应对海平面上升问题的城市土地利用格局 脆弱性多情景模拟评估及应对策略

全球气候变化引发的海平面上升对沿海区域的环境和社会经济发展造成巨大破坏。以珠三角广州南沙为研究区域,基于传统、自然增长和规划控制3种土地利用格局预设发展情景,采用PLUS(Patch-generating Land Use Simulation Model)模型模拟各情景下的未来土地利用格局。同时,针对近期(2030年)、中期(2050年)和远期(2100年)3种不同海平面上升叠加风暴潮风险下的土地利用格局脆弱性开展多情景定量化评估,并提出应对策略。结果显示：1)3种土地利用格局发展情景中,传统格局情景能够最有效地应对或缓解海平面上升和风暴潮灾害风险,而自然增长情景应对未来海岸灾害的能力最弱;2)从不同土地利用类型的脆弱性程度来看,城镇建设用地的综合脆弱性最高,而村庄建设用地的综合脆弱性最低;3)根据不同发展情景及灾害风险应采用综合防御、适应及撤退等多种应对策略。综合考虑了未来土地利用格局的多种变化情景、灾害风险及应对策略,能够为滨海城市应对未来海岸灾害的适应性规划提供决策参考。     

基于净负荷分步建模的旋转备用优化确定风险分析方法

由于采用净负荷预测误差模型描述风电和负荷共同预测误差,优化系统旋转备用配置的多场景概率风险分析方法尚难以全面考虑风电的不确定性,如从网络安全和经济性方面必须考虑的弃风因素以及风电功率预测误差存在的非正态分布情况。为此,基于分步建模的策略改进多场景概率风险分析方法中净负荷预测误差模型,使其在计算系统失负荷风险时能够计及弃风和考虑不同类型概率分布的风电功率预测误差,并将弃风惩罚成本引入机组组合优化模型的目标函数中,以实现风电功率的合理消纳和系统旋转备用的优化确定。采用混合整数线性规划方法,对含风电场的IEEE-RTS 26机测试系统进行仿真分析,验证了改进模型的有效性。     

基于单机最优功率曲线拟合的多场景风电功率预测方法

风的时变和间歇性制约风电与负荷的实时能量平衡,准确的功率预测有助于风能成为可调度能源。针对风电不确定性问题,提出了基于单机最优功率曲线拟合的多计算流体力学(CFD)场景风电功率预测方法。首先,离散求解大气物理运动方程,并建立能反映风电场流体分布的CFD加速比矩阵。其次,针对风轮旋转尾流效应,提出了参考风轮推力系数的自由与带有激盘模型流场的变权重CFD组合预测。最后,提出了一种利用经过尾流修正风电机组自身风速计数据的迭代风电功率曲线拟合方法,以贡献率为判断指标,迭代剔除坏点并拟合单机最优功率曲线。实际算例结果证明所提方法可以有效提高功率曲线拟合和预测精确度。     

充放储一体站并网的多级阶梯电压控制分区方法

针对电动汽车充放储一体站并网带来的电压问题以及电压控制分区方法的不足,提出一种一体站并网的多级阶梯电压控制分区方法。在定义无功源控制的电气距离和评价分区质量的加权社团结构(community structure,CS)多目标模块度指标的基础上,多级阶梯电压控制分区方法分降维聚类、分裂凝聚、还原调整3级进行最优分区。在分区中结合电网运行状态,对一体站功能行为进行多场景优化,根据场景概率计算无功期望。算例采用 IEEE39节点系统对一体站并网进行电压控制分区,验证了方法的合理性和正定性,反映出一体站并网对分区带来的影响;同时采用 IEEE118节点系统进行电压控制分区,验证了方法应用在大系统中的合理性和高效性。     

考虑风电的电力联营市场日前出清模型

大规模风电并网对电力市场的运行提出了诸多挑战。文中分析了风电不确定性对日前市场的影响,提出了一种考虑风电的电力联营市场的日前出清模型。相比于传统出清模型而言,所提出的模型借鉴"事后电价"思想,根据概率性风电功率预测的结果生成多场景模型,模拟描述风电的随机性,考虑实际运行中电价不确定性所造成的风险;同时,考虑了发电计划的调节需求和火电机组的调节能力,兼顾系统运行的经济性和安全性。IEEE-RTS 1979算例分析表明,采用所提出的模型进行风电出清能够保障负荷供应,降低系统生产成本。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。     

计及源-荷预测不确定性的微电网双级随机优化调度

风光储微电网接入高渗透率的可再生能源对其经济运行构成了巨大的挑战。针对这一问题,提出了计及源-荷预测不确定性的微电网双级调度策略。在日前调度阶段,以多场景下的期望运行成本最低为优化目标,构建了基于多场景技术的随机优化调度模型。利用场景分析法对日前风电、光伏和负荷预测进行场景分析;建立了多场景下含不确定变量的功率平衡方程,并将其松弛为不等式后作为一个随机事件使其以较高的概率满足机会约束;此外,用机会约束规划构建了旋转备用容量的可靠性约束模型,使微电网在一定的置信水平下满足系统的可靠运行。在日内调度阶段,提出了结合自适应小波包算法的日内滚动调度模型。利用自适应小波包算法动态提取每一控制周期内超短期预测数据与日前调度计划之间的功率偏差,并由蓄电池、超级电容器和主网供电共同平抑。     

计及综合需求响应的电热集成系统优化运行

针对我国“三北”地区供暖季弃风严重问题,提出一种计及综合需求响应（CDR）的电热集成系统（IETS）优化调度策略。基于电量电价弹性矩阵构建实时电价需求响应模型以引导用户错峰时移用电;考虑到热用户对供热温度感知的模糊性,将其作为热能需求响应参与调度,分析并阐述电热需求响应促进风电消纳的机理;通过多场景分析刻画新能源预测的不确定性,计及系统安全运行约束,以系统总运行成本最小优化求解日前调度决策与旋转备用容量安排。最后,通过典型算例对比不同模式下的调度策略,验证了提出的计及CDR的优化调度策略能够开阔风电上网空间和提高系统的经济性。     

考虑配电网静态电压稳定性的微电网优化配置

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静态电压稳定性和运行经济性为目标研究微电网系统的定容选址问题。采用基于K-means++方法的多场景技术处理可再生能源出力不确定性问题,针对配电网不同地区的可再生能源出力特点,计算出风光储三种装置不同的最佳容量配置比例。对平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)算法进行改进,利用Tent映射产生的混沌序列代替随机生成的初始种群,根据拥挤度和非支配排序实现多目标问题寻优。最后,在由三种地形组成的IEEE 33节点系统和PG&E-69系统中验证了所提模型和算法的有效性。     

含电—热—气—冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度

针对当前区域综合能源系统(RIES)研究中未详细考虑含电—热—气—冷子系统(PHGCS)协调运行效果的现状,研究计及能源子系统关键特征变量的RIES多场景优化问题。首先,基于能源集线器概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配建模及分析,分别建立RIES中PHGCS数学模型。然后,提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式,建立在不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的优化分析模型。其次,采用峰谷分时电价机制对RIES整体和分时段性能指标、子系统及耦合环节关键特征变量进行综合分析。最后,通过算例验证了该模型与优化方法的合理性和有效性。