—日内—实时的协调调度模型,并根据模糊机会约束规划理论和混合整数规划方法进行求解。算例分析验证了所提模型的有效性,通过考虑柔性负荷响应的不确定性及多时间尺度上的协调优化,能够实现削峰填谷,提高风电消纳,并降低电网调度的成本。