抽水蓄能电站运行优化的动态规划模型

按照电站抽水—发电循环效益最大化，满足电力电量平衡条件，满足库容、发电出力及抽水功率等限制条件，将抽水蓄能电站的运行优化表达为基于日或周运行优化的多阶段优化决策过程，即抽水蓄能电站运行优化的动态规划模型，并通过算例对算法及应用做了进一步说明。     

抽水蓄能电站日调节与周调节方式运行优化模型

提出了抽水蓄能电站的日调节与周调节方式运行优化模型。按电站抽水 — 发电循环效益最大化，满足电力电量平衡条件，满足库容、发电出力及抽水功率等限制条件，建立了基于混合整数线性规划的算法模型，可应用于电源规划的系统运行模拟，优化抽水蓄能电站的运行方式和发电计划;分析了系统发电成本、电站规模、负荷特性等对电站运行的影响。通过计算实例对算法模型的实用性、有效性做了说明。     

抽水蓄能电站及其系统运行优化的概率模拟算法

在随机生产模拟中运用负荷曲线分解技术和动态规划方法,提出了抽水蓄能电站及其系统运行优化的概率模拟算法。该算法以系统发电运行成本与缺电损失之和最小为目标,满足了电站水库蓄水及库容限制条件和日或周的抽水-发电循环电力电量平衡条件,计及了抽水蓄能电站在抽水和发电方式下随机停运的影响。算例证明了该算法的可行性,并且可在电源规划、发电计划和系统运行优化中更准确地模拟、分析和优化抽水蓄能电站及其所在系统运行状况。     

抽水蓄能电站在系统调度中的运用探讨

采用大系统递阶分解－协调模型，初步探讨了抽水蓄能电站在湖北电网中的优化运行方式，根据系统运行特点，以抽水蓄能电站抽水阶段与发电阶段效率最高为准则，用动态规划法求得各时段抽水蓄能电站的最优出力（抽水时出力为负）及运行优化方式。     

电力现货市场环境下抽水蓄能日出力曲线优化模型

在我国电力现货市场的背景下,抽水蓄能电站以经验型调度为主的调度方式无法实现与火电机组的高效协调运行,由此造成社会效益损失,针对这一问题,设计了抽水蓄能电站日前和实时出力曲线优化模型。该模型基于负荷预测和发电报价,以全社会发电成本最小为目标,综合考虑抽水蓄能电站的调节能力及运行约束。新的调度模型能够更好地发挥抽水蓄能电站提供备用及削峰填谷的作用,增加整个社会的经济效益。IEEE 30节点算例验证了该调度模型的优势。     

考虑源—荷不确定的抽水蓄能电站容量鲁棒优化配置

针对风—光—火—抽蓄联合发电系统中抽水蓄能电站的容量配置问题,建立了联合发电系统经济运行模型,模型旨在最小化弃风弃光量、最小化系统发电成本及最小化抽水蓄能电站建设成本及运行成本。考虑系统新能源出力及负荷的不确定性,引入min—max—min结构的两阶段鲁棒优化模型,得到新能源出力及负荷最恶劣场景下系统的最小运行成本,根据运行成本最小确定抽水蓄能电站容量。利用某一市级电网实际数据,基于列与约束生成算法对模型进行求解,计算结果验证了模型和算法的有效性,为系统的规划建设及运行提供参考。     

考虑环境效益的抽水蓄能电站日运行方式优化

随着能源短缺和气候环境的恶化,节能减排和可持续发展已逐步深入到电力系统生产运行的各个方面。分析了抽水蓄能电站的环境效益,以系统发电成本和污染物排放的综合费用最低为目标,建立了计及环境效益的抽水蓄能电站日运行方式优化模型。通过对抽水蓄能电站运行容量和备用容量的划分,以最大化调峰效益安排其抽水发电位置,并求解各运行方式下的系统运行成本,寻得最优运行方式。最后通过算例验证了本文模型和方法的合理性。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

混合式抽水蓄能电站在梯级水电站群中的优化调度

在充分考虑东北电网调峰需求和抽水蓄能机组运行工况的前提下,优化白山混合式抽水蓄能电站水库调度,提高白山水库的运行水位,获得最大化的"水头"增发电量,实现梯级电站年发电量或年调峰效益的最大化。结果表明白山混合式抽水蓄能电站抽水发电转换效率发电量最大模型比调峰效益最大模型高,2种模型的抽水发电转换效率分别为90.65%～95.50%和87.94%～92.58%,都比纯抽水蓄能电站的发电转换效率高,体现了混合式抽水蓄能电站的优势。抽水蓄能机组运行对下游仅具有日调节性能的红石水电站影响不大,但加剧了下游具有不完全多年调节性能的丰满水库的径流年内分配的不均匀,使得梯级运行效率为75.93%～82.62%。结果表明梯级水电站群中建设混合式抽水蓄能电站,其效率及对其他电站的影响与梯级电站的布置如龙头水库的位置和开发方式等因素有关。     

基于STAR-90仿真平台的抽水蓄能机组模型

首先介绍了STAR-90仿真平台,然后详细描述了抽水蓄能电站中水泵水轮机数学模型、发电/电动机数学模型及励磁机的数学模型。文中讨论了抽水蓄能电站调节控制模型,其分为限时调节控制方式和限压调节控制方式,并介绍了抽水蓄能电站各种运行工况以及它们之间的转换。最后在STAR-90仿真平台上运行得出仿真结果,该结果基本符合现场的运行工况,完全满足抽水蓄能电站运行人员的培训要求。     

经柔直电网互联的含抽蓄的联合发电系统最大供电量计算

为充分利用风光发电能量,合理调度抽水蓄能电站,针对经柔直电网互联的风光蓄联合发电系统向远方负荷中心供电这一工程实际需求,提出基于日供电量最大的抽水蓄能发电优化调度模型及方法。采用最优潮流法计算受电区(负荷中心)全天的消纳极限。并以此极限为约束,同时考虑抽蓄电站库容与运行工况等限制,建立了抽蓄电站功率优化调度模型。提出的分段法与等效面积法显著提升了优化模型的计算速度。在某地风光蓄发电系统与柔直输电网架结构的基础上,用IEEE30节点系统模拟受端电网,建立仿真算例。比较了几种最大供电量计算方法的结果,验证了所提方法与模型的有效性。     

抽水蓄能电站模糊动力特性修正方法的研究与应用

针对我国大部分抽水蓄能电站无法开展水泵水轮机真机试验的现状,为了能够开展抽水蓄能电站的厂内优化调度和水火电站联合经济运行,提升抽水蓄能电站的动态效益,从研究抽水蓄能电站的水泵水轮机模型试验资料、引水管的设计资料以及制造厂提供的发电机效率特性曲线等原始资料出发,首先,获取了模糊动力特性数据;其次,结合抽水蓄能电站计算机监控系统的历史数据库,采用挖掘数据对模糊动力特性数据进行基于"指数衰减"方法的点对点静态修正;再次,采用基于可拓神经网络的训练方法,基于"同趋不相交和机组段水头线性等间距"的原则,对动力特性数据进行再次动态修正,并把两种方法集成编译为计算机软件模块,嵌入式开发了"抽水蓄能电站水泵水轮机动力特性分析系统V3.0"。实践应用表明,修正后的抽水蓄能电站动力特性方程符合工程应用实际,取得了很好的实际效果,这为下一步开展抽水蓄能电站的厂内优化调度和水火电站联合经济运行调用奠定了基础。     

风-光-火-抽蓄联合系统中抽水蓄能电站最佳容量配置

针对含风电、光伏、火电和抽蓄联合系统中抽水蓄能电站的容量配置问题,构建了联合系统双层规划模型,并提出了求解流程。上层模型以弃风、弃光电量之和最小为目标,确定抽水蓄能电站的容量配置问题,下层模型旨在最大化联合系统的经济效益、环境价值,同时改善系统运行条件,解决抽水蓄能电站的运行调度问题,上下层目标采用基于Tent映射混沌优化的改进灰狼算法进行求解。通过对某地区冬季和夏季2个典型日场景进行仿真分析,验证了模型与算法的有效性,结果表明,所构建的双层规划模型对科学确定联合系统中抽水蓄能电站的容量是有效的,并在满足运行调度优化的条件下,能够改善系统运行条件,实现经济效益与环境价值最大化的预期目标。     

Proposal of a simplified method for integrating reduction of effective power of pumped storage into a generation system planning method

Pumped storage hydropower stations are extensively used as peaking and reserve power plants. The current trend in this area is to increase their power output relative to the capacity of reservoirs, which results in a shorter maximum duration of full‐power operation while availability of the energy required for the pumping becomes less evident. This increases the possibility of reducing the effective power of pumped storage units in the case of a tight supply–demand balance in the power system. Although many studies have examined a role of pumped storage in generation systems, few studies have explicitly dealt with the power reduction. This paper proposes a new linear programming model that incorporates the reduction of effective power of pumped storage. The proposed model makes it possible to easily incorporate the power reduction in computations by employing hypothetical daily load curves and dispatching loads to the curves. The model also includes LNG combined cycle power generation plants that are now being intensively implemented. The developed model is applied to a power system model. The sample study reveals that the reduction of effective power considerably varies from season to season and the reduction highly affects the optimal generation mix, that is, the optimal share of pumped storage. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn 134(4): 50–61, 2001     

计及需求响应及抽水蓄能的含风电系统鲁棒机组组合

针对大规模风电接入电力系统带来的消纳问题,提出一种考虑需求响应及抽水蓄能的鲁棒机组组合优化方法。计及需求响应、抽水蓄能机组的运行约束及鲁棒可行性约束,采用考虑不确定预算的风电功率不确定集合,基于仿射补偿策略,构建鲁棒机组组合模型。同时根据对偶原理将鲁棒优化模型转化为确定性的数学规划问题,并在改进的IEEE39节点系统进行算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化策略

针对现有配电网中分布式光储调度模型存在资源协同不足、求解复杂等问题,提出了一种基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化调度策略。通过引入储能接入配电网后的功率转移分布因子,提出一种基于系统净能力的储能最优选址计算方法;综合考虑储能的运行特性和分布式光伏的出力不确定性,建立以系统日综合成本和削峰填谷为目标的分布式光储多场景协同优化调度模型;利用二阶锥松弛和Big-M法对潮流约束、储能运行约束进行处理,将原规划模型转化为混合整数二阶锥规划问题。以IEEE 33节点系统和西北某实际系统为算例进行仿真分析,结果表明所提方法能在降低负荷峰谷差和日综合成本、平抑负荷波动的同时,显著提高对分布式光伏的消纳能力,验证了所提方法的有效性和可行性。     

含抽水蓄能机组的风电消纳鲁棒机组组合

针对风电在实际电网渗透率不断提高带来的风电消纳问题,提出了一种含抽水蓄能机组的鲁棒机组组合优化方法。所构建的鲁棒机组组合模型以系统运行成本和风电出力边界偏差惩罚成本最小为优化目标,约束条件计及了输电线路安全约束,并考虑了风电出力时间和空间不确定性预算的调节策略,避免鲁棒最优解过于保守。基于可调机组(包括自动发电控制机组和抽水蓄能机组)应对风电波动的仿射补偿机制,优化了风电出力的波动区间。所构建的模型最终转化为单层混合整数线性规划问题求解。经修改的IEEE 30节点系统的算例测试,定量评估了抽水蓄能机组对系统经济运行和风电消纳的影响,验证了所提方法的可行性和有效性。     

电力市场环境下抽水蓄能参与电能量市场的优化运行策略

随着可再生能源的快速发展,抽水蓄能在电力系统中发挥着越来越重要的作用,研究抽水蓄能参与市场的优化运行策略,对于提高抽水蓄能运营商和全社会的经济效益至关重要。文章首先介绍了现阶段抽水蓄能参与市场的研究现状,在此基础上建立了抽水蓄能参与电能量市场的二次型优化模型,并对模型进行了拓展,以适应更为复杂和实际的场合。相比于传统的混合整数规划方法,论文提出的抽水蓄能二次型优化方法能减少优化运行时间,并且能帮助运营商在电能量市场中获得更大的期望收益。算例结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

计及电网频率稳定的抽水蓄能电站控制策略研究

针对抽水蓄能电站参与系统频率调节问题,分别研究了定速与变速抽水蓄能电站对区域电网频率稳定的调节作用。对于定速抽水蓄能电站,分析了不同网架结构下定速抽水蓄能电站基于负荷频率调节效应的频率恢复结果;对于变速抽水蓄能电站,建立PSCAD平台下可变速抽水蓄能电站机组的数学模型,基于ω-f曲线自适应整定比例-积分-微分（PID）控制器环节参数,实时控制抽水蓄能机组电机转速调节系统频率。仿真分析表明,定速与变速抽水蓄能电站均能有效实现电力系统能量存储与时序转移,调节供需失衡进而保障系统频率稳定。