基于绿色证书交易的含风电系统低碳经济调度

为促进风电的发展,将绿色证书交易机制引入电力系统调度模型中,建立了基于绿色证书交易机制的含风电系统低碳经济调度。引入环境成本将系统的低碳目标和经济目标进行统一;引入风险成本以应对由风电出力不稳定性对系统带来的影响。采用细菌群体趋药性算法对所建模型进行了优化求解,对低碳经济调度与传统调度的结果进行了对比分析,并对不同的绿色证书交易水平对系统成本以及碳排放量的影响进行了分析。通过算例分析验证了本文所提模型的合理性和有效性。     

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。     

基于多目标优化的日前风电接纳研究

在考虑风功率/负荷预测误差以及常规机组随机停运的基础上,构建了电网日前风电接纳模型,在运行方式优化的基础上对风电接纳能力进行评估。模型是典型的多目标优化模型,具有风电接纳能力最大与发电成本最小两个互相冲突的优化目标。采用非支配分类遗传算法对其进行求解,获得了Pareto最优解集,给出了日前自然风电接纳电量与最大理论风电接纳电量。在Pareto最优解集的基础上,对不同风电接纳水平下的常规系统平均发电成本以及平均风电接纳成本进行了分析。基于IEEE 118节点系统的仿真实验验证了本文所提模型及算法的有效性。评估模型给出的风电接纳电量、接纳成本等信息可为调度决策提供有益的参考。     

可再生能源配额制下的短期发电计划模型研究

分析了可再生能源配额制的特点及其对电力系统调度模式的影响;在此基础上,通过引入配额制约束和风电调度因子,建立了可再生能源配额制下的短期发电计划模型;根据风电调度因子的不同取值,分析了风电优先调度、计及风电成本调度和计及政策补贴调度三种模式的发电计划。研究结果表明,在风电优先调度模式下,发电计划不受配额制的影响;在计及风电成本的调度模式下,配额要求越高,风电消纳量越多;在计及政策补贴的调度模式下,配额制和政策补贴都能促进风电消纳;当负荷峰谷比和机组最小技术出力增大时,风电消纳量降低。     

考虑日前小时电价的含风电电力系统调度模型研究简

为提高含大规模风电电力系统运行的灵活性,降低风电波动性对系统的影响和提高系统的风电接纳能力,在含风电电力系统调度中引入日前小时电价。基于考虑日前小时电价的风电最大接纳模式,建立了相应的数学模型和求解方法,以此为基础分析了引入日前小时电价模型在不同风电渗透率场景下对火电机组承担负荷、系统接纳风电能力和系统运行经济性的影响。算例分析表明,在含风电电力系统中引入日前小时电价能够缓解风电接入对电力系统的影响,提高系统的风电接纳能力与运行的经济性。     

基于模糊多目标优化的电网日前风电接纳能力评估模型

随着风电渗透率的日益提高,我国部分电网出现了日益严重的"弃风"现象。从日前时间角度对电网风电接纳能力进行评估有利于优化系统的调度运行,提高风电利用率。构造了以最大化接纳风电和经济发电为目标的电网多目标日前风电接纳能力评估模型。为协调2个互相矛盾的优化目标,通过定义目标隶属度函数将确定性问题模糊化,采用最大化满意度指标法将所构建的多目标优化问题转化为单目标优化问题。以IEEE118节点54机测试系统为例,利用GAMS仿真平台对模型进行了求解。结果表明:上述模型能兼顾风电接纳能力的最大化及系统发电的经济性,计算结果可为调度人员制定日前计划提供参考,有利于提高风电利用率并降低发电成本。     

考虑日前小时电价的含风电电力系统调度模型研究

为提高含大规模风电电力系统运行的灵活性,降低风电波动性对系统的影响和提高系统的风电接纳能力,在含风电电力系统调度中引入日前小时电价。基于考虑日前小时电价的风电最大接纳模式,建立了相应的数学模型和求解方法,以此为基础分析了引入日前小时电价模型在不同风电渗透率场景下对火电机组承担负荷、系统接纳风电能力和系统运行经济性的影响。算例分析表明,在含风电电力系统中引入日前小时电价能够缓解风电接入对电力系统的影响,提高系统的风电接纳能力与运行的经济性。     

基于源荷互动的含风电场电力系统多目标模糊优化调度方法

在深入研究负荷互动特性的基础上,发挥互动负荷对系统消纳风电正负波动的效用,将互动负荷视为可调度资源融入传统日前调度模型中。综合考虑互动负荷对系统运行成本和潮流分布的影响,建立了以运行成本和网损最小为目标的含风电场电力系统多目标优化调度模型,并引入模糊理论将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解,从而使发电侧和用电侧均能参与电网运行的资源优化配置。IEEE 30节点系统的仿真结果,验证了所提调度方法能够有效降低系统运行成本和网损,提高风电消纳水平。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

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。     

同步优化容许区间与期望发电成本的风电鲁棒估计法

现有的风电鲁棒区间调度模型往往以最小化基态发电成本和最大化风电利用作为目标,难以考虑在实际调度过程中对发电成本的优化。针对上述问题,文中提出了一种同步优化风电容许区间和机组期望发电成本的方法,基于Nataf逆变换的三点估计法,在保证风电容许区间最大化的同时,将应对风电波动的发电成本期望值作为经济目标,以反映实际发电成本的最小化。为提高风电消纳能力,将机组的风电承担系数作为变量,并对因此引入的非线性项进行松弛处理。而对于期望发电成本作为目标所引入的非凸性,则采用一种凸-凹过程进行迭代处理,以确保方法的准确性。最后,通过校正模型在修改的IEEE 118节点系统上进行蒙特卡洛模拟,验证了所提方法的有效性。     

计及需求响应的风电储能两阶段调度优化模型及求解算法

为解决风电功率不确定性对系统稳定运行带来的影响,在含风电的系统优化调度问题中引入需求响应和储能系统。首先利用区间法模拟风电场景并构建了基于Kantorovich距离的场景削减策略,然后分别在需求侧和发电侧引入需求响应和储能系统,结合2阶段优化理论,以风电日前预测功率和超短期预测功率作为随机变量及其实现,构建了计及需求响应的风电储能2阶段调度优化模型。为求解该模型,在传统二进制粒子群算法中引入混沌搜索,构建了混沌二进制粒子群算法。最后,以IEEE 36节点10机系统进行算例仿真。结果表明,混沌二进制粒子群算法能够得到全局最优解,适用于风电储能系统2阶段模型求解;利用需求响应和储能系统的协作效应,可以抑制风电功率的不确定性,提高系统风电利用效率,降低系统发电煤耗水平,因此综合效益显著。     

考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合研究

随着风电接入规模的逐渐扩大,风电消纳问题的解决愈加重要。在低碳减排的背景下,提出了一种考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合模型。该模型以综合成本最小为目标函数,并引入了碳交易机制,兼顾低碳性要求,建立了包含火电、燃气轮机、水电、抽水蓄能站、风电以及碳捕集和电转气设备的系统模型,综合考虑机组出力、机组起动、运行成本、电量平衡和备用容量等约束,对系统的风电消纳策略进行了阐述,并对不同情形下系统的综合成本、碳交易成本和碳排放量等进行了对比分析。算例结果表明该模型能够在中长期实现风电完全消纳和低碳排放,并保持一定的经济性。     

计及条件风险价值的含储热光热电站与风电电力系统经济调度

含储热的光热电站是一种可调度的可再生能源发电技术,其接入系统为实现高比例可再生能源消纳提供了新的技术手段。利用含储热光热电站可控的出力特性,以削减接入大规模风电后调峰问题带来的影响。考虑到风电和光照功率的不确定性会带来调度运行风险的增加,借鉴金融领域风险管理的概念,引入条件风险价值(CVaR)来度量不确定性因素给调度运行带来的风险损失,并以系统总调度成本和风险成本最低为目标,建立计及CVaR的含储热光热电站和风电的电力系统经济调度模型。采用IEEE 39系统对模型进行仿真分析,并探讨了不同风险系数、储热容量对优化调度结果的影响。     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。     

计及碳交易-绿证和储能成本的含风光发电的电力系统优化调度

为促进传统电力行业的绿色发展和节能减排，将碳交易-绿色证书交易机制引入电力系统优化调度中，同时通过引入电储能系统、提升电力系统灵活性来促进新能源消纳。首先在碳配额初始分配的基础上对火电机组加入补偿配额，并建立了碳交易成本模型；然后，构建以总成本最低为目标的优化调度模型，综合考虑碳交易机制成本、绿证交易机制成本、储能运行成本以及常规火电机组运行成本、风电运行成本、光伏运行成本及系统各种约束条件；最后，通过仿真算例分析，验证了碳交易-绿证机制和储能的引入可有效优化能源结构，减少系统碳排放。     

计及碳排放的输电网侧“风–车协调”研究

中国风电主要从输电网接入,为实现电动汽车清洁充电,有必要从输网侧开展计及碳排放的"风–车协调"研究。根据电动汽车输电网侧调度特点,提出了电动汽车集群调度模型。结合碳捕集和常规电厂电碳模型,建立了综合考虑发电成本、碳排放成本的输网侧"风–车协调"调度模型。在Matlab环境下通过cplex软件对模型进行求解。以IEEE 14母线系统为例,研究了单向有序、双向有序充电下的"风–车协调"在减少全网碳排放和弃风量,平抑火电波动的效果。研究了不同断面约束下"风–车协调"的效果。结果表明,当电动汽车大量接入时,通过有序充电下的"风–车协调",可在不同断面约束下实现汽车清洁充电并提高风电利用率。     

考虑风电时空特性和相对波动率的平衡成本分摊方法

针对我国持续提升风电消纳能力和实现可持续发展的目标，结合电力现货市场建设需求，研究和提出了考虑风电时空特性和相对负荷功率波动对系统运行影响的风电平衡成本分摊方法。借助“等电量-顺负荷”方法构造了零风电平衡成本等效场景，对系统进行日前优化调度，通过对比预测场景和等效场景优化调度的系统总运行成本，求解调度周期风电总平衡成本；在考虑各风电场空间分布及容量的基础上，建立了各风电场间的平衡成本分摊模型；提出了定量描述风电相对负荷波动功率时序演进特征的指标即分时段相对波动率，并给出相应的模型；基于分时段相对波动率获取局部波动影响因子对风电调度周期总平衡成本逐时段进行分摊，得到风电分时段平衡成本。以某含高比例风电地区网架结构为例，对不同风电并网容量、不同风电波动程度系统的分时段平衡成本进行了测算，验证了所提计算方法和模型的有效性。