基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础，没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇，建立电量消纳优先次序，以充分体现各电源的价值；然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数，分别考虑各电源簇的运行约束，建立电力系统中长期电力电量平衡模型，并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中，模型外层为电源多目标优化配置，采用多目标规划-几何模型（MODM-GMM）算法求解；模型内层为电源发电能力计算，采用逐步优化-增量动态规划（POA-SIDP）算法求解。最后，将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性，并有效利用系统内的可再生能源，促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。     

考虑风电消纳的电热联合系统多源协调优化运行

为解决中国"三北"地区风电消纳问题,从提升电力系统调节能力的角度出发,通过在供热侧配置储热、供电侧配置抽水蓄能,与常规机组共同参与电网优化调度,形成电热联合系统多源协调运行的调度模式。在研究电热负荷与风电出力分布特性的基础上,深入分析电热联合系统多源协调对风电消纳的影响机理,以风电消纳电量最大和系统运行成本最小为目标建立电热联合系统多源协调优化模型,并采用多目标和声搜索算法对模型进行求解。以6节点系统为例验证了模型的有效性,结果表明电热联合系统多源协调运行可有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平。     

基于负荷与风电出力场景集的运行备用动态调度方法

文章利用拉丁超立方抽样和同步回代缩减法得到了电力系统机组、负荷和风电出力的不确定性的场景集。基于失电量期望和弃风电量期望推导出上、下调备用需求与可靠性之间的量化关系,并作为发电调度的约束条件,建立系统运行费用最小、备用成本最低的机组出力和备用决策动态协调优化模型。最后利用IEEE-30节点系统进行仿真验证,结果表明文章方法在满足可靠性的前提下,得到每个时段的机组出力计划,并极大降低发电机可用备用容量,保证系统经济性。     

基于机会约束规划的分散式风电场优化规划

研究了分散式风电的多状态运行模式,提出了一种基于机会约束规划的分散式风电场多目标优化规划方法。基于风速与负荷的随机变化及常规发电机组运停的问题,构建了风电并网系统的多运行状态数学模型。以开发商净现值收益和电网节点静态电压稳定为目标函数,以节点最大接入容量、风电场最大装机容量和分散式风电极限穿透功率等因素为约束,构建了系统多目标规划数学模型。根据节点优选原则,确定分散式风电场拟接入节点;借助随机潮流计算方法,使用改进的GA算法对上述模型求解,以确定分散式风电场的规划容量与待接入节点的接入容量。基于IEEE14节点系统仿真结果表明,文章所提出的分散式风电场优化规划方法的有效性与正确性。     

含风电系统中正负旋转备用容量的最优分配

含风电系统采用配置旋转备用容量,即预留部分火电出力填补风电的间歇性出力和其他随机不确定性情况是保证系统供电平衡的方法。文章兼顾系统运行的经济性、可靠性两方面,构建旋转备用容量效益模型,考虑了正旋转备用容量成本费、负旋转备用容量发电收益以及系统配置旋转备用容量后电量不足期望值的明显减小等因素。利用等效电量函数描述火电和风电出力,通过随机生产模拟计算方法来优化旋转备用容量在投入运行的火电机组间的分配。仿真算例结果表明,文章的模型合理,为风电大规模并网运行提供可行性依据。     

考虑需求侧响应的风电并网系统旋转备用优化

随着新能源的快速发展,风电并网的规模逐渐扩大,由于风电出力的不确定性,风电消纳已成为新能源发展的主要挑战。考虑常规机组同时参与主辅市场,并融入需求侧资源可中断负荷及用电激励参与辅助服务市场,建立源荷协调的双层优化模型。上层模型以发电成本和弃风成本最小为优化目标,确定常规机组出力和风电计划出力;在上层优化结果基础上,下层针对常规机组调峰能力不足导致的弃风和失负荷情况,考虑用电激励和可中断负荷为备用资源,建立以发电侧旋转备用成本、用电激励成本、可中断负荷成本及失负荷损失和弃风损失的条件价值风险最小为目标的优化模型,得到旋转备用容量优化购买量。以修正的IEEE 6机30节点系统进行算例研究,仿真结果表明所建模型能有效提高系统经济性及风电消纳水平。     

风电弃风电量的计算方法与模型

在深入分析影响风电弃风因素的基础上,从调度运行层面上提出了基于逐小时电力平衡的计算方法。综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力平衡、以及输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了弃风电量的计算模型。以我国某风电大省为实际算例,计算2011年该省在接入不同风电容量下的弃风电量比例,验证了文中提出的计算方法和模型的优越性。     

低风速分散式风电并入配电网的双层电压优化模型

从规划和运行2个角度出发,提出一种针对低风速风电机组并入配电网的双层电压优化模型。上层模型计及低风速的波动性、负荷的随机性与用户行为特性,求解以网损、电压偏差、电压稳定性指标和分散式风电总投资为目标函数的多目标规划问题,同时利用Q-V曲线法获得静止无功补偿器(SVC)的最佳接入位置;下层模型建立基于模糊逻辑的低风速风电机组与SVC协调调压的无功控制策略。最后通过仿真验证所提方法不仅能够实现电压优化控制,而且能显著改善配电网的整体电压分布。     

基于机组调峰能力的电力系统风电接纳能力研究

为准确评估区域电力系统风电接纳能力,针对目前风电规划问题,给出一种新的计算方法。以整个时间区间上系统接纳风电电量和系统火电机组发电电量为规划指标,改变了传统风电规划主要着眼于最严峻条件下系统最大风电接纳容量的规划方法。在实际计算过程中,将系统接纳风电电量计算分两步实现,简化了模型求解过程。通过遗传算法得到任意时间区间上的系统投运机组组合,从而分析系统机组调峰能力极限。此外,将系统负荷与系统机组出力视为能量供需双方,在每个时序点上达到供需平衡,结合风资源信息计算系统可接纳风电电量及火电机组发电电量。根据实际区域电网负荷数据以及发电机组数据,经仿真计算表明,该规划方法能准确评估区域电力系统风电接纳水平,为风电装机规划提供技术参考。     

计及需求响应的区域电—气互联系统综合优化运行分析

针对区域电—气互联系统综合优化运行问题,研究了需求响应对系统经济安全运行的协调作用,首先通过分析激励型需求响应资源参与系统调度的原理,构造了反映负荷削减量-需求响应成本关系的多段式函数模型;然后结合以燃气发电机和天然气压缩机为耦合对象的区域电—气互联系统的调度运行特点,考虑系统安全约束,建立了计及需求响应的区域电—气互联系统综合优化运行模型,以实现综合系统的经济可靠运行;最后通过算例验证表明所提模型可行、有效,不仅可有效改善互联系统各子部分的运行稳定性,且保证了各部分的安全运行。     

基于改进径向移动算法的含风电场电力系统优化调度

为应对风电接入对电力系统稳定运行带来的影响,考虑风电高估低估成本、阀点效应、旋转备用约束和网络损耗等常需因素,建立计及风电不确定性的通用经济调度模型。为求解此模型,提出一种改进的径向移动算法(IRMO),该算法针对基本径向移动算法易陷入局部最优解的不足,一方面结合遗传算法中种群变异的思想,在迭代过程中随机对一部分粒子进行突变,改善种群多样性,使算法能够跳出局部最优;另一方面引入凹抛物线式的惯性权值非线性递减策略,以进一步增强算法中后期的搜索精度,更易找到全局最优解。最后对含风电场的电力系统进行算例分析和算法对比,验证模型的合理性以及IRMO的优越性。     

Optimal coordination of wind-hydro-thermal based on water complementing wind

The increasing integration of wind power into the existing power system demands for effective strategies to deal with wind intermittency and uncertainty. Relying solely on thermal power to cover wind uncertainty will sacrifice the operating efficiency and economy of thermal generators. In view of this, the adjustable hydropower is preferred for complementing wind fluctuation and uncertainty and the coordinated dispatch problem of wind-hydro-thermal power is established. Based on a newly designed water supplementing wind strategy, the original complex problem is decomposed into wind-hydro subproblem and thermal subproblem. A novel stochastic constraint related to wind power uncertainty is proposed and handled according to stochastic programming theory. By introducing the concept of expected breed rate and elitist preservation strategy, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is improved and combined with the exterior penalty function method for solving the complete optimization problem. Optimal generation scheduling schemes that can make full use of wind energy and ensure efficient and economic operating of thermal generators are obtained by the proposed approach. Meanwhile the coordinating operation of wind, hydro and thermal power under different water resources and wind penetrations respectively are revealed and discussed.     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

基于两级级联聚类的神经网络风电功率预测

对历史日及预测日的风速特性进行比较,提取综合相似程度高的历史日作为训练样本,对不同类别分别建立预测模型。采用两级级联的混合聚类算法实现相似数据的最优选择,并构建基于改进粒子群优化的小波神经网络模型预测风电功率。通过对中国西部某风电场的算例仿真,表明该方法能够有效识别样本数据的筛选,提高风电功率预测精度。     

计及风光不确定性的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度

针对中国西北地区新能源消纳问题,该文聚合风力发电、光伏发电、光热电站、电储能装置组成虚拟电厂（VPP）,提出一种基于鲁棒随机优化理论的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度策略。首先对风力发电、光伏发电、光热电站与电储能装置进行数学描述,在此基础上建立VPP多时间尺度优化调度模型。在日前调度层中,以VPP运行效益最大为目标,依据风光日前预测出力建立日前优化调度模型;在时前调度层中,以VPP运行成本最小为目标,根据风光时前预测出力建立时前调度修正模型。同时,为了衡量风电、光伏发电出力不确定性对系统的运行影响,建立VPP随机优化调度模型。仿真结果验证该模型可提高运行效益与新能源消纳能力。     

考虑供热系统热储能特性的电-热综合系统随机优化调度模型研究

热电联产机组、热泵等装置的应用促进了电-热综合系统间的耦合关系,为风电的消纳提供了新途径。文章考虑了供热系统热储能动态特性,采用多场景法模拟风电出力不确定性,搭建了电-热综合能源系统随机优化调度模型。首先,针对供热管道传输时延动态特性,研究分析了其储热能力;其次,以电-热综合能源系统购能费用最低为目标函数,以热网约束、电网约束为约束条件,提出了综合系统能量最优化调度方案;最后,在IEEE33节点和6节点热网上进行算例分析,验证了模型的有效性。     

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。     

风光互补独立供电系统的优化设计

在设计风光互补独立供电系统时,系统中需要优化的不仅有光伏电池和蓄电池的容量,还应该有风力发电机种类和容量以及光伏电池的倾角。优化目标为系统安装成本,约束条件为供电可靠性,其指标负载缺电率LP- SP需经仿真运行得到。本问题属于非线性整数规划,也是一个NP-hard问题。用包含精英策略的遗传算法优化,以自适应罚函数法处理约束。计算和验证表明本文采用的算法收敛,能同时优化风力发电机类型和容量、光伏电池的容量和倾角以及蓄电池的容量,并且计算效率高。     

计及风电条件风险价值的鲁棒柔性超前调度

提出一种考虑大规模风电并网的超前优化调度方法,引入风电条件风险价值来评估风电消纳风险。建立基于鲁棒优化的柔性超前调度模型,以平衡运行成本与风电条件风险价值。根据该模型,对AGC机组的基点功率、参与因子、柔性容量进行协同优化,还可得到各风电场输出功率的可容许区域。提出一种基于大M法和分解法的求解双线性规划模型的高效算法。所提模型及算法结合鲁棒优化与随机优化的优点,在保证计算效率的同时,可避免鲁棒优化的过度保守。仿真结果验证了所提模型及算法的有效性。     

多水库互联电力系统的随机最优化问题

本文提出一种求解多水库群并计及随机径流的互联电力系统长期优化调度的分解一协调新方法。具有m个水库和n个地区电网的联合电力系统被分解为m个水电子问题和N个地区火电子问题。每个水电子问题可采用二维随机动态规划求解。水火之间的协调是通过逐次修正对偶变量以达到电量平衡来解决。针对华中华东9个大型水库的互联电力系统进行了计算机程序设计、调试和计算。计算结果表明,本文提出的新算法是有效的。