考虑热网特性的电热联合系统辅助服务调度

针对传统的热电系统调度中，热电机组的“热电耦合”限制其调峰范围，导致弃风高发问题，分析了热电机组可参与辅助服务的调节容量，在目标函数中计及辅助服务调峰激励机制，构建考虑热网特性的热电调度模型，进而通过算例仿真，对比热网蓄热特性、传热特性和热力系统参数对于系统调节容量及风电消纳的影响，确定了不同热网特性下热电机组调峰成本变化，验证了所提模型可提高机组调峰和风电消纳的经济效益。     

冬季风电消纳的两种途径的节能分析

冬季北方地区风电等清洁能源消纳矛盾突出,热电联产机组运行容量占比高、受热负荷的约束调峰能力差是造成弃风、弃光的主要原因。在解决弃风、弃光等问题上,针对北方冬季风电消纳的两种途径,依据热力发电厂热经济性评价方法,对不同形式的机组、采取不同深度调峰的改造技术路线,进行了节能分析。提出了在发电侧纯凝机组应首先进行深度调峰、热电联产机组采取增设蓄热罐改造进行深度调峰,为风电等清洁能源让出发电空间;在用电侧对供热锅炉实施电锅炉改造,消纳剩余的风电,实现经济效益和社会效益的最大化。     

供热期调峰约束下电网弃风情况分析

在研究供热期电网弃风机理基础上,分析热电联产机组电热耦合关系,并建立考虑电力系统和热力系统约束的区域电网调度模型,定量分析风电渗透率、热负荷水平及电负荷水平对弃风影响。算例使用CPLEX优化软件求解,结果表明:供热期负荷低谷时段,热电联产机组调峰容量为额定容量的20%,严重挤压风电上网空间,导致大量弃风;热电联产机组热负荷水平由额定容量的68.3%下降到52.4%,可减少30%弃风。     

基于热电联产运行模式的光热发电调峰策略

针对中国"三北"地区冬季供暖期因热电机组"以热定电"运行约束,导致系统调峰能力不足而造成的大量弃风问题提出一种基于热电联产运行模式的光热电站调峰策略。该文首先分析光热电站辅助供热后热电机组电热特性及其调峰能力变化情况,然后根据不同时段的负荷特性及热电机组运行状况制定出基于热电联产运行模式的光热电站在各时段的运行策略,在此基础上建立含光热电站、热电机组、纯凝机组、风电场的电力系统电热综合调峰优化模型。与传统模型相比,新模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、光热电站运行约束等。仿真结果表明基于热电联产运行模式的光热电站,通过辅助供热不但可有效提高电网的风电消纳水平,同时可避免运行成本较高的纯凝式机组频繁调节,提高系统运行的经济性。     

基于热网储热特性的电-热系统联合经济调度

针对含高比例热电机组的电力系统如何提高调峰能力并减少弃风问题,以最小弃风电量为目标,提出一种基于热网储热特性的电-热系统联合调度策略,构建电-热系统联合经济调度模型。热网具有储热特性,通过对热网蓄放热进行有序地调控,在短时间内调整热电机组供热量改变机组发电水平,降低供热和发电的耦合程度,能够保证热需求的同时提高机组的调峰能力。采用改进的粒子群算法对所提模型进行求解,仿真结果表明所提策略可有效提高系统风电消纳水平,减少弃风量。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题，从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发，文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系，并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例，对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明，所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

利用热网及建筑物储热的热电联产机组深度调峰能力分析

利用热网及建筑物储热特性实施的"热电解耦"运行方式,是加深热电机组调峰深度的有效途径;考虑热网及建筑物储热后,研究热电机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力,对电网负荷调度及电厂运行具有重要意义。采用机组变工况模型、热网及建筑物换热模型,以某310 MW直接空冷热电联产机组为研究对象,分析了供热期内机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力。结果表明:利用热网及建筑物储热实施调峰,根据供热面积不同,其调峰能力可增加20～35 MW;相同供热面积下,机组深度调峰能力随室外温度变化相差较小。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。     

基于采暖需求侧管理的风电机组节能调度

基于智能电网技术提出将某省级电网热电联产机组远程调度系统和针对终端采暖负荷的远程控制系统相结合的新方法,利用空调热泵分担部分传统散热器采暖负荷,减少采暖热水负荷和增加采暖电力负荷,调节热网总采暖热水负荷和电网总电力负荷的比例。通过改变负荷约束条件进行采暖需求侧管理,在热电联产机组和风力发电机组之间实现新的最优化负荷分配。通过建立数学模型,模拟计算了所提出方法对热泵空调的采暖制热性能COP值的要求及其对应的节能效益。结果表明在我国北方地区冬季采暖期电网负荷低谷时间段,该方法可有效增加风电机组的并网发电容量,可避免风电机组因电网调峰而被迫停机弃风。     

基于供热网络热惯性的风电消纳能力评估

在传统的热电联产调度中，电功率和热功率之间的平衡关系时刻受到限制，导致系统调峰能力下降、弃风率过高。基于此，考虑了区域供热网络（DHN）的实际物理模型，利用DHN的热惯性进行蓄热，用于提高热电联产（CHP）机组的运行灵活性。该文构建了供热网络的热惯性模型，并引入供、回水时滞性来描述热水在网络中的传输时延，以系统运行成本及弃风量最小为目标函数，考虑了系统常规约束和热力系统模型约束，建立了包含风电机组、火电机组、热电联产机组和热惯性的电-热综合系统优化模型。结果表明，所提模型不仅可以减小系统弃风率，还可以获得热源处优化后的供水和回水温度。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于极限场景集的多类型能源鲁棒调度模型

风电、光伏发电等间歇性新能源的并网给电网发电调度提出了新要求。新能源消纳主要依赖于可控机组的旋转备用容量,但足以保证系统安全的备用量不易精确获取。对此,采用场景法描述新能源出力的不确定性,建立了基于极限场景集的日前鲁棒调度模型。该模型考虑新能源在波动范围内的所有出力情况,使得调度计划在取得经济最优的同时也能保证电网的安全性。为使模型具有普遍适用性,该模型考虑了水、火、风、气、光、核、抽水蓄能的多种类型能源。最后,结合某省级电网实例,证明了本文方法在经济性和安全性上的优势。研究成果可为新能源并网发电调度提供参考。     

计及不确定性的多类型发电机组联合调度优化模型

为了促进可再生能源并网,解决可再生能源机组在内的多类型发电机组联合优化调度问题,引入全额收购可再生能源发电,由火电机组提供备用、允许适度弃风,由火电机组提供备用以及水火机组联合提供备用的可再生能源发电三种不同方案。首先构建了涵盖风、光伏、水力机组的可再生能源机组发电处理模型;再结合设定的三种方案组建了多类型发电机组节能调度优化模型;最后,基于基础数据,得出该节能调度优化模型的发电系统总煤耗、备用煤耗、系统发电成本、启停成本、弃风量及弃水量等关键指标的优化效果,对多类型发电机组联合调度优化具有一定的指导意义。     

储能系统协同常规机组调峰控制策略研究

大规模风电并网会引起电力系统调峰能力不足,造成火电机组频繁启停或弃风。文章利用电池储能充放电灵活、可补充常规机组调峰能力不足的特性,提出了AGC机组、NON-AGC机组与储能系统间的协调控制策略。该策略引入了改进调度时间级,实现储能与常规机组时间协调配合;以AGC机组与NON-AGC机组的协调机制为基础,建立了AGC机组向NON-AGC机组与电池储能的转移功率模型。根据前一时刻机组的输出功率,计算出机组的调节余量实现电池储能参与系统调峰。实际系统算例分析结果表明,所提控制策略的可行性和有效性。     

风电和抽水蓄能电站参与下的机组组合优化问题研究

为研究风电并网环境下考虑抽水蓄能电站在内的机组组合问题及系统最优调度策略,从系统角度出发,以运行成本最小化建立目标函数,结合各类电源的技术特性和系统的运行实际建立约束条件,并利用混合整数算法对模型进行优化计算。通过10机组系统的算例分析,得出常规火电机组、风电以及抽水蓄能电站的最优调度策略。运行结果表明,抽水蓄能电站参与系统运行有提高风电并网水平、减少火电机组的燃料成本和启停成本、可使电网负荷曲线趋于平稳三方面的效益。     

计及风、光消纳的风电-光伏-光热互补发电二层优化调度

以风电、光伏、光热构成新能源互补发电模式,计及风、光资源消纳,建立将高载能负荷作为可调度资源参与新能源互补发电系统的二层优化调度模型,采用NSGA-Ⅱ和二进制粒子群算法求解模型。上层优化模型以互补系统输出功率波动最小和并网效益最大为优化指标确定各机组的出力,并且计算出弃风弃光量。在此基础上,下层优化模型针对上层优化模型造成的弃风弃光量,选取能够有效消纳风、光的高载能负荷参与电网调度。最后,以甘肃地区实际数据为例,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,光热电站的参与增加了44.3%的经济效益,减小了65.8%的输出功率波动,高载能负荷的参与减小了86.3%的弃风弃光量。     

基于峰谷分时电价的虚拟电厂日前申报及运行优化

鉴于分布式能源的出力性质为间歇性和波动性,影响电网安全高效运行,而虚拟电厂可解决此问题。对虚拟电厂进行申报-调度两阶段建模,以包含分布式电源(光电、风电和燃气轮机)和储能系统(储能电池)两大类分布式能源的虚拟电厂为例,基于光照强度及风速等不确定因素,研究峰谷分时电价下日前市场虚拟电厂的出力申报和运行调度策略并利用风险价值模型进行风险管理。结果表明,申报出力时,当电价激励足够高时储能电池方会参与出力,成功起到削峰填谷的作用;运行调度时,平衡出力偏差方面,储能电池发挥主要作用,且虚拟电厂运行调度策略具有一定的经济效益。     

电网安全和调度公平性的新能源发电计划研究

  目的  随着风电场、光伏电站不断并网,地区电网网架结构发展跟不上新能源机组容量的增长速度,多能源混合的特点以及断面分层的特征给日前发电计划制定带来困难,为此提出一种考虑断面安全约束和调度公平性的多层次多能源日前发电计划方法。  方法  一是深度优先搜索越限断面,二是提出基于信息熵的出力受限分配策略,利用经济学领域中信息熵的概念指导评价调度公平性的量化指标,构造一种公平性计算方法。  结果  在保证断面潮流接近稳定极限的情况下,合理公平进行各个电厂的有功功率分配,实现电网安全稳定运行条件下的风光资源充分利用。  结论  通过某地区电网实际算例进行验证,该方法可以解决目前新能源发电计划制定存在的问题,具有很好的实际应用价值。     

超导储能对并网型风电场运行性能影响的仿真分析

采用超导储能(SMES)可以改善风电场并网运行的稳定性,针对风电系统中出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用超导储能安装点的电压偏差信号作为超导储能有功控制器的控制策略。为了验证这种策略的有效性,建立了风电机组和超导储能装置的数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。仿真结果表明,采用该控制策略不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。