基于备用安全的含风电场的电力系统经济调度

随着风电在电网中渗透功率的持续增加,风电的不确定性给系统的备用决策和发电调度带来新的难题。为保障含风电场电力系统的安全运行,本文结合风电预测误差的概率密度函数,提出了一种系统运行安全性指标——备用安全可信度,并以备用安全可信度最大化和火电机组运行费用最小化作为优化目标函数,建立了含风电场的电力系统经济调度模型。针对寻优效率,本文采用了一种将优先顺序法和内点法相结合的优化方法对机组组合问题求解。算例分析证明了所提模型和解法的可行性和合理性。     

含风电安全约束机组组合的旋转备用优化

风电的随机性会对发电计划带来较大影响,因此研究含风电场的发电计划很有必要。首先研究了含风电场的安全约束机组组合问题,通过优化常规火电机组出力与备用,并对处于一定置信区间内的风电出力进行合理的取值安排,实现动态经济调度;再在优化模型的目标函数中对正负旋转备用单独计费引入了惩罚费用,以应对风力预测误差给系统调度带来的影响;最后在网络安全约束方面,采用直流潮流模型,使用转移因子,并使用CPLEX求解。实例验证表明该方法准确高效,所提出的调度模型合理,算法具有较好的工程实用价值。     

含风电场电力系统环境经济动态调度建模与算法

为应对风电功率的不确定性,提出考虑风电渗透功率的增、减出力旋转备用量化模型。在旋转备用量化模型基础上,考虑常规发电机阀点效应及爬坡速率约束,采用价格罚因子法嵌入废气排放目标到发电机燃料费用目标函数中,将环境经济动态调度多目标优化问题转化为单目标优化问题。将约束条件的处理与目标函数完全分离,建立了含风电场电力系统环境经济动态调度模型。针对量子粒子群算法存在早熟的问题,引入早熟判断机制,对早熟粒子进行混沌搜索,从而提出改进量子粒子群优化算法求解所建立的调度模型。在10机系统上采用所提出的方法,仿真结果表明,与量子粒子群和粒子群算法比较,所提出的方法能较好地处理风电功率不确定性条件下的环境经济动态调度问题。     

计及风险及备用成本的含风电电力系统经济调度

风电出力与负荷预测的不确定性给电力系统的经济调度带来了困难,如何处理备用风险,综合考虑经济发电与旋转备用计划是经济调度中需要解决的问题。在模型中引入旋转备用来应对可能出现的电力不足,将风电预测功率的条件期望与风电计划出力的差值表示系统对风电的正负备用需求,通过引入风电和负荷预测偏差的概率分布,建立了风电与负荷的联合概率密度函数。构建失负荷模型表征风险水平,并假定失负荷的风险水平不低于某一置信水平,对约束中的最大值函数通过K-S函数转化。考虑到合理弃风或切负荷有利于系统稳定,在目标函数中加入弃风或切负荷的价值损失。最后,用含10台常规火电机组和一个大型风电场的系统为例进行模型和算法的求解验证,结果表明所提模型和算法的有效性和合理性。     

含风电场经济调度中备用配置的研究

风电与负荷的不确定性给电力系统的经济调度带来了困难,如何处理风险,综合考虑经济发电与旋转备用计划是经济调度中需要解决的问题。风电场出力预测主要影响系统的负荷运行备用容量,因此要通过配置备用来应付系统中的不确定性因素。本文通过备用的效益与成本在目标函数中的相互牵制,自动为系统配置合适的备用,并引入{0,1}变量将非线性约束转化为由一组线性约束条件来表达,转化后的数学模型为标准的二次混合整数规划问题,算例分析表明本文模型的有效性和实用性。     

节能减排下含风电场多目标机组组合建模及优化

环境和资源矛盾日益突出,节能减排发电调度是一种必然。针对风电场出力的随机性与波动性,系统考虑向上向下旋转备用及风电加入后附加备用,建立了节能减排下含风电场的多目标机组组合模型。通过对多个目标进行无量纲化处理,提出了基于节能减排的含风电场机组组合的决策模型。该模型通过调节各目标之间的权重,能够平衡系统的能耗与污染气体的排放,并采用自适应的合作协同进化算法求解。算例表明该模型能有效利用风电,并兼顾节能与减排目标,最终实现含风电场机组组合的安全、经济与环保。     

含高比例风电系统随机备用调度研究

高比例风电并网对电力系统备用容量调节能力提出极大的挑战。为弥补风电场计划出力与实际出力之间的偏差，电力调度须额外预留上、下旋转备用容量。利用随机机会约束优化理论，计及违反安全约束风险，提出了一种考虑风电出力不确定性与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组出力特性的日前随机备用调度模型。首先，基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chains Monte Carlo,MCMC)法生成风电出力场景，并利用违反机会约束的概率及置信参数自动确定所需生成场景数量。其次，全面考虑了AGC机组备用出力特性及运行约束，并将备用成本纳入目标函数，可同时得到常规机组最优出力计划与AGC机组备用容量的最优分配系数。最后，将所构造的随机备用调度模型等效为半定规划(semidefiniteprogramming,SDP)问题进行直接求解。通过IEEE 30节点系统进行算例分析，验证了所构造的随机备用调度模型的有效性。     

计及风电成本的电力系统动态经济调度

随着风电技术的快速发展,大规模风电场接入给传统的电力系统经济调度带来了新的问题和挑战。目前大部分含风电场的动态经济调度研究都未计及风电不确定性带来的成本。为此,提出一种计及风电随机、波动性的风电场发电成本模型,并将其引入到传统的电力系统动态经济调度模型中。首先引入冲激函数概念,考虑尾流效应后将风速的概率分布转化为风电场有功出力的概率解析模型;在此基础上,从系统旋转备用调度和地区环境效益角度出发推导出风电的成本函数,并以目标函数方式引入到传统的动态经济调度模型中。应用一种新颖的布谷鸟搜索算法对所提模型进行求解。最后,以经典10机系统为算例进行仿真研究,结果验证了所提模型及算法的正确性和有效性。     

含大型风电场的环境经济调度模型与解法

大规模风电并网给电力系统发电调度带来了新的不确定性因素。基于多目标机会约束规划,构建含风电场环境经济调度的随机优化模型,将燃煤机组的发电成本最小和污染气体排放量最小同时作为目标函数,并计及系统正、负旋转备用容量约束。利用风电出力的分布函数将随机模型转化为确定性模型。设计一种包含多目标优化和辅助决策的2阶段解法,该方法在求出模型的Pareto最优集后,能为运行人员提供决策指导。以含40台燃煤机组和1个大型并网风电场的电力系统为例进行环境经济发电调度,结果表明,所提模型和解法是可行、有效的。     

大规模风电接入系统的备用优化分配研究

计及风电功率预测误差和负荷预测误差,定义3类发电负荷曲线以及对应的系统变量,考虑因不确定性波动导致发电机组增减出力后的系统安全约束,构建含风电系统节能调度的最优备用分配模型。以IEEE-RTS24系统为例,通过与常规含风电系统节能调度计算结果比较,证明了所建模型的有效性,并分析了在不同目标函数权重下,发电机组功率分配和备用分配对系统耗煤量的影响。     

计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度

大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。     

考虑资源共享的区域互联系统分布式调度

随着风电的大量接入,传统的联络线交易模式将会导致严重的弃风现象,因此提出了一种基于发电资源和备用资源共享的分布式协调调度方法.首先通过联络线电力曲线可调和备用互济的方式来促进风电的消纳,进一步实现各区域发电资源的有效利用;然后以备用互联的方式来平抑源荷不确定性导致的预测误差;最后建立基于联络线功率和备用交互的分布式调度...     

基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

计及运行风险和备用可用性的含风电系统两阶段优化调度

针对风电和负荷的不确定性对系统日前调度的影响,提出一种计及运行风险和备用可用性的日前两阶段优化调度方法。首先,考虑风电和负荷的不确定性及容许误差区间,利用条件风险价值(Conditional Value-at Risk, CVaR)度量系统调度运行风险。然后,建立日前两阶段优化调度模型。其中第一阶段优化模型以包含风险成本的系统运行成本最小为目标函数,优化制定有功调度及备用计划,保证系统运行经济性。基于第一阶段优化结果生成极限潮流场景集,第二阶段优化模型校验极限场景下的备用可用性并将结果反馈至第一阶段模型,确保系统运行鲁棒性,并提出迭代求解算法。最后,以IEEE39 节点系统和实际区域电网为算例验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑风电出力不确定性的分布鲁棒主备协同优化调度

随着大量可再生能源如风电接入电网,如何最大化地利用可再生能源、减小传统火电机组的成本成为亟需解决的难题,特别是机组运行和备用容量的协同调度成为现在研究的一大热点。考虑风电出力的不确定性,建立了成本最小化的两阶段经济调度模型。在第一阶段,即日前调度,根据预测的风电出力制定机组预调度方案。在第二阶段,即实时调度阶段,根据风电的实时出力对第一阶段调度方案进行反馈调节。针对风电出力的不确定性,应用Kullback-Leibler离散度原理对不确定因素进行建模。结合分布鲁棒方法,建立了极端概率分布下的两阶段分布鲁棒主备协同优化模型,并将其转化为可解的混合整数非线性规划问题。基于广义Benders分解方法,提出了分解协调算法对优化模型进行求解。最后以IEEE 6 节点系统和IEEE 118 节点系统进行算例仿真分析,并对比传统鲁棒及随机规划方法,验证了所提方法的可行性和优越性。     

基于通用分布的含风电电力系统随机动态经济调度

随着风电大规模并网,其不确定性给电力系统经济调度带来了新的挑战。文中利用通用分布模型拟合不同风电功率预测水平下的实际风电功率分布,并以此建立了考虑风电低估、高估成本的日前动态经济调度的随机优化模型。通过对目标函数和约束条件的转化与分析,将随机优化模型转化为一个非线性凸优化问题。结合二次规划算法和内点法,提出了一种两阶段优化算法用以求解对应的经济调度问题。最后,在含风电场的IEEE 30节点系统上,验证了所提基于通用分布的随机动态经济调度方法的有效性。     

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。     

Application of Cost-CVaR model in determining optimal spinning reserve for wind power penetrated system

Spinning reserve (SR) is an important resource for system operators (SO) to cope with unpredictable imbalances between load and generation, which is caused by load forecast errors and unexpected deviations of wind power. The increased installed capacity of wind power adds the difficulty to predict total amount of injected power accurately and increase risk of load loss and wind curtailment. In view of large wind power penetrated in system, the paper proposes a Cost-CVaR model to determine optimal reserve requirements in electricity market. CVaR is applied to evaluate the risk caused by the uncertainties of load and wind power forecast. Risk management tool is proposed to make a reasonable tradeoff between risks and profits at various risk levels. The model is tested on a regional grid in China. Then the proposed method is compared with probabilistic and deterministic method. The results demonstrate the usefulness and efficiency of the proposed method.     

电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型及其仿真

电力市场环境下的传统经济调度不考虑环境补偿因素。文章在传统经济调度的基础上,考虑各机组和各种能源的环境成本,提出了火电机组名义环境补偿成本,用电方不需实际支付费用,发电方排污特性越好,火电机组的名义环境补偿成本越低;同时考虑了风电备用容量补偿成本,反映风电接入系统后火电热备用容量的变化;建立了电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型。基于Matlab优化工具箱,对一个包含2个火电机组和1个风电机组的系统进行优化仿真,结果表明：基于所提出的模型,环境友好的发电机组或能源将获得更大的调度权重。     

计及风电备用风险的电力系统多目标混合优化调度

风电功率不确定间歇波动给电力调度带来了困难。如何合理考虑风电备用风险,一体化制定经济发电与旋转备用计划,并使节能减排等指标满足期望水平,是亟待解决的问题。定义了一种以风电功率间歇波动引起系统备用紧张程度为指标的规范化风电备用风险,建立了一种同时计及风电功率间歇波动对系统上调和下调备用的风险影响、一体化制定经济发电与旋转...