计及受端电网调峰趋势的风-光-火特高压直流外送调度方法

考虑受端电网调峰趋势的约束,对风-光-火特高压直流外送日前调度计划进行研究,充分发掘新能源直流外送对受端电网调峰能力的补充作用。首先对风电、光伏出力特性以及风-光-火打捆联合外送优势进行分析,建立综合考虑新能源最大消纳和改善受端电网调峰裕度的调度模型。算例中运用CPLEX软件对直流外送的运行方式进行优化求解,算例结果表明,相比于传统定功率"直线式"直流外送运行方式,该文"多段折线式"运行方式能有效提高新能源使用率,降低受端电网不利调峰率和源荷扰动率,改善受端电网调峰裕度。     

多级协同模式下华中电网大规模水电站群跨网调峰调度研究

根据华中区域大规模电站群跨省电力输送运行实际,针对水电站群优化调度需兼顾多电网调峰需求、电站出力计划编制复杂问题,提出了一种多级协同模式(MLCM)下大规模水电站群跨网调峰调度方法。以各受端省级电网余荷均方差最小为目标建立电站群联合跨网调峰调度模型,通过流域梯级电站群层级排序获得电站优化次序,简化电站间复杂耦合关系,将约束处理耦合至电站出力网间二次分配过程中,逐步迭代调整各受电网受电计划,获得满足多电网调峰需求的电站出力计划与电网受电过程。所提方法通过华中区域三葛梯级、清江梯级、沅水梯级水电站群调度模拟得到验证,应用结果显示电站出力计划在兼顾多电网调峰需求的同时充分发挥了水电站群联合调峰容量效益,具有工程实用价值。     

区域多能源电网可再生能源发电容量规划及投资收益优化模型

针对地区型多种能源形式接入的区域电网,研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他多能源形式协调优化及可再生能源发电设备运行效益问题。以高比例风力发电、光伏发电、固体蓄热式电锅炉、电制天然气、燃气储能、热力储能系统构成的区域多能源系统模型研究为基础,提出基于不同调度时间尺度的区域可再生能源发电容量规划和投资效益优化模型。首先,研究区域电网内多能源供能、传输和负荷设备的能源供给和消耗特性,建立基于高比例可再生能源发电不确定性的多能源电网功率平衡模型;其次,研究大规模可再生能源不确定性、动态电价响应、系统运行状态的约束模型,建立区域可再生能源容量配置与收益多目标优化模型及其求解方法;最后,利用东北某地区多能源电网实际运行数据,建立可再生能源发电容量规划及投资收益优化仿真模型。仿真结果表明,文章所建立的可再生能源容量和效益优化模型,能够在保证较高投资效益的前提下,实现较小的可再生能源容量配置。     

多直流受端电网的直流消纳措施研究

特高压多直流输电系统跨区输电,将功率引入至受端电网系统,一旦功率缺失,系统的动态平衡遭到破坏,系统的频率将会引起剧烈波动。首先,分析在受端电网中直流消纳影响因素及直流消纳评估指标;其次,通过节点负荷加权模型用来评估可控容量的大小,强迫功率的发生导致负荷控制能力不足,基于电气距离控制负荷方式解决潮流控制的高效性;最后,通过仿真验证,在受端网络面临大功率缺失后,系统的频率将会快速下降,通过电气距离负荷控制模型解决了频率恢复的快速性,降低了对用户负荷的影响,为直流消纳提供了坚强的保障。     

面向电网低谷调峰的机组周发电计划多目标优化

针对上海地区受电比例逐年增高且外来电调峰性能差所带来的低谷调峰困难,建立了基于一周机组组合的低谷调峰多目标调度策略模型,该模型以系统运行成本最低和低谷时期省间电力置换功率最小为目标,在一周时间范围内制定了机组的启停和出力安排,并考虑了电网运行中的电量平衡、最小开机方式、机组启停次数等实际约束,在提高电网经济性的同时减轻省间电网电力置换的压力。最后根据上海电网具体算例,采用商业优化软件Lingo求解该模型,验证了所提模型及优化方法的可行性和实用性。     

大规模风电送端电网风、火电耦合外送多目标优化模型及算法

针对大规模风电送端电网风、火电共用输电通道解耦外送情况下,风电送出功率受阻、输电通道利用率不高等问题,在比较分析风、火电解耦/耦合外送运行特性基础上,以风电外送功率最大、输电通道利用率最高和火电机组运行成本最低为目标;以风电、火电机组日前调度出力为优化变量,构建了风、火电耦合外送多目标优化模型,并提出一种改进多目标差分进化模型的求解算法,最终得出一组风电、火电日前优化调度出力计划,为运行人员制定调度决策提供了科学依据。文章以某地电网为例,验证了所建模型的合理性及算法的有效性。     

基于权值混合赋值的风电主动参与调度的能力多指标评估

准确掌握风电出力特性是保证其安全并网及主动参与电网调度的有效手段之一。文章在综合考虑并网风电场出力特性的具体技术要求基础上,提出了包括风电场出力限制能力、风电场出力变化率控制能力、风电场出力预测能力及风电场源荷跟随能力在内的风电主动参与电网调度的多指标评估集合;进一步结合侧重定性分析的情景分析法与定量分析的熵权法,提出了基于最小二乘准则的多指标混合权值赋值方法,建立了风电主动参与电网调度的多指标评估模型。以新疆某区域电网若干个风电场及其历史运行数据为实例,分析并验证了所提出的风电主动参与电网调度评估方法的正确性。     

Energy storage for enhancing transmission capacities and trans-regional reserves of a UHV AC/DC power grid

探索应用储能为弱受端电网提供故障后大功率支撑以提升特高压交直流输电线稳态输送能力,同时兼作送端电网调峰的跨区备用源以增加新能源发电空间,以有效促进新能源跨区外送降低弃风弃光率。基于特高压交直流馈入受端电网的功率缺额与频率变化间的对应关系,提出在电网频率最低点满足要求的前提下,电网受电能力提升程度与储能容量配置间的数学模型;依据送端电网典型日各时段负荷特性建立可释放的新能源发电空间与所需储能备用调峰容量间的数学模型。结合考虑事故功率支撑与跨区调峰备用的容量需求特性及优先级别,探索两种功能联合应用下的容量需求方案和技术经济可行性。以交直流馈入的弱受端河南电网及新能源富集的送端新疆电网为例,验证了该新能源消外送纳能力提升方案的有效性。     

基于自律分散控制的多区域虚拟电厂优化调度策略

鉴于分布式能源的日益增长给电力系统的安全稳定运行带来了一定的挑战,即基于自律分散控制研究了多区域虚拟电厂的优化调度问题。基于自律分散控制系统及一致性算法的基本概念搭建多区域虚拟电厂的结构模型,并建立多区域虚拟电厂自律分散控制策略;在此基础上,以最大化虚拟电厂自身收益为目标建立日前优化调度模型,并采用功率调节成本作为一致性变量建立多区域虚拟电厂日内优化调度模型;最后,通过算例验证了模型及策略的有效性。     

可再生能源与热电联合响应的区域多能源电网集群运行优化模型

针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。     

考虑可再生能源不确定性和数据异构的送端电网电源出力优化控制模型

针对可再生能源异构数据及一次能源不确定性导致的电源出力控制问题,提出了基于多能源数据网络动态特性及负荷跟踪性能约束的风、光、火打捆送出的送端电网功率优化控制模型。根据多种类的一次能源、能源转换及电能输出数据异构特性,建立考虑多电源节点数据测量采样间隔内一次能源不确定性的送端电网多能源异构数据网络模型;在此基础上,研究了基于送端电网负荷扰动下的一次能源输入不确定性的电能出力输出控制的动态误差优化方法,建立基于送端电网负荷跟踪性能优化的H_2/H_∞控制模型。以东北某送端电网数据及IEEE3机9节点模型为基础,建立基于可再生能源异构数据及不确定性的送端电网功率动态优化控制仿真模型。仿真分析表明,文章所提出的电源出力控制算法能够在提高对一次能源不确定性适应能力的同时,有效提升送端电网的负荷波动跟踪性能。     

基于多因素元件停运模型的电网失负荷计算

电网失负荷计算能反映电网事故的严重程度,是电网运行安全风险评估的重要内容。基于多因素对电网元件停运概率的影响,分析了电网元件停运概率的可修复失效模型、老化失效模型及天气相依的偶然失效模型三者之间的关系,采用并集的概念建立了电网元件停运概率模型,在此基础上提出了一种电网失负荷计算方法。以IEEE-RTS79系统为例,采用蒙特卡洛法对系统状态进行抽样,通过该失负荷算法计算出电网失负荷概率及失负荷量,验证了该种方法的有效性和可行性。     

基于反馈控制的智能化电网多目标协同调度模型

针对现有电网多目标调度模型未对智能化电网电源的能耗和出力情况进行分析而导致调度成本较高等问题,提出一种基于反馈控制的智能化电网多目标协同调度模型。优先分析智能化电网中电源的能源消耗和出力使用情况,利用反馈控制策略制定电网运行约束条件;同时,将最低经济成本和最小环境污染度作为目标函数,构建智能化电网多目标协同调度模型。采用改进粒子群算法对调度模型进行求解,最终获得最佳的协同调度方案。经实验测试,所提模型不仅能够有效降低调度成本,而且提升了环境污染系数,降低了对环境的影响程度。     

高受电比例受端电网的输电网网架结构优化技术研究

从保证电网安全的角度简要介绍了高受电比例受端电网的输电网网架结构需要具备的能力和满足的要求,对各电压等级电网在受端电网输电网网架结构中的定位与规划思路进行了梳理。考虑到在受端电网中存在着对受电能力影响显著的关键断面,提出了此类断面的优选指标和提升其受电能力的加强策略。考虑到受端电网在构建特高压环网的进程初期会出现与输电网网架结构密切相关的多级电磁环网问题,提出了电磁环网解环的基本原则。总结得出了高受电比例受端电网的各级输电网优化及协调发展的技术要求,并将其应用于江苏电网的远景输电网网架规划与优化,有效地提高了未来江苏电网乃至华东电网的受电能力和安全稳定运行裕度。     

适应电网需求的三峡水库汛期洪水资源利用研究

三峡水库汛期主要承担防洪任务,未完全将其高比例受电端实际需求纳入电站调度计划编制过程,导致电站出力方式与电网负荷侧需求不相契合,矛盾凸显。为此,以充分利用三峡水库汛期洪水资源、提高电站适应电网需求能力为切入点,提出一种防洪框架下适应电网需求的洪水资源利用运行方式,进而基于预泄能力约束法,以7d径流预见期为调度周期,研究构建汛期逐调度周期多目标滚动优化发电调度模型,并采用多目标动态规划方法求解。2018年三峡水库发电模拟调度表明,所提电站运行方式能够在保证防洪安全的前提下充分考虑电网需求,显著提升三峡电站发电效益,有效削减电站出力波动幅度,可为三峡水库汛期调度决策提供一定参考。     

基于混合遗传算法的电力系统源网协同调度

新形势下电力系统中源（指发电与负荷）网（指输电设备）间呈现日趋交织纠结的矛盾,传统的固定电网结构条件下发电跟踪负荷的经济调度面临挑战。由此,在经济调度原有条件的基础上,将电网输电支路状态纳入决策量,并计及电网拓扑连通性条件,提出了一种源网协同调度模型。该模型在协调的经济调度决策中纳入电网拓扑的合作作用,以在满足系统运行约束条件的基础上挖掘系统实现发电负荷功率平衡的协同能力。针对该模型,给出了遗传算法和线性规划内点法混合求解方法。最后,算例分析说明了所提方法的有效性     

考虑抽水蓄能及电网运营成本的源荷储协调优化调度

将需求侧响应与抽水蓄能电站纳入系统优化调度,借助需求侧管理与抽水蓄能电站对负荷分布的调控能力以达到提高风电消纳水平和降低电网运营费用的目的。以弃风总量最小和电网购电费用最低为优化目标,并考虑系统功率平衡、机组启停时间、爬坡能力、机组出力界限、系统备用等约束条件,构建含大规模风电的源荷储协调优化调度模型,将模型转化为混合整数问题并应用MOSEK优化软件对其进行求解。算例结果表明,借助需求侧管理与抽水蓄能电站的协作效应,系统对风电消纳能力将有所提高,电网购电费用亦进一步降低。     

双馈风电场VSC-HVDC系统接入弱电网的控制研究

由于大型并网风电场有功功率与无功功率的波动导致风电场并网母线及受端弱电网系统的电压和频率不稳定,提出用电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的电压与频率控制模型控制风电场并网母线的电压和频率。建立风电场经VSC-HVDC并入大电网的电力系统数学模型,详细设计VSC-HVDC的变流器WFVSC(风电场侧变流器)和GSVSC(电网侧变流器)控制环节,在电压和功率外环及电流内环双环控制的基础上,加入频率控制,以解决电网频率发生改变时,双馈变速风机无法对电网提供频率响应的问题。建立相同条件下高压交流(HVAC)并网的模型进行比较,仿真分析风电场风速波动和风电场出口端三相短路故障两种情况下的并网点(PCC)电压与频率变化,仿真结果验证了该控制模型的正确性和有效性。     

分布式多源储能模糊聚类集群协调优化模型

分布式多源储能系统是针对高渗透新能源电网能量供需平衡过程的电热多能源协调复合储能系统,具有布局分散、时域调节灵活性强的特点。为充分挖掘分布式多源储能系统运行的调节能力,文章提出分布式多源储能系统集群协调模型。首先,研究分布式多源储能系统调节特性以及调节能力量化方法,提出基于分布式多源储能系统节点调节能力的系统节点集群划分模型,将分布式多源储能系统划分为基于调节能力的若干子群落;然后,提出分布式多源储能系统集群协调调度方法,以提升新能源接纳能力,降低分布式多源储能系统运行成本;最后,采用我国北方某城市电网数据及电热联合系统数据进行仿真算例分析,验证文章所提方法的有效性。     

多类型电源提升风光电集群高效消纳的源网协调控制研究

随着新能源发电的快速发展,电网中相应的调峰配套设施明显不足,导致新能源发电送出消纳受阻,容易造成严重的电力浪费。在风电、光电、水电、火电等多类型电源发电特性的基础上,提出了一种基于多类型电源联合发电提升风光电集群高效消纳的优化调度模型,并且对比了不同电源组合对系统优化调度的影响。模型以甘肃地区的多类型电源能源基地作为研究对象,以经济效益最大化为目标,建立了一个混合整数线性化模型并在GAMS中进行求解。仿真结果表明,结合多类型电源联合发电调度能够促进新能源的高效消纳并且提高经济效益。为高比例新能源接入电网多类型电源联合协调优化调度提供了一种解决方案。