基于可再生能源不确定性的电力系统双侧备用容量优化

在全球能源互联网背景下,以风电为代表的新能源入网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,同时也对备用容量配置提出了更高的要求,为此提出以双侧备用成本期望最小为目标函数的备用容量优化模型。在考虑需求侧响应中的可中断负荷,以及风速预测偏差和负荷预测偏差等不确定性因素的基础上,建立了满足经济性和可靠性要求的备用容量配置原则。并基于蒙特卡罗随机模拟的遗传算法对改进10机测试系统进行了求解,经过算例求解得到考虑需求侧响应的备用容量优化决策的经济性更好。与以往传统的备用容量配置相比,双侧备用容量配置能够在系统整体内实现资源的优化分配,同时也可以提高风电消纳能力,实现电力系统安全性和经济性最优。     

计及风电备用容量与需求响应的多备用资源鲁棒优化

为缓解多重不确定性因素造成的系统运行与备用压力,提出了一种计及风电备用容量与需求侧响应的日前-日内两阶段多备用资源鲁棒优化模型。一方面,为充分发挥风电场与需求侧的备用容量,提高系统运行与备用的灵活性,分别对风电场备用与需求侧备用进行建模;另一方面,基于鲁棒优化模型对系统多种备用资源进行优化,保障电网在最恶劣运行工况下的安全可靠运行,提升了系统的鲁棒性。采用列和约束生成算法对两阶段鲁棒优化问题进行了求解。修改的IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,协同优化多种备用资源可以提升电力系统的运行灵活性,促进风电的消纳;同时,通过调节鲁棒模型中不确定性限值的大小,可以实现系统运行鲁棒性与经济性的平衡。     

采用二层优化的风电系统旋转备用容量分配研究

随着并网风电容量的加大,电力系统对旋转备用容量的需求也大量增加。基于二层规划理论,构建了含风电电力系统旋转备用容量的优化分配模型。模型分别以发电成本和备用成本最小为上层和下层优化目标.在备用成本中考虑了旋转备用容量的综合报价以及由风电不确定性所需要增加的旋转备用容量,对各台发电机发电和备用所担负的容量进行了优化分配,模型的分层结构较好地体现了发电调度和旋转备用调度的主辅关系。采用粒子群算法和单纯形法对模型进行求解,并通过算例分析说明所提出的模型和算法是有效的,对含风电系统的运行分析有一定的参考价值。     

基于外部成本内置法的备用市场竞价模型

针对多因素下多种备用资源的优化配置问题,提出基于外部成本内置法的备用市场竞价模型。以需求响应为机会成本,同时考虑容量事故的不确定性,采用风险管理方法建立发电侧备用需求曲线,实现需求侧与发电侧两类备用资源的协调。量化分析发电侧备用可靠性与碳排放因素的边际外部成本,并将该成本内置到发电侧备用的内部成本报价中,以所得边际综合成本作为竞价依据,进一步实现了发电侧备用资源的内部协调。最后,通过供需理论得到备用最优点。算例仿真结果证明所提方法能够从社会角度实现备用资源的优化配置,具有可靠性与碳减排激励作用。     

节能减排下发用电两侧主备用资源联合优化

发电侧和需求侧资源的优化配置不仅可提高系统运行的经济性,还可减少资源的浪费和污染物的排放,实现社会效益的最大化。根据需求侧可中断负荷可以参与系统备用的思想,考虑发电机组污染物排放费用,建立了一种基于最优潮流的主备用资源联合优化模型,研究了按发电机组停运确定系统最优备用容量以及可中断负荷参与系统备用对市场运行费用的影响。IEEE14节点算例表明,按发电机组停运确定系统备用容量减少了备用成本,优化了备用容量分布;可中断负荷参与备用虽然增加了系统备用成本,但减少了污染物排放费用,降低了系统总运行成本。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

风火联合系统不同备用模式的风险调度策略研究

电侧的需求响应以及蓄电设备运行灵活,可以作为虚拟备用资源,保障含风电等间歇性新能源发电的电力系统安全。为衡量虚拟备用资源给系统经济性和环保性的影响,分别建立传统火电备用和虚拟快速备用这2种含风电并网的电力调度模型。并考虑新能源输出功率、电力市场、机组参数等不确定因素给系统优化带来的风险,将区间两阶段随机优化模型与CVaR风险规避相结合,利用区间数、概率数对系统供给侧和需求侧的不确定因素与优化函数有效结合,同时体现决策者风险偏好。算例分析表明,此混合优化算法能够对含风电并网的电力系统不同旋转备用模式进行优化,权衡系统成本与系统风险。算例结果表明充分利用蓄电池、需求响应作为虚拟备用资源能有效降低系统成本和CO2排放。     

基于实时电价的大规模风电消纳机组组合和经济调度模型

基于需求响应消纳风电的积极效用,综合考虑不确定性调度决策的特点,分别建立了基于实时电价的考虑不确定性的风电消纳确定性和随机机组组合模型,并建立了经济调度模型评估2类机组组合决策的效果,还分析了网络约束的影响。基于PJM-5节点系统的算例分析表明,需求侧资源可以灵活部署响应风电出力变化,降低风电不确定性影响,提高风电接入系统的经济性、鲁棒性和风电利用效率。对随机机组组合而言,需求侧资源可以与机组协同优化满足多场景需求;对确定机组组合而言,需求侧资源则可以有效缓解其不确定性信息涵盖较少且备用决策未考虑网架结构造成机组备用无法全部释放等的问题,但确定机组组合对需求侧资源的容量和灵活性要求高于随机机组组合。     

大规模风电接入系统多时间尺度备用容量滚动修订模型

基于需求响应多时间尺度的特性,考虑新能源、负荷、发电机组等不确定的特点,建立了计及多时间尺度备用资源的日前–日内2小时–日内15分钟备用滚动优化模型。模型中突破性地全面考虑了不同时间尺度的激励型需求响应备用资源,以及慢机机组、快速启动机组、自动发电控制3种响应速度不同的发电侧备用资源。针对风电和负荷预测精度在日前–日内2小时–日内15分钟逐步提高的特点,建立了考虑不确定性的备用容量滚动优化模型将各时间尺度的需求侧资源与发电侧资源互动,使不同时间尺度下的备用资源参与到各级备用优化中,实现不同时间尺度的需求侧备用资源与发电侧备用资源的联合优化。最后基于PJM-5节点系统和国内某省级电网系统的算例验证了模型的有效性。     

含风电场的互联电力系统备用容量优化

针对风电并网所带来的电力系统备用容量需求增大的问题,提出了含风电场的互联电力系统备用容量优化模型。在机会约束规划的框架下,以互联系统备用容量最小为目标,综合考虑风电出力和负荷预测偏差、发电机组故障停运等不确定因素,建立了计及各子系统备用资源特点的机会约束模型,并量化了共享备用的容量和调用过程;采用基于Monte-Carlo 随机模拟的遗传算法对模型进行求解。算例分析结果表明,该方法能够在保证系统安全稳定的前提下,有效降低系统备用容量配置。     

计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略

高比例风电的接入和需求响应技术的应用对分布式架构下的多微电网系统有功功率动态平衡提出了更高的要求,有必要充分利用灵活性资源对系统进行协调调控.提出一种新颖的灵活性电池储备模型对多微电网系统灵活性备用容量进行评估,定义虚拟灵活性电池储备模型对风电场备用与需求响应负荷备用进行评估,充分挖掘其调频的潜在能力.在此基础上,基于一致性算法求解该模型下各微电网的功率分配,提出计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略,实现分布式架构下灵活性资源的协调优化.通过华东某地区实际数据验证了所提策略的有效性.算例结果表明,协调优化源-荷灵活性储备资源在保障风电消纳的同时,实现了分布式架构下系统的动态功率平衡.     

储能型风电场一次调频容量优化与风电功率协调分配

考虑到风电场与储能多方面的成本,提出了一种基于分层架构的风电与储能协同参与一次调频的容量优化方法及相应的风电功率协调分配方法。在系统规划层,基于多时间尺度模型,分析了全年风电场的运行特性和一次调频备用需求,通过机会约束规划配置储能容量,并通过对单个预测时段调频成本的优化,确定风电备用的最优减载率与储能调频最优出力;在风电场控制层,通过分布式控制将风电场减载需求按比例分配至不同风速的机组,无需集中控制器便实现了功率的协调分配。算例仿真结果表明所提方法能够在提高储能型风电场调频经济性的同时,使全风速工况的风机参与备用功率的协调分配。     

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力.然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量.为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法.采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解.基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析.结果 表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性.     

新电改背景下产业园区供电系统容量优化配置方法

产业园区作为新一轮电力体制改革的重要试点,利用分布式新能源发电来替代传统的集中式供电模式是其供电系统发展的重要趋势之一。开展了产业园区供电系统规划中分布式电源/储能系统优化配置问题的研究,重点研究了多能互补、源—储—荷协调互动和基于日前分时电价的需求侧响应对于容量优化配置方案的影响。为了表征多能互补特性,提出了分布式电源供电电量不足比和分布式电源供电不足小时数比两个指标。在需求侧响应建模时,针对利用电力需求弹性矩阵建模存在着电量转移不平衡及需求侧过度响应等问题,提出了改进的需求侧响应模型。在此基础上,建立了以总费用最小为优化目标的产业园区供电系统分布式电源/储能系统优化配置模型,并利用遗传算法与模式搜索算法相结合的组合型智能算法对优化配置模型进行求解,最后利用典型算例对提出的优化配置方法进行了分析验证。     

基于条件风险价值的含风电电力系统旋转备用效益研究

由于风电出力的波动性和间歇性,大规模风电并网使得旋转备用效益和风险的矛盾更加突出。考虑系统上、下旋转备用的容量成本和能量成本,以及因购买上旋转备用而减少的失负荷损失和因购买下旋转备用而减少的弃风损失,以期望旋转备用效益最大和系统损失的条件风险价值(CVaR)最小为两个目标,建立基于条件风险价值的含风电电力系统旋转备用效益-风险模型。采用蒙特卡罗法模拟实际负荷功率和风电出力的预测偏差,并改进多目标粒子群优化算法,用于求解得到期望旋转备用效益-风险有效前沿和日前旋转备用计划,以及不同可靠性水平、置信水平对期望旋转备用效益和风险的影响。最后,通过算例验证了该模型和算法的可行性。     

考虑激励型需求侧响应的电-气互联系统两阶段随机优化调度

电力和天然气网的耦合和互联,为风电等新能源的消纳提供了新方式。文章在考虑电转气(power to gas,P2G)设备和激励型需求响应(incentive demand response,IDR)的备用服务后,构建了电-气互联系统(integrated pow er and gas system,IPGS)带补偿两阶段随机优化调度模型。模型的决策目标包含基于风电预测出力的日前确定性调度经济成本,以及考虑实时风电场景的功率平衡补偿成本。同时计及激励型需求响应不确定性后,建立了需求响应经济补偿分段线性化模型。以IEEE 39节点电网和修改的比利时20节点天然气网组成的系统进行仿真,分析系统运行成本和天然气网的备用容量裕度,验证了所提模型的有效性。此外,进一步分析了激励型需求响应的响应概率对电-气互联系统经济调度的影响。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

考虑用户舒适度的蓄热式电采暖参与风电消纳的多目标优化

随着双碳目标的提出,大力发展新能源、降低碳排放将是未来能源发展的主线.由于新能源装机容量快速增长,电网消纳形势日趋严峻.为了消纳大规模风电的弃风功率来提升电网的调峰能力,文章提出了基于NSGA-Ⅲ算法和考虑用户舒适度的蓄热式电采暖参与风电消纳的多目标优化模型.首先,分析了蓄热式电采暖的工作特性及参与风电消纳的运行机理,...