基于鲁棒多目标优化模型的可再生能源消纳分析

电力系统中接入高比例可再生能源后,间歇式电源的出力波动性将给电力系统的安全稳定运行带来挑战,亟需研究应对高比例可再生能源出力波动的电力系统优化调度方法。首先分析了"源-网-荷-储"等灵活性资源的调用成本以及常规火电机组的使用对环境的影响,结合两者构建鲁棒多目标优化调度模型,从而实现对间歇式电源出力波动性的抑制。进而引入保守度调节因子确定不同的计算场景,然后采用NSGA-II算法进行求解。最后,采用上饶地区实际网络对所提的优化调度方法进行测算,验证了所提模型和方法的可行性和有效性。     

反映实时供需互动的Stackelberg博弈模型及其强化学习求解

为充分挖掘供给侧发电机和需求侧柔性负荷的联合优化调度空间,实现分布式自律计算与集中协调的互动框架,满足供需互动快速决策的需求,最大化系统的整体效益,搭建了基于Stackelberg博弈的电力系统实时供需互动模型,并提出了一种全新的深度迁移强化学习(deep transfer reinforcement learning,DTRL)算法。该算法通过对历史优化任务的有效信息进行知识存储,利用深度学习实现高精度的非线性迁移学习,并借助分布式计算优势,可快速获得高质量的最优解。算例仿真表明:DTRL在保证最优解质量的同时,其求解速度可达其他6种对比算法的419倍以上,适合求解大规模电力系统的供需互动快速决策问题。     

可再生能源多能互补系统多主体效益均衡模型

清洁能源发电出力具有较强的不确定性。传统的效益分配的方法仅以交易量为依据,无法保证备用机组参与的积极性。首先基于Shapley值法和Solidarity值法构建了可再生能源多能互补系统多主体效益基础分配方法,并引入成本、贡献和风险因子构建了改进分配方法;其次设计了可再生能源多能互补系统构成结构和交易策略,并构建了系统净效益测算模型;然后构建了以效益最大化为目标函数的运营优化模型;最后选取某实例对象,设置多种情景,算例分析证明了所提方法的有效性。     

面向可再生能源消纳的多能源系统：述评与展望

打破不同能源系统之间相互分立的格局,实现多能源系统的集成与协同是解决可再生能源消纳问题的有效途径。首先,分析了多能源系统理论与方法研究框架,在此基础上从基本建模、运行优化、系统规划等多个角度评述了现有的研究并提出相应的思考。然后,将现有研究分为"以电—热耦合为主的区域多能源系统"和"以电—气耦合为主的跨区多能源系统"两个典型研究对象,综述了面向新能源消纳的多能源系统的关键研究点。最后,总结了面向可再生能源消纳的多能源系统关键科学问题,并对多能源系统未来的研究方向做了展望。     

大规模分布式能源博弈竞争模型及其求解算法

随着分布式能源系统的快速发展,为了促进电网主动消纳大规模分布式能源,考虑用户、聚合商和电网三方需求及收益等因素的大规模分布式能源系统博弈竞争模型亟待建立。针对这一复杂多目标优化问题,采用具有优异的全局搜索能力和求解效率的抹香鲸优化算法(sperm whale algorithm,SWA)对大规模分布式能源系统并网消纳问题进行了分析。同时,引入一种启发式约束处理方法对该算法的数据处理能力进行了优化。最后,结合分布式能源系统算例,对分布式能源系统博弈竞争模型进行了仿真分析,结果表明基于所提出模型得到的每个时段最优电价策略组合可以有效平衡用户、聚合商和电网三方收益,实现三方的合作共赢和协调发展。     

考虑可再生能源消纳的CCHP微能源网优化配置模型

微能源网中电、气、热等多种能源相互耦合,其容量与运行协调优化是促进可再生能源消纳和提高能源利用率的关键。针对含冷热电联供系统(CCHP)的微能源网优化配置问题,首先分析了含电、气输入和电、热输出耦合的微能源网系统构架和能量流,提出考虑促进可再生能源消纳和提高能源利用率的运行策略,建立基于能量流的供热可靠性指标,然后建立考虑投资费用、一次能源消耗、CO2排放、供能可靠性的综合评价指标的含CCHP的微能源网系统容量和运行策略的优化配置模型。算例仿真结果表明,所建立的模型在保证系统供能可靠性下能够促进可再生能源的消纳并提高系统的经济性。     

基于潮流路由器技术的多时间尺度可再生能源消纳方法

针对可再生能源出力波动性和不确定性对其电网消纳所带来的制约问题,提出了一种基于潮流路由器(power flow router,PFR)技术的多时间尺度可再生能源消纳方法。首先介绍了PFR的基本概念和数学模型;其次建立了面向可再生能源消纳的多时间尺度优化调度模型,并建立了PFR选址定容、日前优化调度和实时优化调度模型;针对模型的非凸和非线性问题,提出了基于双层迭代和半正定规划的面向可再生能源消纳的PFR选址定容求解算法,该算法的内层算法同时实现了日前优化调度和实时优化调度模型求解;最后,以IEEE 30节点系统为例进行多时间尺度的PFR可再生能源消纳优化计算,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于系统动力学模型的可再生能源消纳保障机制效果模拟

为了研究我国当前可再生能源消纳保障机制与电力市场的协同关系,构建了关于消纳量市场与可再生能源电力市场的系统动力学模型,分析了给定条件下不同消纳量权重制定方案对消纳量市场、可再生能源装机增长以及市场电价的影响.以云南省非水可再生能源为算例的模拟研究表明,可再生能源消纳保障机制实施以后,非水可再生能源消纳量市场及电量市场对...     

基于非合作博弈的可再生能源制氢合成氨系统多主体运行模式分析

可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体,不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素,提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、氨市场生产交易决策的数学规划模型。基于非合作博弈建立不同主体结构下的均衡模型,并通过驻点优化法转化为混合整数线性规划问题进行求解。基于蒙西地区某在建工程构造算例,分析主体结构、市场类型以及储氢、氨罐配置对均衡及系统整体收益的影响。结果表明：化工企业投资氢-氨一体化工程有助于提升其竞争力;建设ReP2A系统内部电力交易平台可促进风、光发电与氢氨侧共同提升收益;若条件允许,则应鼓励风光氢氨一体化建设运行。同时发现,简单地增大储氢、氨罐容量并不一定会提升相应主体的均衡收益,应采取政策措施以保证储氢容量配置,满足运行安全。     

基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度

针对传统集中式优化调度方法难以全面反映综合能源微网内不同智能体的利益诉求,以及人工智能技术在综合能源调度方面的应用亟待进一步挖掘等问题,提出了基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度模型和方法。首先,针对并网型综合能源微网中横向电气热冷各子系统及纵向源网荷储等各环节的不同投资与运营主体,开展了多智能体划分;其次,针对可再生能源服务商、微网系统能源服务商、电动汽车用户等智能体,分别构建了各自的决策模型,并建立了以多智能体间利益均衡为目标的联合博弈决策模型;再次,针对多主体博弈这一高维决策难题,引入人工智能求解方法,提出了基于Nash博弈和强化学习算法的综合能源微网协调调度方法;最后,通过实例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。     

可再生能源消纳影响因素的贡献度分析方法

近年来,我国可再生能源发展迅速,风电、光伏发电装机容量已稳居全球第一,但与此同时也出现了较为严重的弃风、弃光现象,分析影响可再生能源消纳的因素及其影响程度具有重要意义。该文首先提出可再生能源消纳影响因素贡献度的概念,分析各个因素之间的相互作用;随后基于时序运行模拟计算出不同约束条件下的可再生能源弃电量,建立可再生能源消纳影响因素贡献度的评估方法;最后采用文中所提出的评估方法对IEEE RTS-79系统以及2020年甘肃–青海电网可再生能源的消纳情况进行分析。所提出的评估方法在电力系统的运行与规划、电力市场等领域有着广泛的应用前景。     

促进可再生能源消纳的电力市场体系

随着泛在电力物联网的建设和新一轮能源政策的改革,构建适应于我国可再生能源消纳的市场体系成为了重要研究课题。在可再生能源电力消纳责任权重机制下,首先以广东电力市场为研究对象,分析了广东电力市场在消纳可再生能源时面临的问题;然后提出了多能源政策协同下的市场框架,完善了消纳责任下的广东批发市场和消纳量交易市场体系;最后针对可再生能源体系建设过程中的关键技术问题进行研究,探讨了可再生能源的市场出清模式和出清算法,并对促进可再生能源消纳的需求侧灵活性机制及可再生能源指标评价体系进行了分析,对我国未来可再生能源消纳路径提出了针对性的建议。     

计及大用户负荷管理的可再生能源消纳

负荷类型的不断复杂化、用户用电行为的不确定性,以及分布式可再生能源的高比例接入,导致配电网支撑下区域能源互联网的结构和潮流均发生了明显变化,也加大了电能传输和分配的复杂度,亟需提升分布式可再生能源接入下负荷管理的优化水平。首先从配电网的可再生能源消纳、灵活调度、多元控制需求出发,提出了含分布式可再生能源(distributed renewable energy,DREG)的负荷管理优化场景,设计了基于能源路由器的源荷协同优化方案;其次,通过用户影响度、负荷弹性度、公平性因子综合判断区域级用电大用户调度优先级,构建了基于调度优先级的可再生能源消纳引导机制;最后,通过多目标遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)验证了基于大用户调度优先级的负荷管理优化机制,结果表明通过能源路由器的有效控制和适当的消纳引导机制可平稳负荷曲线、有效促进可再生能源消纳。     

基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础,没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇,建立电量消纳优先次序,以充分体现各电源的价值;然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数,分别考虑各电源簇的运行约束,建立电力系统中长期电力电量平衡模型,并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中,模型外层为电源多目标优化配置,采用多目标规划-几何模型(MODM-GMM)算法求解;模型内层为电源发电能力计算,采用逐步优化-增量动态规划(POA-SIDP)算法求解。最后,将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性,并有效利用系统内的可再生能源,促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。     

面向高比例可再生能源消纳的电氢能源系统

氢作为一种优质的二次能源,在能源存储和利用中具备巨大的应用潜力,并有助于解决电力系统中可再生能源的消纳问题。为了进一步提升可再生能源在一次能源消费中的占比,文中提出一种以电和氢为能源载体的新型能源承载形式——电氢能源系统。文中论述了发展电氢能源系统的意义,然后给出电氢能源系统的结构框架,并从发（制）、储、输、配、用等方面评述相关研究基础与关键技术。最后,从经济性分析、系统集成和近期实施路径3个方面对电氢能源系统进行展望。     

浅析多能源开放互联的能源互联网及其消纳应用

能源互联网是当前学术界和产业界讨论的新热点,是能源和互联网深度融合的新型能源系统。本文从能源互联网的基本概念入手,在分析其架构组成的基础上,介绍了多能源开放互联的能源互联网。通过分析电网与天然气网互联、新能源机组与冷热电联产机组协调运行等方案,并结合能源互联网能量分布基本规律,讨论了多能源开放互联的能源互联网的优越性,尤其是在解决可再生能源消纳问题方面。最后,介绍了互联网-能源系统一体化,并简要探讨了能源互联网研究中可能面临的挑战。     

动态电价对促进可再生能源消纳的研究

可再生能源由于绿色、环保的特性近年来得到了广泛的开发和利用,但鉴于其同时存在波动性和随机性等不足,对其高效消纳带来了一系列的问题。本文提出在基于源-网-荷三元结构的主动配电网基础上,利用先进的ICT及AMI等技术,选择动态电价这一杠杆手段对负荷大小及分布进行控制。计算结果表明,动态电价对缩小负荷峰谷差,促进RES高效消纳,减少弃风弃光等现象的发生效果明显。     

直流配电系统对可再生能源的消纳能力分析

利用直流配电网实现可再生能源的灵活接入并充分消纳具有良好的应用前景。研究了直流配电系统对可再生能源的消纳能力和其约束条件的量化评估方法,认为直流网络的阻抗、交流电网短路容量、换流器容量是影响直流配电网消纳可再生能源能力的3个关键因素。基于直流配电网的典型系统架构计算了交流侧和直流侧因素对直流配电网消纳可再生能源能力的影响情况。提出了可定量计算直流配电网消纳可再生能源能力的实用算法,并通过典型直流配电系统的计算结果验证了上述对关键因素分析的正确性。研究结果可为直流配电系统内可再生能源的容量配置提供设计和运行参考。     

考虑可再生能源跨区域消纳的主动配电网多目标优化调度

提高对可再生能源的综合利用能力是主动配电网(ADN)运行控制面临的新增重要任务。为此,提出了一种面向促进可再生能源跨区域消纳的ADN多目标运行优化方法。首先,基于并网接口模型,推导了集中控制模式下分布式发电(DG)的有功、无功功率解耦可调范围,并提出考虑可再生能源跨区域消纳的ADN能量管理策略。在此基础上,分别以系统运行成本、可再生能源发电功率削减量以及系统网损三方面最小化作为目标,构建ADN多目标优化调度模型。该模型综合考虑了DG有功、无功出力控制、储能设备充放电以及可中断负荷的调用,并详细分析了网络潮流和分布式资源特性两方面的约束及其多时段耦合特征。鉴于所建模型具有高维、非线性特点,采用基于启发式策略的多目标和声搜索算法实现高效求解。以扩展的33节点配网系统为例,验证了所提模型的有效性以及ADN运行中计及可再生能源DG无功控制潜力的必要性。     

可再生能源消纳对深度调峰方式的影响

随着可再生能源消纳量的升高和负荷峰谷差的加大,我国东部沿海城市夜间谷时负荷平衡矛盾日益突出。让燃煤机组低于最小技术出力运行和加大抽蓄电站抽水是解决该问题的两种途径。在建立两类机组深度调峰模型的基础上,构建计入深度调峰需求的调峰决策模型,进而通过浙江电网案例分析,探讨可再生能源消纳总量和结构变化对深度调峰方式的影响。结果表明:存在一个煤机深度调峰适用的可再生能源消纳量范围,低于/高于该范围时,加大抽蓄运行功率可因削峰填谷或避免煤机进入高能耗投油深度调峰状态而获得更加效益;光伏消纳比重较高有助于缓解谷电平衡矛盾,而多消纳风电或外来水电可能增加抽蓄电站投运需求。