含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度

冷热电联供型微网(CCHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系、可再生能源的消纳和负荷波动的平抑给其优化运行带来了挑战。文中提出含冰蓄冷空调的CCHP-MG多时间尺度优化调度模型,研究冰蓄冷空调的不同运行方式对优化调度的影响。日前计划中通过多场景描述可再生能源的不确定性,侧重于一个运行优化周期内CCHP-MG的经济运行;日内调度基于日前计划方案,根据冷热电在不同时间尺度上的相关性和互补性,提出考虑冷热负荷变化的双层滚动优化平抑模型,求解各联供设备的调整出力。仿真结果表明:冰蓄冷空调的运行方式关系到CCHP-MG的综合效益的提高;多时间尺度优化调度模型不仅可以满足用户的冷、热、电能的需求,还能有效平抑日内阶段供需侧随机性波动,实现CCHP-MG经济及稳定运行。行带来了挑战。文中提出含冰蓄冷空调的CCHP-MG多时间尺度优化调度模型,研究冰蓄冷空调的不同运行方式对优化调度的影响。日前计划中通过多场景描述可再生能源的不确定性,侧重于一个运行优化周期内CCHP-MG的经济运行;日内调度基于日前计划方案,根据冷热电在不同时间尺度上的相关性和互补性,提出考虑冷热负荷变化的双层滚动优化平抑模型,求解各联供设备的调整出力。仿真结果表明:冰蓄冷空调的运行方式关系到CCHP-MG的综合效益的提高;多时间尺度优化调度模型不仅可以满足用户的冷、热、电能的需求,还能有效平抑日内阶段供需侧随机性波动,实现CCHP-MG经济及稳定运行。     

考虑短时灵活性需求及资源调用成本的灵活性资源优化调度

灵活性是电力系统的固有属性,是衡量电力系统应对不确定性能力的重要指标。在电力系统灵活性概念的基础上,针对电力系统灵活性需求,提出电力系统灵活性资源优化方法;利用灵活性需求的时间尺度和方向性的两大特点,总结了电力系统灵活性资源分类原则,形成不同时间尺度和方向下的灵活性资源集合;根据灵活性资源的特点及分析,确定了灵活性资源响应灵活性需求的成本,在考虑灵活性约束的前提下,建立了灵活性资源优化模型。多时间尺度下的算例证明了该模型的有效性,是对传统优化过程的很好补充。     

基于系统灵活性的日前高比例可再生能源消纳分析

可再生能源的并网容量逐年扩大,高比例可再生能源接入系统后将对电力系统的运行稳定性带来挑战,故应研究高比例可再生能源并网后的优化调度方法。首先分析了系统的灵活性资源调用成本,其次构建了考虑灵活性资源响应的可再生能源消纳动态优化调度模型,并采用动态最优潮流算法求解,通过考虑源-网-荷-储等多种灵活性资源,研究高比例可再生能源并网后的系统调度运行情况。最后,通过IEEE 39 节点系统对提出的优化调度方法进行了验证和测算。算例结果表明通过电力系统中的灵活性资源响应,可以提高可再生能源的消纳电量,并降低系统的失负荷风险,提高电力系统的安全运行水平。     

计及灵活性供需匹配的耦合系统优化配置模型

可再生能源与火电机组在同一并网点对外形成耦合系统的场景在东北地区普遍存在。在该场景下，考虑可再生能源和火电机组作为统一的运营整体进行优化配置是实现系统经济运行的关键。本文针对耦合系统中可再生能源接入的波动性和负荷的不确定性，提出一种考虑系统内灵活性供需匹配的优化配置模型。首先，为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力，根据耦合系统内的灵活性需求和灵活性供给匹配程度，建立灵活性供需匹配指标；其次，以耦合系统综合收益最优为目标，以灵活性供需匹配指标为约束，建立耦合系统优化配置模型；最后以东北地区某局域电网为例进行仿真分析，证明在耦合系统优化配置中考虑一定的灵活性供需匹配，在实现系统经济运行的基础上，可进一步提高系统配置的有效性和合理性。     

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。     

基于两阶段随机优化建模的新能源电网灵活性资源边际成本构成的机理分析

针对大规模可再生能源并网给电力系统安全稳定运行造成的影响,考虑纳入燃气轮机储能等灵活性资源共同调节风电的波动性,构建了机组出力和备用容量联合优化的两阶段发电调度随机规划模型,并计及常规火电机组的多运行状态约束。然后,以模型中两阶段功率平衡约束对应的拉格朗日乘子分别作为日前和实时电价,从模型角度探究了边际成本构成机理。从灵活性资源供应的紧缺程度和灵活性资源需求的旺盛程度两个方面剖析灵活性资源的供需匹配对于系统边际电价的深层影响机理。算例结果说明了灵活性资源在应对风电不确定性和抑制尖峰电价的有效性,同时说明了多时间尺度的爬坡约束耦合、日前备用与实时出力调整量的耦合对于系统边际电价的影响。     

考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度

为应对多能源电力系统中可再生能源带来的运行的不确定性以及系统灵活性不足对可再生能源消纳和系统安全运行的影响,提出一种考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度方法.首先,从电源灵活性供需平衡的角度,对含风光水火蓄的多能源电力系统的灵活性进行量化分析.其次,基于灵活性裕度指标,计及电力系统运行约束,建立以可再生能...     

计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化

在“双碳”背景下,充分利用氢能和各类需求侧资源是实现电力系统低碳运行的重要手段。为此,提出了一种计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化调度策略。首先,为提升氢能的利用效率,构建了含制氢、用氢、储氢以及燃气混氢的氢能多环节利用模型。其次,为挖掘需求侧资源在不同时间尺度下的响应能力,分析了需求侧资源的响应特性,建立了多时间尺度下的混合需求响应模型。然后,为了提升系统的低碳特性,将绿证交易机制和碳交易机制同时引入进综合能源系统优化模型中,以降低系统碳排放量,并降低系统的源、荷不确定性,构建了含日前、日内、实时阶段的综合能源系统多时间尺度低碳优化模型。最后,仿真结果表明,相比传统调度模型,考虑氢能多环节利用模型后,系统总成本和碳排放量分别降低了6.59%和5.56%,并且混合需求响应模型可分别降低购电、购气功率波动率2.64%和5.56%,验证了混合需求响应对系统功率波动的平抑作用。     

计及云边协同的园区综合能源系统双层能量优化

深入挖掘园区综合能源系统内部多能耦合利用以及综合需求响应潜力,对系统内灵活性资源进行储能化建模,并将虚拟储能资源按照参与优化调度的时间尺度进行划分,提出了日前、日内2个阶段的园区综合能源系统优化调度方法,在日前阶段建立了热电协同优化模型,在日内阶段基于日前调度结果建立了电功率快速调整模型。进一步地,为充分发挥综合能源系统中各园区资源的时空互补优势,从多时间尺度、多主体角度提出适用于实时阶段的计及云边协同的综合能源系统双层能量优化方法。基于各园区可再生能源发电和电负荷的最新预测结果,在能量管理云平台建立了满足系统整体运行经济性目标的实时能量优化模型,在边缘控制器利用模型预测控制方法建立了以日内优化结果为参考值的精细化调控模型,并采用交替方向乘子法求解,以实现园区自身利益与综合能源系统总体效益的均衡。仿真结果表明,通过园区间联络线的传输功率协调以及电储能、动态可控负荷的辅助调用,可有效平抑可再生能源出力和电负荷需求的实时波动,提高系统整体运行调控的鲁棒性与有效性。     

计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略

能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统（HEH-IES）具有重要意义。为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方法。首先,分析电制氢（P2H）两阶段运行过程与电氢耦合单元运行特性,对氢能的用能过程与设备进行精细化建模;其次,计及多元储能与综合需求响应提出了日前-日内两阶段多时间尺度优化策略,日前阶段充分考虑能源系统的不确定性,构建数据驱动的分布鲁棒优化（DRO）模型,日内阶段遵从日前计划,考虑多能流在灵活性调节时间尺度上的差异,通过多时间尺度的滚动优化降低功率波动的影响;最后,仿真算例证明了所提模型与策略对提升IES的运行灵活性具有积极作用。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

基于扩展序列运算的含不确定性需求响应电力系统优化调度

未来高比例可再生能源的随机性给电力系统运行带来了前所未有的挑战,灵活性资源的不足限制了可再生能源的发展,柔性负荷可作为一种灵活性资源参与电力系统的调峰和备用。文中根据响应机制的不同,将柔性负荷分为激励型负荷和价格型负荷两种。基于扩展概率性序列运算理论,分别建立表征激励型负荷和价格型负荷响应不确定性的概率模型,表征风电出力不确定性的概率模型也随之建立。在此基础上,以应对风电波动性和随机性为背景,基于风险约束和风险成本理论,构建了同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统日前优化调度模型。针对构建的随机优化问题,文中通过序列运算对机会约束条件进行转化,将其转化为一个约束条件为线性的确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性,并分析了序列运算应用于不确定性问题的实用价值。     

考虑设备变工况特性和灵活性供需匹配的园区综合能源系统优化配置模型

在综合能源系统中,建立合理有效的优化配置模型是实现系统经济运行和多能源供需平衡的关键。针对园区综合能源系统,提出一种考虑设备变工况特性和系统灵活性供需匹配的优化配置模型。考虑系统中设备能效的不确定性,建立其受多因素影响的变工况特性模型;为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力,提出灵活性供需匹配指标;以系统配置成本最优为目标、灵活性供需匹配指标为约束,建立园区综合能源系统优化配置模型。最后,以北方某园区为例进行仿真分析,结果表明在系统优化配置中考虑设备的变工况特性和灵活性供需匹配程度,可进一步提高系统配置的科学性和合理性。     

考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度

针对风光等不确定性电源并网后对电力系统带来不确定性的影响,并引起了大量弃风弃光弃水的问题,以提高可再生能源消纳能力为目标,提出一种考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度方法。首先,对电源的灵活性供给与灵活性需求进行量化分析;其次,从提升系统可再生能源消纳和节能的角度考虑,对系统的互补目标性、互补需求性分别进行分析;再次,基于互补指标和灵活性裕度约束,建立以可再生能源消纳量最大为目标的多能源电力系统互补协调分层优化调度模型;然后,提出基于互补性指标和各能源灵活性约束的分层求解策略;最后,基于西北某省实测数据进行实例分析,证明了所提调度方法和求解策略正确、有效。     

考虑多能负荷波动实时平衡的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化影响反馈至调度模块;对系统内热/冷负荷端口进行能流分析,通过监测供回水压、水温等数据,快速响应热/冷负荷波动,并在实时调度中调整机组出力;建立日前、日内、实时三阶段优化调度模型,提出基于多能负荷波动快速响应的综合能源系统多时间尺度优化调度方法。以中国南方某城市综合能源系统冬季运行模式为例进行数值分析。结果表明,所提方法对计划性负荷调整及突发小幅负荷波动均有良好效果,能有效提升系统供能收益和用户的用能舒适度。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。     

计及灵活性的孤岛型微电网多目标日前优化调度方法

在孤岛型微电网中,风光等可再生能源具有间歇性和波动性,制定合理的日前调度计划可提高系统应对不确定性的能力。为此,基于日前调度计划,考虑经济性、灵活性和需求响应,提出灵活性不足率指标,通过平移负荷保证各时段具有较充足的灵活性裕度。以灵活性不足率最低和运行费用最优为目标,建立孤岛型微电网日前优化调度模型。应用多目标粒子群优化算法求解,得到日前调度计划的Pareto最优解集。以某孤岛型微电网为例的仿真结果表明,采用所提方法制定日前调度计划,可提高系统应对不确定性的能力,减小经济损失。     

基于主从博弈和混合需求响应的能量枢纽多时间尺度优化调度策略

针对综合能源系统中多市场主体利益诉求不同以及源、荷不确定性造成的系统波动问题,提出了基于主从博弈和混合需求响应的能源枢纽（EH）多时间尺度优化调度策略。为有效评估多能负荷柔性特性,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到EH模型中,建立了完善的综合需求响应模型。针对EH内利益诉求多元化的问题,基于Stackelberg博弈理论,构建了EH日前主从博弈优化调度模型。考虑到日前源、荷预测误差对EH优化运行的影响,提出了考虑激励型综合需求响应的EH日内短时间尺度优化策略,形成了日前与日内的闭环反馈优化。仿真结果表明考虑多种综合需求响应策略和主从博弈的EH多时间尺度优化调度策略,不仅可以降低系统运行成本,维护供需双方利益诉求,而且可以提升系统平抑源、荷波动的能力,实现EH经济、稳定运行。     

计及需求响应的MPIES多时空尺度鲁棒随机优化调度

针对多园区综合能源系统多时间尺度优化调度问题,结合各时间尺度源、荷不确定性特征与响应特性、园区数目对计算规模的影响,提出一种计及需求响应的多园区综合能源系统多时空尺度鲁棒随机优化调度架构。日前调度建立计及可中断负荷的多园区多能流系统鲁棒优化调度模型,确定系统最恶劣运行场景下基本调度策略;日内调度建立计及可中断负荷和替代型需求响应的单园区多能流系统随机优化调度模型,细化并调整调度策略;实时调度建立计及直接负荷控制的单园区电气系统随机优化调度模型,削弱调度策略受源、荷出力波动的影响。最后,通过算例验证了该架构能有效提高系统运行的经济性和稳定性。     

考虑灵活性的冷热电联供型微网优化调度

可再生能源和负荷波动对冷热电联供型（CCHP）微网的运行状态有重要影响,为了提高微网应对功率波动的能力,针对冷热电联供型微网的调度灵活性展开研究。首先,在日前调度中,考虑到冷热电供需互补和负荷之间多能互补特性,通过调用供能侧和需求侧多种灵活资源,构建灵活性供需平衡,从能量允许波动率的角度提出冷/热/电灵活性指标以及系统整体灵活性评价指标。其次构建了日运行成本最低和灵活性最高的多目标优化调度模型。最后通过算例分析证明所提优化调度模型可以满足系统多能供需平衡,冷热电联供型微网的经济性和灵活性得以提升。