基于统计分析的风-气能源基地远距离直流输电方案规划

风电资源的大规模开发及天然气在一次能源的消费比重不断提高,给电力系统规划和运行带来新的挑战。为将大容量风电输送到数千千米外的负荷中心,采用具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压直流输电系统。针对含丰富风电和天然气资源的能源基地远距离输电,提出了基于置信水平的风-气输电容量统计分析方法,综合考虑源端风-气综合能源出力的随机性、输电方案的经济技术环境及受端系统承受能力等方面的因素,构建了风-气能源基地的远距离直流输电评估指标体系,并基于改进前景理论法对风-气远距离直流输电系统候选方案进行综合优选。在算例分析中,通过灵敏度方法分析了不同输电方案的适用范围,并验证了所提规划方案的优越性,为大容量能源远距离直流输送规划的科学决策提供参考。     

考虑风电不确定性的配电网区间潮流计算

高渗透率风电的接入使得配电网三相潮流计算需要考虑更多不确定因素,传统的潮流计算方法面临严峻挑战.文中基于区间分析理论,采用区间数对风力发电系统出力的不确定性进行描述与分析,并建立了考虑风电注入功率不确定性的配电网三相区间潮流计算模型.为高效求解所建立的配电网三相区间潮流计算模型,基于对传统非线性区间方程求解方法的分析与...     

基于机会约束规划法和非支配排序差分进化算法的含风电多目标输电网规划

在含有风电场的输电网络规划问题中,考虑了风电和负荷的不确定性,以规划方案的经济性、对环境的影响最小以及最大化风电并网容量为优化目标,基于机会约束规划的方法构造了计及风电和负荷不确定性因素影响的多目标输电网规划扩展模型,采用蒙特卡洛法和非支配排序差分进化(NSDE)算法对该模型进行求解,为考虑不确定因素的多目标输电网规划问题提供了一种更为灵活的解决方法。     

考虑不确定性因素的综合能源系统协同规划研究

为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率,对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究。首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型。然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模,并采用主成分分析方法提取典型运行场景集;考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三个场景建立综合能源系统协同规划模型,并使用YALMIP工具求解。仿真算例结果表明,所述方法能够在考虑不确定性因素的基础上得到经济效益更高的协同规划方案,有效提高综合能源系统的经济性和灵活性。     

风电并网时基于需求侧响应的输电规划模型

在输电规划中引入需求侧响应机制,能够促使用户根据实时供用电情况改变电量消费行为,这有利于提高电网运行的灵活性,是应对风电并网不确定性问题的有效手段。综合考虑了风电机组出力的不确定性,建立了风电出力估算模型,并在输电规划目标函数中引入需求侧响应成本,建立了基于需求侧响应机制的输电规划模型,采用贪婪随机自适应搜索过程(greedy randomized adaptive search procedure,GRASP)对模型进行求解。根据Garver 6节点和IEEE-24节点系统测算基于需求侧响应机制的输电规划模型,并通过与一般输电规划模型对比,验证了基于需求侧响应机制的输电规划模型的有效性。     

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

该文采用鲁棒区间法挖掘电-热综合能源系统协调运行的潜力,以缓解风电功率的不确定性对电力系统的运行稳定性的影响,并构建风力发电与氢储能系统相结合的风-氢混合系统,考虑氢储能系统的热平衡需求,以充分发挥氢储能系统的储能效率,平抑风电的波动性。首先,介绍了考虑氢储能系统接入的电-热综合能源系统结构,并构建其数学模型;然后,以区间形式考虑风电的不确定性,构建含风电的鲁棒区间优化调度模型,使系统在所有风电出力允许区间内,均满足允许约束条件;再次,建立一种含风-氢混合系统的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型,采用对偶理论将原模型转化为单层模型进行求解,最坏情况下的风电不平衡功率由可调机组根据时变参与因子进行调整;最后,以PJM-5节点电力系统与6节点热力系统和辽宁省北部太和综合能源系统为例对所提模型进行分析,验证了模型的有效性。     

考虑风电接入和气电转换的综合能源系统日前区间优化

针对气电综合能源系统优化调度中未充分挖掘可调度因素、未充分考虑风电预测误差不确定性的现状,研究含风电的气电综合能源系统日前区间优化调度方法。首先,基于区间数学对风电出力的不确定性进行区间描述,综合考虑抽水蓄能、气电双向转换以及需求响应等资源和技术,并用区间数学表示优化目标和优化约束,构建含高比例风电的气电综合能源系统日前优化模型,综合优化系统的经济性、环保性。然后,基于区间序关系和可能度的方法将区间优化模型转化为确定性优化模型,继而采用Jaya算法进行求解,保证求解的高效性和解空间的可行性。最后,进行算例分析,仿真结果验证了综合利用抽水蓄能、气电双向转换以及需求响应等要素对系统进行区间优化,能取得优化效果上的优势,并能为系统调度人员提供风电不确定度对系统优化影响的信息。     

考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度

电力市场环境下,园区综合能源系统需要考虑电价波动以制定第二天的调度计划。而风电和光伏发电等分布式电源出力的不确定性给园区综合能源系统经济运行带来了巨大挑战。文中提出了一种考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度方法。首先,采用区间理论对电价和分布式电源出力的不确定性进行了建模;然后,以日运行费用最低为目标,结合综合能源系统运行约束,建立了考虑不确定性的园区综合能源系统日前优化调度模型;最后,采用区间线性规划方法对模型进行求解。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于区间线性规划和可逼近理想解排序法的园区型综合能源系统投资决策

综合能源服务作为电网企业增值服务重点开发的领域,研究其在计及不确定性因素情况下的投资决策方法,能够有效提升电网的投资效益。从综合能源投资者角度出发,提出一种基于区间线性规划和可逼近理想解排序法 (technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的园区型综合能源系统投资决策方法。首先,采用区间数的方式对负荷和能源价格的不确定性进行描述,构建基于区间数的综合能源系统不确定性规划模型,求解得到年综合成本和年碳排放成本;然后,综合考虑园区的经济性指标和环保性指标,选取TOPSIS法对多个投资规划方案进行排序,统筹筛选出综合经济性和环保性的最优方案。案例分析结果表明所提方法可有效辅助综合能源公司做出合理投资决策。     

考虑风电的电源电网协调规划

由于风电具有间歇性、波动性和随机性等特性,充足的灵活可调节电源是电力系统消纳大规模风电的必要条件,因此,在电源电网协调规划中需要考虑风电、灵活可调节电源和普通常规燃煤电源的合理比例。采用区间数表示风电和负荷的不确定性,建立基于区间优化方法的能够同时考虑风电、燃气发电和燃煤发电的动态电源电网协调规划数学模型。该模型以规划期内投资成本和运行成本综合最小为目标函数,以电力系统运行安全为约束条件。为了体现燃气发电机组对风电和负荷不确定性的灵活调节作用,采用简化的机组组合模型模拟电力系统中各类型机组的调度运行。所建立的数学模型是一个混合整数线性规划模型,在GAMS上实现编程并调用CPLEX求解器进行求解,IEEE-30节点算例验证了所提方法的有效性。     

计及风险控制策略的电力系统可用输电容量决策

针对风电装机容量较高的电力系统,在可用输电容量计算时需要合理计及风电机组出力不确定性可能导致的各种风险,文中在可用输电容量决策中引入了风险控制策略,在保证由于风电出力不确定性所引起的系统潮流越限风险不超过给定允许水平的同时,将由于风电机组实际出力不足而导致购电成本超过给定限值的风险控制在一定范围内。首先,将计及风险控制的可用输电容量决策描述为机会约束规划问题;然后,利用半不变量的Gram-Charlier级数展开理论计算相应可用输电容量决策方案下系统的安全风险和经济风险;最后,采用多目标差异进化算法求解所发展的优化模型,并以IEEE 118节点系统为例验证了所提出模型和方法的可行性与有效性。     

计及风光不确定性的电气热综合能源系统日前区间优化

为探究风电、光伏出力的不确定性及储能系统对电气热综合能源系统运行的影响,建立了考虑风电与光伏出力不确定性的电气热综合能源系统日前区间优化模型,利用区间数表示电气热综合能源系统中风电、光伏出力的不确定性,并考虑电网络、天然气网络及热网络等不同设备的上、下限约束.将该模型转化为混合整数线性规划模型,并通过区间线性规划方法求...     

计及风险约束的多阶段输电系统规划方法

多阶段输电系统规划问题是一个复杂的非线性组合优化问题。与传统的输电系统规划问题相比,电力市场环境下的输电系统规划更加复杂,需要处理的不确定性因素更多。在不确定性环境下所制定的输电系统规划决策不可避免地会带有一定的风险,包括安全风险与经济风险。因此,在制定输电系统规划方案时需要适当考虑风险的影响,亦即需要进行风险管理。在此背景下,文中利用机会约束规划可以显式描述风险的特点,构造了计及风险约束的多阶段输电系统规划的模型框架,并给出了相应的求解算法,为解决这一重要而困难的问题做了一些新的尝试。最后通过一个算例系统说明了所提出的方法的可行性。     

考虑风电相关性的改进优化场景法计算电力系统区间潮流

同一区域内风电场出力具有不确定性以及相关性的特点,对电力系统计算不确定性潮流产生重要影响。为掌握系统状态量的分布特性,在计算区间潮流过程中需要考虑风电的不确定性以及相关性。为此,提出一种考虑风电相关性影响的改进优化场景法计算电力系统区间潮流。基于极值定理建立改进优化场景算法的模型,然后使用泰勒级数将模型中的非线性元素进行逐级展开,以达到消去模型中的三角函数的目的,有利于提高计算区间潮流的效率。同时使用相关角量化风电出力的相关性,构建含风电相关性的区间潮流模型,然后根据仿射变换将含风电相关性的区间转换为独立的区间变量,代入到所建立的区间潮流算法模型。最后在IEEE 118节点系统中进行算例分析,验证了所提计算方法相对于常规仿射算法在精确性方面的优越性,且与优化场景法相比,计算效率明显提高。     

大规模风电接入输电网的源网联合规划

随着电网中风电比重的不断提高,电网有限的输电能力造成的输电阻塞和弃风现象严重制约了风电的消纳。为提高风电的消纳能力,同时考虑电源和电网规划运行,以系统建设运行成本与弃风水平最小化为目标建立源网联合规划双层模型:外层-源网规划模型主要关注长时间尺度的系统网架规划问题,以系统建设运行成本和弃风水平最小为多目标;内层-系统运行模型主要关注短时间尺度的系统运行问题,以系统运行成本最小为单目标。通过改进型非劣分类遗传算法(NSGA-II)和CPLEX联合求解,得到风电最优的接入选址和输电网最佳扩容方案。通过算例分析了不同规划场景下的优化方案,所提规划模型能够有效提高风电消纳水平,减少系统投资运行成本。     

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。     

基于分布鲁棒优化的含风电系统静态安全校正控制方法

提出一种计及风电出力不确定性的电力系统静态安全校正控制方法。考虑与风电预测方法的合理对接,采用风电预测出力的区间及期望值信息描述风电的不确定性。以调整措施耗费的经济成本最小为目标,考虑发电机出力调整和切负荷2种控制措施,建立考虑风电波动的有功安全校正控制模型。基于分布鲁棒线性优化理论,将含有不确定性参数的校正控制模型转化为仅含确定性参数的鲁棒对等模型,并采用线性规划方法进行求解。某区域电网算例结果表明,所提模型得到的校正控制方案能够应对各种可能的风电波动;同时,该模型可实现控制策略经济性与鲁棒性的相互转化,并能给出控制策略鲁棒性程度的概率评价。     

风电集群接入系统规划的混合整数线性模型

作为大规模风电集中并网的首要环节,风电集群接入系统研究方面缺乏有效可靠的规划方法。在风电集群并网输电工程各项费用建模的基础上,以规划的整体经济性最优为目标,综合考虑各风电场年出力特性及工程规划实际情况,结合等效重构、栅格地图、分段线性化等方法,提出了风电集群接入系统规划的混合整数线性规划模型。该模型能够对实际大型风电基地工程中风电集群的划分、并网输电工程的容量配置、汇集升压站的优化选址和风电场公共连接点的选取等方面的决策进行综合协调优化配置,获取整体经济效益最优的方案。为增强模型的实用性,提出了汇集升压站局部选址优化方法,使得在提升模型精度的同时,缩短模型求解的时间。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

计及风电接纳能力和风险因素的输电系统规划方法

电力系统中风电渗透水平的不断提高给电力系统安全与经济运行带来了新的问题和挑战。输电系统规划时既要充分考虑系统对风电的接纳能力,也要适当计及风电对系统安全与经济运行所带来的风险。在此背景下,提出计及风电接纳能力和风险因素的含风电场的输电系统两层规划模型,兼顾了输电投资成本、切负荷惩罚、弃风惩罚以及风电场所带来的综合效益,并考虑了安全约束。上下层之间存在交互作用,最终由上层决策获得输电系统规划方案。上层规划和下层规划在数学上分别为混合整数非线性问题和线性规划问题,分别采用改进的粒子群算法和线性规划求解器ILOG CPLEX求解。最后,用修改的18节点和46节点两个系统对所发展的模型和采用的算法进行了说明。     

风电群输电规划评价指标体系和方法

内陆山地风电、湖区风电等风电群，具有风电分布范围广、单个风电容量小等特点。针对风电群的送出，首先，从经济性、安全性和适应性等方面，建立了一套适用于风电群输电规划的综合评价指标体系；然后，综合考虑评价指标的主客观权重，利用基于矩估计理论的最优组合赋权方法确定各指标的最优组合权值，并将灰色关联分析法和余弦排序法结合，提出改进的灰色关联分析法，用以更加准确合理地对各个方案进行优选；最后，利用所提出的评价指标体系和评价方法对湖南某山地风电群输电规划进行了研究。研究结果验证了所提出评价指标体系和评价方法的有效性和可行性。