考虑源荷不确定性的电热系统联合调度

针对风电和电热负荷不确定的问题,提出计及源荷不确定性的旋转备用容量的优化方法,建立考虑电热备用耦合影响的调度模型。在日前阶段,以能源与负荷的预测量制定机组的出力方案,风电由于其预测精度较低,利用Beta概率密度函数来拟合风电出力,从而确定风电的不确定性带来的旋转备用容量,利用机会约束规划来处理不确定问题;负荷有较高的预测精度,但其波动性较强,使用概率场景生成和削减的方法制定不同场景下负荷备用需求的调整量,以日运行成本最低建立目标函数,运用改进的粒子群算法在IEEE30节点系统上验证了所提模型的经济性和鲁棒性。     

坏场景集下含风电多源系统的改进鲁棒调度模型

针对不确定条件下含风电的多源电力系统运行的安全性与经济性的优化问题,提出基于坏场景集的改进鲁棒调度模型。首先采用坏场景集法来描述风电出力波动的随机性与恶劣性,然后基于现有的含平衡因子的均值-方差调度模型,针对其鲁棒度量提出改进,将预测风电出力场景下的调度成本纳入目标函数,建立包含风电、常规火电机组与储能系统的鲁棒调度模型,该模型兼顾系统经济性与抗风险性,并能给出可执行的调度方案。最后,通过对算例的仿真计算,对比分析所提改进模型与现有的均值-方差调度模型在经济性、鲁棒性及调度可行性方面的性能表现,验证该模型的优越性与可行性。所有仿真实验均由专业优化软件LINGO 15编程实现。     

提高风储发电经济性的双储能系统模型预测控制方法

储能系统可以有效降低风电规模化接入对电力系统造成的影响。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,单储能频繁充放电切换将影响储能电池的使用年限,降低经济性。因此,文中提出了一种双储能电池的模型预测控制方法。首先,建立双储能风力发电系统的数学模型,分析储能输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能出力最优和基于储能能量状态改变双储能出力约束的模型预测控制策略;最后,利用实际风场数据,与单一储能模型预测控制对比,仿真结果表明在相同储能容量和平滑效果下,所提方法显著地降低了储能充放电切换,延长储能使用周期,并通过分析储能运行成本的经济性,验证了所提方法的优越性。     

大规模风电接入下基于序数效用论的日前低碳调度决策模型

针对电力市场环境下含大规模风电系统的协调运行问题,提出了一种基于序数效用论的兼顾调度费用与碳排放量目标的调度决策方法,建立了大规模风电接入下日前调度决策的两阶段协调优化模型,该模型以序数效用论体现决策者在调度经济性与碳排放量之间的效用偏好,以多场景方法刻画风电出力的不确定性,采用允许适度弃风的系统综合效用最优的调度模式实现风电的合理消纳。最后通过算例应用验证了所提模型的有效性。     

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。     

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。     

含电池储能系统的电热联合系统风电接纳能力评估

为促进风电消纳,减少“弃风”,将电池储能系统（BESS）接入电热联合系统。为考虑风功率的不确定性,基于风功率预测误差的概率特性建立风功率场景概率模型。然后,建立包含BESS的电热联合系统风电接纳能力评估模型。模型具有系统运行成本最低和“弃风”电量最小2个不同维度优化目标,且目标优化之间可能存在冲突。为求解该模型,基于改进主要目标法将其转换为多个单目标优化问题,并采用GAMS中DICOPT求解器给出风电接纳能力评估模型的帕累托解集。基于帕累托解集,从接纳电量和接纳成本两方面对BESS接入后的电热联合系统风电接纳能力进行深入分析。最后进行仿真分析,验证了该文所提模型及求解算法的有效性。     

考虑风储多维运行边界的调峰资源优化配置模型

近年来,风储联合发电系统取得了一定的发展,但在网络约束下的储能系统储放范围与风电渗透率之间存在着制约的关系,导致原有调峰资源的配置方案会对储能系统的储放空间及运行效率产生一定的影响。为解决该问题,文章引入风储联合系统接入配网后的多维运行边界并将其转化为调峰资源优化配置过程中的约束条件,建立综合考虑风储容量与调峰资源经济性的优化配置模型并进行求解。仿真算例验证结果表明,文章提出的考虑风储多维运行边界下调峰优化配置模型可实现风电与储能利用最大化及调峰资源配置经济性最优。     

计及微网储能系统多尺度不确定性容量协调优化

微网系统中的分布式电源和负荷需求的随机问题促使微网储能容量决策成为一个研究的热点话题.本文提出了多时间尺度下微网系统中源-荷的随机性和预测出力偏差的不确定性的储能容量优化方法.利用该方法建立了系统能量平衡关系和鲁棒性经济协调指标,刻画出了储能系统容量优化方法和微网随机因子间的定量关系,并兼顾微网运行经济性的目标.结合分层理论建立了含分布式电源的微网储能容量的双层优化模型,并采用多目标粒子群算法对本文的优化模型进行求解.仿真结果表明,所提方法能够保证储能系统容量优化配置,同时能获得良好的经济效益.     

风电-储能联合日运行优化调度模型

以风电-储能联合运行的总收益最大为目标,建立了考虑联合出力惩罚约束的风电-储能联合日运行优化调度模型。通过引入辅助的连续变量和0-1变量及相关约束,将联合运行优化问题转化为混合整数线性规划问题,最后通过调用GAMS软件中的CPLEX对模型进行求解。并分别分析了不同场景下的风电场独立运行和风-储联合系统运行的经济性。算例结果表明,风电场和储能装置联合运行可降低风电出力波动对系统运行的影响,具有较好的经济性,同时验证了所建模型的合理性及方法的有效性。     

一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略

分布式可再生能源的大规模应用及并网给传统电网的规划及运行均带来了挑战及冲击。该文提出一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略。该方法首先基于Cholesky分解同时获得满足风电出力分布及风电场出力相关性的新能源出力抽样方法。然后,考虑新能源出力的不确定性,提出一种基于新能源多场景出力的概率规划模型。随后,基于该模型规模庞大、约束非线性特点,提出一种基于节点有功变化的部分线损计算策略。最后,在IEEE 33节点测试系统上进行了测试,证明了该方法的有效性。     

基于负荷参与的源荷互动调峰多目标优化方法

大规模风电并网后,外送通道狭窄以及常规电源调峰能力不足导致弃风问题严重,为此,需要寻求提高风电消纳能力的新途径。分析了高载能负荷、电热锅炉和电动汽车负荷的可调节特性,基于各类负荷的可调节能力,建立以消纳风电最大和系统运行成本最小的源荷互动调峰多目标优化模型,并采用改进遗传算法进行求解。通过算例验证了调峰优化方法的可行性与有效性。     

考虑大规模区外来电接入的输电网扩展规划方法

大规模区外来电将大量可再生能源馈入到受端电网,解决了用电资源与负荷发展不平衡的问题。提出了一种考虑大规模区外来电接入受端输电网的扩展规划方法。综合考虑可再生能源出力和负荷的不确定性,以线路投资成本、运行成本、弃能成本和失负荷成本之和最小为目标,建立了计及系统运行经济性的两阶段输电网随机规划模型。引入多参数规划方法,提出采用内嵌场景削减的改进Benders分解算法,将原问题分解成投资主问题和运行子问题,通过对大规模运行场景进行削减,以确保在最优投资决策下的电网规划方案。以改进后的Garver’s 6系统与河北某网500 kV及以上的实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

基于经济模型预测控制的多虚拟电厂两阶段协调优化调度

在考虑新能源出力具有不确定性的条件下,如何实现多虚拟电厂经济优化运行是当前研究的热点.本文提出了基于经济模型预测控制的多虚拟电厂日前日内两阶段协调优化调度方法.首先,建立了包括风电机组和燃气轮机的分布式电源模型及储能电池模型,设计了参与需求响应的可中断负荷模型;接着,以最大化多虚拟电厂收益为目标,基于改进经济模型预测控制,日前调度通过引入纳什最优决策来实现多虚拟电厂最优经济调度,其中,预测域长度根据风电预测误差自适应选取,以降低风电预测不确定性对调度模型的影响;进一步,计及经济性,设计了弥补日前功率偏差的日内实时反馈调度策略.算例分析表明,相较单虚拟电厂仅与大电网交易,多虚拟电厂联合运行总利润提高26.75％;相较定步长,自适应域步长下交易电量误差降低了78.28％,所提出的调度方案有效应对了不确定性风电出力,提高调度精度的同时实现了多虚拟电厂整体最优经济运行,由此验证了模型的正确性和可行性.     

针对风电波动抑制的电池储能SOC鲁棒优化模型

针对风电系统输出功率波动问题,研究了基于风电波动异常数据判断及波动幅度情景划分的,能够有效抑制风电波动的电池储能系统SOC鲁棒优化模型。研究电网调度需求、风电功率预测及风电波动数据特性,建立了风电波动异常数据鲁棒判别模型,为风电波动场景划分提供数据支持;研究不同风电波动幅度场景电池储能系统SOC适应性指标,建立了在不同风险容许度下的SOC鲁棒优化模型;研究基于风电波动数据及其对应的电池储能系统SOC历史数据的SOC鲁棒优化模型求解方法,建立了基于χ2散度函数的SOC鲁棒优化算法;根据风电出力波动及电池储能系统特性,建立了基于特定区域电网的电力系统仿真模型,并根据风电波动特性对电池储能系统SOC优化结果进行仿真分析。仿真结果表明,文章针对风电波动抑制建立的电池储能SOC鲁棒优化模型,对风电波动幅度具有明显的抑制效果,提升了电网运行稳定性。     

考虑调峰附加成本的新能源送出型电网电价动态优化模型

针对现货市场交易机制下新能源送出型电网风电不确定性对电网调峰附加成本影响,提出考虑调峰附加成本的电网电价动态优化模型,为火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源参与电网调峰提供灵活的电价信号,保障现货交易市场出清价格的准确性,同时提高各电力主体对新能源的消纳能力和系统碳减排能力。首先,以新能源送出型电网为基础,研究考虑风电不确定性的电网调峰需求量化方法,并建立火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源的调峰附加成本模型;其次,研究现货市场中各电力主体的竞价策略,考虑调峰附加成本交易机制,建立以最小化运行成本为目标的现货市场出清模型,并采用合作博弈算法对模型进行求解,计算新能源送出型电网各主体出清价格;最后,以东北某新能源送出型电网实际运行数据为例进行仿真验证,结果表明所提出的考虑调峰附加成本的电网价格动态优化模型能有效提升电网对新能源的消纳能力,保障电力现货市场的高效稳定运行。     

考虑CVaR的机组组合和多场景备用决策联合优化

  目的  为提高可再生能源消纳水平以及衡量其出力不确定性带来的风险,该文以特性各异电源互补协调调度作为提升系统运行经济性和促进可再生能源消纳的手段,并针对系统内可再生出力和负荷的波动性,引入条件风险价值（conditional value-at-risk,CVaR）理论,量化其不确定性对系统调度运行时产生的风险。  方法  利用多场景技术模拟系统不确定性,建立考虑条件风险价值（CVaR）的机组组合和多场景备用决策联合优化模型,将风险水平限制在可接受的前提下,追求系统运行成本最小。最后在通用代数建模系统（the general algebraic modeling system, GAMS）平台上编程,并调用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。  结果  仿真计算表明,不同类型电源的机组组合和备用决策能有效提高系统运行经济性、可靠性和可再生能源消纳水平。  结论  基于改进IEEE 24和某省实际电网的算例分析验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

可再生能源发电系统虚拟惯量动态控制仿真模型

针对可再生能源发电系统大规模接入电网后,因电网总惯量减小而导致小干扰稳定性能减弱的问题,提出了能够有效提高系统转动惯量的多可再生能源发电系统虚拟惯量动态鲁棒控制方法。文章研究了风电、光伏和储能系统虚拟惯量及其控制机理,建立多可再生能源发电系统的转子运动方程;研究基于多可再生能源发电系统转动惯量动态控制和电网小扰动稳定判别模型的系统稳定性鲁棒控制,建立可再生能源出力和负荷波动下的虚拟惯量动态鲁棒控制模型;基于ADPSS仿真平台,针对多可再生能源虚拟惯量动态控制模型,搭建了风电、光伏和储能与无穷大系统并联模型。对所建立虚拟惯量控制模型进行的仿真分析表明,该模型能够有效地提高多可再生能源发电系统接入条件下的电力系统稳定性。     

基于PEMFC-P2G与风光不确定的综合能源系统优化调度

以氢气为主要燃料的质子交换膜燃料电池是一种良好的清洁能源利用介质,为应对“双碳目标”的挑战,提出基于质子交换膜燃料电池与电转气（P2G）混合储能并考虑系统中风电、光伏出力不确定性因素的综合能源系统模型。首先,对膜燃料电池进行精细化建模分析;其次,对风电、光伏等新能源采取基于小波变换-神经网络的短期预测;最后,建立包含设备运行维护成本、实时电价政策的外购能源等经济成本以及碳惩罚成本的最小优化目标的混合整数线性规划模型,且以系统安全稳定运行为约束。某园区的算例分析结果表明,所提出的考虑新能源出力与PEMFC-P2G混合储能优化模型能有效降低运行成本、减少碳排放,具有良好的经济性与环保性。     

考虑源-荷发展不确定性的电网扩展规划模型

在城市电网的发展过程中,随着可再生能源及储能等可控负荷的大规模接入,系统内源-荷实时功率供需关系与未来容量发展的不确定性将会增加,导致可再生能源利用率降低,并给上级电网带来调峰压力。为解决这一问题,文章充分考虑源-荷发展不确定性对系统的影响,以总规划成本最小为目标,建立了基于多重不确定性的电网模糊扩展规划模型及其求解方法。通过仿真算例验证了所提模型可有效地提升电网规划的经济性。