风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型

高比例新能源并网带来的波动性影响和新能源消纳水平不足已成为新型电力系统中亟须解决的问题。为此,基于风、光、负荷预测精度随时间尺度缩短而逐级提高的特点和抽蓄机组日内灵活调节特性,建立风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型。以运行成本最小为目标,建立日前24 h发电计划、日内1 h发电计划和实时15 min发电计划。通过多时间尺度的协调配合,保证风、光、抽蓄出力良好跟踪负荷,逐级修正发电计划。以含6台抽蓄机组的风-光-抽蓄零碳电力系统为例开展仿真分析,结果表明所提多时间尺度协调调度模型有利于减少系统弃风、弃光量,且系统消纳风光的能力与抽蓄电站装机容量有关。     

基于机组出力特征解析的风光储联合规划

合理配置风光储容量是实现新能源高效利用与负荷稳定运行的基础。针对“双碳”目标下 要构建以新能源为主体的新型电力系统的目标,提出了一种基于机组出力特征解析的风光储联合规划方法。首先,通过分析电力系统源-荷长时间尺度运行特性,揭示源-荷的一般运行规律,建立了机组时序出力比模型,解析机组出力特征;其次,进一步构建了基于机组出力特征解析的风光储联合规划模型,科学配置高比例新能源接入电力系统背景下的风光储容量;再次,设计了针对规划结果优劣性的源-储容量配比综合评价体系,从电力平衡、新能源消纳、碳减排3个方面对规划结果进行了综合评价;最后,以某大区电网为例进行了仿真。结果表明,所建模型能够基于对机组出力特征的解析配置出合理的风光储容量。     

适应新能源发展的电力规划方法研究

研究了一种适应新能源发展的电力规划电力电量平衡和调峰计算方法。该方法首先建立了常规机组、新能源机组、负荷的概率分布模型,再进行卷积积分求出系统充裕度,并通过失负荷期望（LOLE）指标小于给定值完成电力电量平衡计算;在此基础上,提出了系统电力盈余系列指标,在假设所有常规机组都压到最小技术出力前提下,可通过该指标进行调峰计算,并求出具体时刻的弃风、弃光电量。算例表明,所提方法能正确反映新能源机组出力的随机性,合理计及新能源机组在电力电量平衡中的作用;对新能源高占比系统,因弃风、弃光现象时有发生,所提调峰计算方法更适用于对新能源电量消纳的计算。     

促进新能源消纳的综合能源系统日前市场出清优化

风光新能源具有显著的清洁特性,可以显著降低能源行业的碳排放,然而中国弃风弃光问题依然很严峻。为了促进风光新能源消纳容量,对全国统一电力市场背景下清洁能源消纳机制展开了深入研究。分析了中国新能源消纳的工程问题,建立了包含热电联产系统、天然气锅炉、风光新能源的综合能源系统的仿真模型,以社会福利最大化为目标,提出了可以促进新能源消纳的综合能源系统日前市场出清模型。出清模型考虑了电力需求侧管理,使得出清模型具有显著的现代电力系统特征。对提出的日前市场出清模型进行仿真验证,验证了所提出清模型对于新能源消纳的积极作用。     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

大规模风光火容量配置研究分析

"三北"地区的弃风、弃光一直是制约新能源发展的大问题,通过制定合适的风、光、火电源配置方案,在保证电网稳定的同时能有效提高新能源消纳能力。根据历史气象数据结合新能源实际出力数据,确定风、光出力特性,拟定不同的风、光、火容量配置方案,以负荷年出力和日出力曲线作为送电曲线,进行计算,分析新能源利用率、弃电量等指标,最后选出最优方案。针对±800 k V哈密至郑州直流输电工程完成电源优化配置,结果显示,风、光、火多电源系统中,新能源的消纳主要受容量配置比例、火电调峰能力及新能源出力与负荷出力的同频程度影响。     

大规模新能源区域互联消纳能力分析及综合评价方法研究

随着新能源基地并网容量的急剧增加,基于长距离区域互联特高压直流电网输送电力的方式将极大地促进新能源在更大空间区域范围内的消纳。针对中国未来新能源大规模、大范围输送配置趋势,提出送受端新能源区域互联消纳能力分析模型,从满足送受端系统净负荷爬坡需求角度提出了送受端电网系统灵活性综合评价方法。以国内某两条跨区直流为对象,结合直流灵活调整运行方式,针对不同直流调整运行方式,进行了情景方案对比分析,并实证对比分析了直流通道采用跟随送端新能源出力特性送电曲线时具有较优的经济性和社会效益。实证结果表明,所提出的模型与方法可为大规模新能源区域互联电网综合评价与生产模拟提供一种有效的模式。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

分时电价影响下的多能源虚拟电厂双层优化调度

随着风光等可再生能源的大规模接入,其随机性、波动性的出力特点使得电力系统的调度变得困难甚至会造成严重的弃风弃光问题。为减小大规模新能源接入对电网带来的冲击,提出了一种基于分时电价的虚拟电厂双层优化调度模型。在上层模型中,以风光预测出力为计划出力进行申报,针对实际出力与预测出力之间的偏差,燃气轮机和储能电池协调配合对其进行平抑,在风光消纳最大的基础上,求得偏差最小的补偿方案,然后将上层出力传递至下层模型。在下层模型中,基于分时电价对抽水储能装置制定控制策略,以减小净负荷波谷差,然后采用自适应粒子群算法对各个火电机组的出力进行寻优。最后对比分析了不同风光预测误差对虚拟电厂经济性的影响,研究了抽水蓄能装置给净负荷曲线所带来的改变。结果表明:模型可以提升新能源消纳水平,基于分时电价的虚拟电厂能够实现收益最大化,保证区域内供需平衡。     

基于风光互补出力特性的可消纳容量研究

针对传统风电消纳方法不适用于风光互补地区消纳容量求解的问题,提出一种快速有效计算新能源可消纳容量的方法。首先在现有风电、光伏的全年出力数据的基础上,结合风电、光伏规划比例得到风光互补全年出力数据;然后计算得到风光全年同一小时有效出力值;最后结合夏、冬季典型日和供暖小负荷日3个典型日每小时系统调峰裕度,计算得到每小时可消纳风光装机容量,综合比较分析得到可消纳新能源容量。以2019年张南地区为算例,验证了所提算法的快速有效性。     

电力市场背景下基于主从博弈的新能源消纳模型

如何解决电网购电成本最小化目标与发电商收益最大化目标相矛盾的问题，是新能源消纳研究的重要课题。针对寻求矛盾的均衡解问题，提出了一种在电力市场背景下基于主从博弈的新能源消纳模型。首先根据一主多从博弈理论，将电网作为博弈主体，并引入新能源消纳惩罚成本，以购电总成本最低、解决弃风弃光问题为目标；然后将各发电商作为博弈从体，以售电收益最高为目标，构建一主多从电力市场博弈模型；最后通过改进型自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法解出该模型的Stackelberg-Nash均衡解。仿真结果表明，所提出的模型能使博弈各方获得利益的最优分配，并能有效解决弃风弃光问题。     

考虑多类型水电协调的风光电站容量优化配置方法

为减少风光出力波动性造成的弃风、弃光,利用梯级水电和抽水蓄能等不同类型水电之间的调蓄特性,提出一种多类型水电协调参与风光消纳的联合运行策略。考虑多类型水电站出力、水库库容和联络线传输功率等约束,以风光电站投资建设成本、系统运行维护成本及购电成本最小和风光发电占负荷需求比例最大为目标,建立一种多类型水电协调的风光电站容量优化配置模型,采用基于极限学习机的粒子群算法(ELM-PSO)对模型进行求解。以青海某地区为例,通过仿真分析,得出综合考虑系统经济性和风光发电占负荷需求比例最优的容量配置方案,验证了所提策略和所建模型的可行性及有效性。     

基于规模化固态储热的电网多源优化调度及效益分析

针对寒冷地区冬季供暖期弃风限电问题,与风电互补性良好的大功率固态储热技术成为解决清洁能源消纳的有效途径之一。从提升电力系统调节能力、增加风电消纳空间的角度出发,提出基于规模化固态储热的电网多源优化调度模型。在分析冬季供暖期典型日风电出力特性的基础上,考虑风电接入临界状态,合理化增加用能负荷,解耦传统供热模式下能源耦合关系,对固态储热装置进行优化调度。基于我国某省级电网的实际数据,对比了固态储热装置在不同方式下调度方案。算例结果表明,通过对固态储热装置的优化调度,能有效解决供暖期的弃风消纳问题,为寒冷地区电热调度提供可靠方案。     

考虑风–光–光热联合直流外送的源–网–荷多时段优化调度方法

为解决西北地区大规模风光并网下电力系统的新能源弃电问题,提出一种考虑风–光–光热联合直流外送的源网荷多时段协调优化方法。首先,对源网荷三侧具备的调峰能力及其互补特性进行分析,充分利用源侧光热电站、网侧特高压直流联络线以及柔性负荷的灵活调节能力,提高风光资源利用率。其次,针对新能源、负荷预测精度日前–日内逐步提高的特点,结合源网荷三侧各类调峰资源具有不同响应速度的特性,并以系统综合运行成本最低为目标,构建源网荷日前–日内两阶段多时段优化调度方法;最后,以西北某省电网2025规划构造的算例仿真验证了该调度方法能够有效促进高比例新能源电网的风光消纳,降低系统运行成本。     

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。     

风电-光伏-抽水蓄能联合优化运行模型建立与应用

风电、光伏发电出力具有随机波动性,与电力系统用电负荷特性呈现较大差异,对电网调峰能力提出较高要求。抽水蓄能电站运行灵活,启停速度快,配合风电、光伏采取合理的运行方式可以有效缓解系统调峰压力,提高系统对风电、光伏的消纳能力。以风电-光伏-抽水蓄能联合出力曲线跟随系统负荷特性曲线为目标,以抽水蓄能机组发电与抽水工况下的出力特性、上下水库库容、电力电量平衡为约束条件,建立了风电-光伏-抽水蓄能电站联合优化运行模型。对河北省丰宁抽蓄电站调节风光出力的案例进行分析,对风光出力在常规情景与极端情景分别进行了模拟,验证了模型的有效性。     

考虑风电备用可靠性的电力系统备用优化

风电能够以降载运行的方式提供备用。由于风电实际出力的不确定性，风电提供的备用也可能偏离预定值，风电备用并不完全可靠。为此提出一种考虑风电备用可靠性的电力系统备用优化模型。首先,基于风电出力的概率分布信息，分析风电提供备用的变化；然后，将风电备用纳入弃风、失负荷成本的计算中，并通过进一步的消除积分符号以及线性化处理，将模型转化为混合整数线性规划问题求解；最后，基于IEEE-RTS 24节点算例验证了所提模型的有效性。算例结果表明，考虑风电备用的可靠性可以对系统中的弃风、失负荷成本进行更精细的评估，从而对系统中的备用进行更精细的配置，避免过于保守或激进的结果。     

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。