含虚拟储能的新能源高渗透电网深度调峰备用决策模型

随着西北新能源并网容量的快速增长,新能源消纳需求与反调峰特性的矛盾成为电网运行面临的严峻挑战,但电力运行的逐步市场化也为新能源消纳提供了新途径。基于此提出新能源高渗电网中虚拟储能、深度调峰共同参与备用的市场决策模型。首先,考虑新能源的波动性,构建引入不确定度的新能源备用模型;针对用户侧资源的价格敏感性,构建基于“虚拟储能”的“充放电”能力的备用模型;其次,基于火电机组深度调峰技术确定不同调峰深度的补偿机制,构建火电深度调峰参与备用的模型;最后,以新能源消纳为核心,系统调峰备用成本最小为目标,构建虚拟储能、火电深度调峰共同参与的备用决策模型。算例结果验证了所提决策模型对保证系统调峰备用容量的有效性。     

基于华中电网跨区电力交易的市场辅助服务研究

随着中国风电、水电等清洁能源的大规模开发利用及特高压工程建设的高速发展,跨区电力交易日益频繁且交易量逐年增长。大规模区外来电增加了受端电网的调峰、备用等压力,然而目前不参与受端电网辅助服务的考核和补偿体系。针对这一情况,介绍了华中电网电源及负荷特点,分析了跨区电力交易的现状;提出了跨区电力交易参与华中电网调峰和备用辅助服务的机制建议;根据所提机制,测算了天中等直流跨区联络线送电应分担华中电网调峰和备用辅助服务的大小。所提模型有利于建立跨省区辅助服务分担共享机制,进而缓解华中地区火电机组调峰压力,促进西北等地的清洁能源送往华中电网消纳。     

电网动态极限约束条件下的新能源实时消纳裕度计算评估方法

为了给新能源消纳工作提供量化的决策参考依据,提出了电网动态极限约束条件下新能源消纳裕度的计算方法,并建设了电网实时平衡能力监视系统,对新能源消纳状态进行实时计算与评估。首先针对新能源消纳状态评估指标,建立了电网新能源可用发电电力,电网下调节能力,跨省、跨区通道消纳裕度,直流受端可消纳富余电力等4项量化指标。然后建设了电网实时平衡能力监视系统,并通过其完成省级、区级电网新能源调峰受阻、全网火电下调节能力等数据的计算,通过国调和分中心监视系统进行送受端省级、区级的数据交互,完成跨省、跨区通道裕度和直流受端可消纳富余电力的计算及安全校核。最后电网实时平衡能力监视系统基于以上数据和相关判据对新能源消纳状态进行动态评估。     

考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析

阐述了中国跨区直流输电对促进西北地区新能源消纳的重要性,分析了目前跨区直流外送模式对新能源消纳的不利影响。综合考虑分析直流输电系统的运行特性和跨区电能交易需求,建立了跨区直流计划调整的混合整数线性约束模型,提出了考虑跨区直流互动调峰的新能源与常规能源协调优化的两阶段日前发电计划编制方法。首先,基于安全约束经济调度(SCED)模型分析了受端电网直流接纳能力。然后,基于安全约束机组组合(SCUC)模型,综合考虑直流计划调整约束、系统平衡、机组运行、新能源出力预测和电网安全等约束条件,以节能环保和新能源消纳最大为优化目标,编制送端电网的机组组合、出力计划和直流送出计划。最后,通过某省级电网及其跨区直流计划优化调整的算例验证了所提方法的有效性。     

基于源网荷储综合调峰资源协同方案研究

宁夏地区调峰主要依靠煤电机组承担,随着新能源的快速增长,宁夏调峰形势更加严峻。基于此背景,从源-网-荷-储灵活性提升入手,构建了以电力系统的总发电成本最低为目标的优化模型,运用SPER_PROS系统进行“十四五”本地区运行模拟。基于以上优化模型,构建满足宁夏调峰资源的8种典型场景,通过对这8种场景的仿真计算分析,得出通过深化煤电机组调峰、需求侧分时峰谷电价、电网侧跨区直流运送方式按照送端负荷参与调峰与增加储能的方式,可以降低新能源弃电量。并提出了基于“十四五”源-网-荷-储综合调峰资源的协同方案及其相关建议与措施,为未来宁夏电网的科学发展提供有力支撑。     

基于多调频资源协调控制的西北送端大电网新能源快速频率响应参数设置方案

自2016年开始,西北电网组织开展新能源参与送端大电网快速频率响应研究及试点试验工作。试点结果表明新能源具备参与电网快速频率响应能力,且性能优于常规电源机组。该文对西北送端大电网快速频率控制需求进行分析,提出了光伏、风电分段参与电网调频指标,按照"调频权责明晰、各类型机组协同配合"的思路,完成了基于多调频资源协调控制的西北送端大电网新能源快速频率响应参数设置方案。通过在PSASP电网稳定仿真程序完成新能源快速频率响应功能建模,完成大电网稳定仿真分析。结果表明,采用风电、光伏差异化设置方案,较好地统筹了各类型电源快速调频能力,实现各类型机组快速调频行为协同配合,有效提升了送端大电网频率安全防控水平。目前,该方案已经由西北能监局批准在西北电网正式推广应用。     

规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。     

改善受端电网调峰裕度的特高压直流外送风火协调调度

本地消纳能力不足是导致国内"三北"等风电资源丰富地区严重弃风的主要原因之一,通过特高压直流输电通道实现风火联合外送,是大规模风电跨区消纳的有效途径。直流通道采用传统定功率运行方式,未充分考虑受端电网的负荷特性,直流外送风火电源仍有较大调峰潜力。文中在大风电场群出力特性分析的基础上,提出基于风电出力爬坡量累积曲线的最小配套火电容量的确定方法,并建立了综合考虑风电消纳和受端电网负荷变化的风火直流外送调度模型。利用CPLEX软件求解模型,并对所提方法进行仿真验证。结果表明,相对于传统调度模式,所提方法更能发挥特高压直流外送风火电源的调峰潜力,受端电网等效剩余负荷峰谷差、均方差显著减小,有效改善了受端电网的调峰裕度。     

适用于西北送端大电网新能源场站快速频率响应功能的入网试验方法

近年来,西北电网新能源装机已成为网内第二大装机电源,具有转动惯量的常规水、火电机组开机比例逐步下降,电网频率控制特性的结构性困境日趋明显。目前,西北电网已在全国率先启动新能源参与电网快速频率响应功能推广应用工作。当电网发生频率大扰动情况时,新能源场站能够参与电网一次调频,并对系统频率提供支撑,送端大电网一次调频能力显著增强。提出了一种针对送端大电网新能源场站快速频率响应功能的试验方法,通过对新能源场站进行频率阶跃扰动试验、模拟实际频率扰动试验、防扰动性能校验、自动发电控制(automatic generation control,AGC)协调试验,完成新能源场站快速频率响应功能检测,并首次在国内完成现场可行性验证。目前该方法已实际指导西北电网新能源场站快速频率响应功能入网检测工作。     

考虑频率安全约束的西北电网新能源开发及直流外送规模评估方法

新能源的快速发展,给系统带来调峰困难、抗扰动能力下降等问题。为了支撑新能源合理规划建议,亟需评估电网能承载的新能源上限。该文结合西北电网能源结构和网架特点,梳理新能源开发和直流外送规模研究的思路框架;推导考虑频率安全约束的高比例新能源系统指标,包括一次调频容量与稳态频率偏差、频率响应特性与暂态频率偏差和直流送出规模与系统惯量指标;建立基于生产模拟结果的频率安全仿真算法。结合"十四五"规划边界条件,研究提出西北电网新能源开发及直流外送建议规模,验证了该文所提方法的有效性和工程实用性。     

促进新疆新能源消纳中电化学储能容量需求分析

近几年,新能源发电装机比重迅速增大,承担主要调峰任务的火电机组比重逐年下降,冬季新能源丰期与供热期叠加,造成电网调峰异常困难。在分析新疆新能源消纳问题、风电、光电的出力特性以及主要的电化学储能技术特点的基础上,为尽可能消纳新能源发电量,测算出“十四五”期间新疆电网的调峰电源容量需求,提出适用于新疆电网需要的电化学储能技术及储能规模。     

安徽电网电源规划及调峰能力平衡研究

随着跨区特高压交、直流电网的快速发展,全国范围内的资源优化配置能力不断加强,安徽省未来将接受大量的区外来电,省内电源发展受区外来电的影响也越来越大。区外来电相比省内电源有其特殊性,调峰容量不受省网控制。安徽省自身的能源分布特点决定了未来省内仍主要发展火电装机,综合考虑区外来电的影响,提出电源规划的新思路,即从调峰能力平衡的角度,确定全省2015、2020年最基本的火电装机容量,为今后省内火电发展提供指导。     

基于热电转换的风、光、火电机组协调性发电调度

针对冬季供热期宁夏电网火电机组调整容量受限问题,通过调整全网电负荷与热负荷的分配比例,增加火电机组可调备用容量的方法,提出一种基于热、电转换的风电、光伏及火电机组的协调性调度方法。分析结果表明:将热负荷转化为电负荷后,可提升风电及光伏能源的消纳率,降低新能源出力波动对电网调峰的影响。     

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。     

基于频谱拆分的高比例新能源电力系统火电-多类型储能容量优化匹配

双碳”背景下的新型电力系统可再生能源接入比例持续增大,火电装机保留量将逐步降低,源荷平衡将由抽水蓄能、电化学储能等多类型储能配合火电共同完成。该文提出在已知目标年新能源装机与负荷容量下对火电与多类型储能容量需求的评估方法。首先对净负荷时间序列做离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT),将所得频谱进行聚类,并引入连续变量分布系数将单一频率分量能同时分配给火电机组、抽水储能和电池储能,从而进行傅里叶反变换得到时域调度曲线,评估或优化火电和多类型储能容量。该文所提容量匹配优化的目标函数是凸函数,由于采用了连续变量分布系数,约束条件是线性等式和不等式,整个问题可以转化为线性规划求解,克服了基于截止频率法难以充分利用火电灵活性的局限性和计算模型的非凸性。参考西北电网数据构建场景并进行算例分析,验证了所提模型能够充分利用火电调节潜力,协调火-储联合运行。比较不同风光比例下和不同新能源接入规模的匹配结果,表明适当的风光比和接入规模有助于降低总体投资成本。     

大规模新能源区域互联消纳能力分析及综合评价方法研究

随着新能源基地并网容量的急剧增加,基于长距离区域互联特高压直流电网输送电力的方式将极大地促进新能源在更大空间区域范围内的消纳。针对中国未来新能源大规模、大范围输送配置趋势,提出送受端新能源区域互联消纳能力分析模型,从满足送受端系统净负荷爬坡需求角度提出了送受端电网系统灵活性综合评价方法。以国内某两条跨区直流为对象,结合直流灵活调整运行方式,针对不同直流调整运行方式,进行了情景方案对比分析,并实证对比分析了直流通道采用跟随送端新能源出力特性送电曲线时具有较优的经济性和社会效益。实证结果表明,所提出的模型与方法可为大规模新能源区域互联电网综合评价与生产模拟提供一种有效的模式。     

含核电–碳捕集机组的直流跨区互联电网多源协调鲁棒经济调度策略

为提高负荷中心的调峰容量,降低源-荷双侧不确定性对新能源跨区消纳和调度经济性的影响,在考虑核电、碳捕集机组接入的前提下,提出计及源-荷双侧不确定性的直流跨区域互联电网多源协调两阶段鲁棒优化模型。首先,改进核电机组调峰模型,提高其负荷跟踪的精确性;分析碳捕集机组的“削峰填谷”和功率快速调整特性。然后,通过构造凸多面体不确定集合,描述风电、负荷的不确定特性。进而,针对各类型电源不同的调度特征,将机组启停成本、核电运行及调峰成本作为第一阶段目标函数;将机组发电成本、弃风惩罚成本以及碳交易成本作为第二阶段目标函数;同时,引入列和约束生成算法将优化模型转化为主、子问题相互迭代求解。最后,以跨区域仿真算例验证了模型的有效性和合理性。结果表明,所提协调优化方法可以提高跨区电网新能源的消纳能力、减少碳排放量、显著改善受端电网调峰裕度;并可通过改变不确定度预算参数得到不同保守度的调度结果,平衡系统的鲁棒性和经济性。     

考虑功角稳定和暂态过电压的新能源电压穿越控制参数优化

我国新能源装机量逐年增加,随着新能源在电力系统中的比例不断提升,新能源对于电力系统的稳定影响也更加突出。为缓解新能源带来的不稳定性,新能源一般搭配火电机组外送,当发生交直流故障时,风光火打捆外送直流送端的火电机组易出现功角失稳,直流送端换流站以及新能源机端易出现暂态过电压。研究表明,对新能源控制参数进行优化可以缓解直流送端功角失稳和直流送端换流站以及新能源机端的暂态过电压。基于PSASP仿真定性研究了新能源机组在高/低压穿越期间的控制参数对直流送端功角和暂态过电压的影响,提出了新能源机组参数优化原则及思路,并根据实际电网情况仿真验证了其合理性。     

基于源荷状态的跨区互联系统协调优化调度

随着跨区互联结构的日益完善及分布式电源的大规模接入电网,为充分利用区域间现有调度资源的互补效益,研究了基于源荷状态的跨区互联系统协调优化调度。以送、受端电网总运行成本及网损为目标函数,首先根据送、受端源荷状态,判断送端储能设备充放电状态及功率跨区流动状态。其次,考虑实际系统运行的各项约束,利用改进的基于粒子群优化算法的多目标搜索算法寻优,优化送端储能充放电功率、跨区联络计划及受端调峰火电机组出力。最后,以中国新疆地区实际电网为算例进行仿真计算。仿真结果表明,所提跨区优化调度策略可显著提升送、受端电网运行效益,充分发挥互联区域的互济合作。     

基于全时序生产模拟的灵活性资源配置方法

"碳达峰、碳中和"目标的提出加快了我国能源转型、电网升级的步伐."十四五"期间,电力系统高比例新能源接入、多直流送出特征愈加凸显,负荷高峰的"双峰"特点逐渐显现,电网面临部分时段电力紧缺、部分时段新能源受阻的挑战.为此,考虑未来电源装机总量增长、负荷水平增长情况,针对省级送端电网电力平衡需求及新能源消纳压力,采用全时序...