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。     

考虑碳排放配额影响的含风电系统日前调度计划模型

碳排放配额制的引入及大规模风电接纳都会对系统的发电成本产生影响。以传统电力系统调度模型为基础,通过引入CO2过排放成本、风力发电的广义成本,考虑碳排放配额及风电并网对系统发电成本的影响。以系统综合发电费用最小为优化目标构建日前调度计划模型。以IEEE 30节点系统为例,利用LINGO软件对模型进行了求解。结果显示,上述模型能有效计及碳排放配额及风电随机特性对系统发电成本的影响,模型在实现低碳调度的同时实现了风电的最优接纳,方便调度人员进行调度决策,降低了系统运行成本。     

考虑火电发电商利用小时数约束的系统中长期风电接纳能力研究

从中长期视角看,风电接纳导致传统火电发电商的利用小时数下降。为了实现风电和火电的协调优化,本文建立了考虑火电发电商利用小时数约束的含风电电力系统中长期发电计划模型。在电力系统物理约束条件下,研究了系统中发电商利用小时数约束对风电接纳量和系统发电总成本的影响,并且研究了不同的风电预测误差、发电商数目以及负荷增量产生的影响。算例仿真结果表明,不同的发电商最小利用小时数对风电电量接纳的影响最大,风电预测误差准确度和系统中发电商的数量对风电接纳也有影响,而当系统中负荷较大时,因为系统备用容量等技术约束,导致无法通过持续下降火电利用小时数来接纳更多的风电电量。     

考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法

大规模风电并入电网时,常规电源调峰能力不足,导致风电消纳受阻,而电解铝和电动汽车负荷具有可调节能力,能够消纳一定风电。因此,该文提出一种考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法。首先,基于电解铝负荷与电动汽车负荷的响应能力,建立以弃风电量和系统运行成本最小的源荷互动调峰多目标优化模型;其次,采用NSGA-2算法对模型进行求解,获得Pareto最优解集,并利用满意度评价方法选取最优折衷解,从而得到可调节负荷参与受阻风电的决策方法;最后,通过IEEE33节点对系统进行仿真,并与传统调度方案进行对比,验证了所提方法的优越性和可行性,为可调节负荷参与消纳受阻风电提供技术支持。     

基于能耗费用评估的电网最优风电接纳功率分析

以能耗费用最低为目标,提出了基于能耗费用评估的电网最优风电接纳功率分析方法。该方法综合考虑了火电机组发电成本、风电的节能降耗效益、旋转备用成本以及电网的安全约束等因素,以确定既有电网的风电最优接纳功率。基于遗传算法求解模型,并通过IEEE-118节点算例对所提方法的可行性进行了验证。     

不确定性环境下考虑弃风的电力系统日前调度

为尽可能减少弃风,将弃风电量期望作为最小化优化目标加入日前调度模型。该优化目标与原有模型中的发电成本最小互相矛盾,为协调这两个子优化目标,通过隶属度函数分别将它们模糊化,构建了基于最大满意度的单目标优化模型,并采用遗传算进行了求解。风电并网增加了系统的不确定性,模型采用基于风险指标失负荷概率的机会约束代替传统的旋转备用约束。失负荷概率与弃风电量期望计算过程中考虑了负荷、风功率随机预测误差以及常规机组随机强迫停运。基于IEEE 118节点系统的仿真实验表明,该调度模型可给出兼顾发电成本与风电接纳水平的日前调度计划,为系统调度人员提供参考。     

考虑低谷时刻负调峰能力及风电预测区间的多目标机组组合优化研究EI北大核心CSCD

大规模风电并入电力系统以后,因其反调峰特性及随机性,对系统发电计划和调度带来严峻挑战。系统常规机组在负荷低谷时刻的可调出力在很大程度上决定了系统的风电接纳能力。因此,为了使系统经济、可靠地运行,提出一种综合考虑系统运行成本以及常规机组低谷时刻负调峰能力的多目标机组组合优化模型,并使用高效易行的归一化法线约束方法求解该多目标问题。为应对风电的随机性,将所得的Pareto解集与风电预测区间结合,对不同的机组组合方案进行评估,最终可得到兼顾系统经济性和可靠性的机组组合方案。最后,基于10机系统及其扩展系统(20机)进行仿真分析,结果验证了所提方法的可行性,能够为决策者提供切合实际的机组组合优化方案。     

电量协调与成本控制的日内滚动发电计划

由于日前风电预测存在较大误差,采用日内滚动发电计划消纳风电波动性已成为业内的共识。然而,在我国现行的"三公"调度模式下,日内滚动发电计划须考虑电量完成进度的滚动协调和风电消纳成本的控制。为此,提出了日内滚动发电计划的2种实现模式,即电量完成进度滚动协调模式和风电消纳成本控制模式。针对电量完成进度滚动协调模式,提出了目标电量日内滚动计算模型,滚动修正剩余时段机组目标电量,并以该目标电量为约束实现机组电量完成进度的滚动协调,提升了发电调度的公平性。针对风电消纳成本控制模式,在调度模型中增加了风电消纳成本控制的约束条件,以决策可接受消纳成本下的弃风电量,在出现概率较大的风电波动区间内,以合理成本消纳风电。文章建立了统一的全景日内滚动发电计划模型,能够在跟踪日前计划的基础上,通过约束条件的选择,分别适应2种模式下滚动发电计划的编制。算例分析表明,提出的模型与方法能够满足2种模式所期望的目标,实现公平与成本控制的风电消纳。     

兼顾风电接纳与风电商利益的风电装机容量分层优化

合理的装机容量是减少弃风、优化电力系统运行、减少风电商损失的有效方法。风电场装机容量的确定主要受电网对风电接纳能力、风电场风资源状况和风电商运营方式的影响。提出采用多目标分层优化决策方法求解风电场合理的装机容量。第一层以电力系统环境经济调度为目标,充分发挥风电的节能减排效应,计算分析不同典型日负荷下的风电接纳能力,获得多条风电接纳水平曲线;第二层以第一层电网最佳风电接纳水平为基础,根据风电场随机模拟风速时序曲线,以风电场弃风电量与欠风电量期望最小为目标,兼顾风电场商的期望利益,建立随机机会约束规划模型评估风电场最佳装机容量。仿真算例验证了所提优化模型的有效性与合理性。     

光伏发电接纳能力评估建模研究

建立基于联络线交换计划、检修计划、系统负荷预测曲线、母线负荷预测曲线、网络拓扑等约束信息的光伏发电接纳能力评估模型。采用单纯形方法求解光伏发电最大接纳能力,实现日前和日内光伏发电接纳能力的连续过程整体优化。结合实际电网,分析电网网络拓扑、电源出力等因素变化引起光伏发电接纳能力改变情况,验证了建立光伏发电接纳能力评估模型。     

基于两阶段优化的风储联合发电系统日前发电计划模式

考虑风电日波动性对常规机组启停的影响,为准确刻画系统运行经济性与风电消纳能力的关系,设计了风电最大出力模式、经济运行模式和运行成本控制模式3种风储联合发电系统日前发电计划模式,提出了不同模式的两阶段优化模型及快速求解算法。第1阶段通过储能系统和常规机组协调调度,实现经济性最优或弃风量最小的目标,第2阶段优化则按照经济调度和"三公"调度的原则分配常规机组和风电场的有功出力。提出快速算法削减了模型的寻优空间,大幅提高了优化模型的求解效率。基于IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所述模型和算法的优越性。     

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。     

考虑源荷协调的风电并网系统旋转备用容量优化

风电的接入给电力系统带来更大不确定性,要求电网公司购买更多的旋转备用以维持电力系统的功率平衡和稳定,兼顾系统运行可靠性与经济性的旋转备用优化配置具有重要意义。考虑风电、需求侧互动资源,提出一种基于多场景的概率性旋转备用优化方法。该方法综合考虑风电预测误差、负荷波动及发电机非计划停运不确定性因素对旋转备用的需求,将弃风、可中断负荷分别作为部分负、正旋转备用融入发电日前调度计划,以购电总费用最低为目标函数建立日前机组组合优化模型,获得各时段旋转备用优化配置量。通过对IEEE 30节点、IEEE 118节点系统进行算例分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于Power World的风电最优接入方案研究

为研究风电接入后对系统电压稳定的影响,提出了基于U-Q灵敏度法和静态安全分析的风电最佳接入方案研究方法。通过采用所提出的方法,采用Power World软件,制定出基于U-Q灵敏度法和静态安全分析方法的风电接入点选择方案具体步骤,最终得出最优方案。通过比选方案,分别从电压稳定性与静态安全性2个方面验证方案的可行性。仿真验证结果表明,制定出的改善含风电场的系统电压稳定性策略方案可行有效。通过从风电规划的接入方式优化上改善含风电场的系统电压稳定性的同时,也在一定水平上提高了系统的静态安全性。     

风电调度接纳成本的等电量顺负荷计算方法及分析

风电接入电力系统运行需要平衡其间歇功率并产生相应的平衡成本,该成本计算复杂,对于大规模风电接入也是个重要的问题。研究和提出了"等电量顺负荷"量化计算方法,基于电力系统安全约束机组组合,优化全系统机组运行;通过构造风电顺负荷发电方式,对比分析得出风电平衡成本。详细介绍了该方法的计算原理和计算过程,分析了"等电量顺负荷"变换的经济学意义,建立了相应的数学模型和算法。以某省实际数据为例,进行了数值模拟分析和验证,对不同季节风电在不同接纳水平下的平衡成本进行了测算。     

基于改进k-means聚类的风电功率典型场景在日前调度中的应用

针对含风电电源的电网日前调度优化问题,应用聚类分析获得风电功率典型场景进行风电功率预测,并将预测结果用于日前调度优化具有重要意义。提出一种基于改进k-means聚类算法的风电功率典型场景生成方法,对周期内的风电数据通过场景生成和缩减,得到少数几个能反映周期内历史数据特征的风电功率典型场景集;然后以系统运行成本最小为目标,建立适应风电接入的日前机组组合模型,模拟风电接入后电力系统实际运行情况。最后通过算例比较风电功率点预测、区间预测和典型场景预测在电力系统日前调度中的经济运行优化结果,验证了所提方法的有效性和实用价值。     

抑制大规模连锁脱网的风电汇集区域电压预防控制策略

风电场连锁脱网事故给风电并网带来了新的挑战。传统无功优化虽能得到较好的优化控制量,但当风电场N-1脱网,并且在风电场慢无功补偿设备未能快速动作的情况下,系统潮流重新进行分布,从而导致节点电压不能满足安全约束条件。因此,文中建立了带风电场安全约束条件的无功优化模型,以最大化风电安全接纳量和最小化系统网损为目标,保证系统电压在正常情况下和N-1脱网后均能满足安全性要求。其次,采用Benders分解算法求解该优化模型,将优化模型分为主问题和若干子问题,通过主、子问题的交互迭代得到最优解。采用某风电基地9个风电场的实际算例对所提方法进行验证和分析,与传统无功优化的对比结果表明安全约束无功优化能保证系统正常和故障下的电压安全性,是抑制风电场连锁脱网的一种有效预防控制措施。此外,详细分析了风电场容量、风电机组无功调节容量与最大风电接纳量间的关系,为风电场运行调度提供支持。     

基于风电出力预测误差补偿度与经济效益的最佳储能容量配置

以储能实时充放电弥补风电日前预测出力与实际出力之间的误差,可达到间接提高风电预测精度和风电利用效率的目的,但是受储能成本制约,必须探讨储能最佳容量选取方法。以弃风降低量、火力备用减小量、环境友好效益与储能投资、运行维护成本对比分析为准则,基于风电预测误差的概率分布特点,确定不同误差补偿度,配置相应补偿度下的储能容量,获得相应储能容量下的经济效益,进而计算出回收储能成本年份。基于补偿度、储能容量、回收成本年份三者关系确定了最佳补偿度下的储能容量配置和回收成本年份。通过对新疆148.5 MW风电场仿真验证及效益评估,将风电日前预测误差限制到±25%,最佳补偿度为91.5%,最佳储能容量为12.28 MW,约7.58年收回成本。     

基于改进PSO算法的风电并网系统电压无功优化研究

以有功网损最小、电压偏差最小和静态电压稳定裕度最大为目标,考虑异步风电机的简化模型对电网的影响,建立能根据风速变化进行实时调节的多目标无功优化模型。通过改进自动调节的惯性权重刷新粒子,提出根据Pareto最优解的拥挤距离形成Pareto最优解曲面,以拥挤距离最大的结果作为全局极值,引导粒子在Pareto最优曲面上分散分布。利用MATLAB编程对IEEE30节点系统进行了仿真计算,结果表明该算法具有实用性。