基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。     

基于时序仿真的风电年度计划制定方法

国内风电发展迅猛,但"三北"地区电力系统调峰能力有限,造成风电"弃风"现象严重。现有风电年度计划方法只能将风电电量预测结果纳入年度计划,与风电运行受阻的实际情况偏差较大,年度计划难以执行。文中提出一种基于时序仿真的风电年度计划方法,综合考虑风电出力特性、负荷特性、机组调峰特性、电网送出能力等因素,逐时段优化全网含风电的电力平衡,建立了用于研究省级电网年度风电计划的优化模型。以某省级电网为例,对比分析了时序仿真法和典型日分析法的风电平衡能力及其节能减排效益,研究了不同开机方式对风电平衡能力的影响。结果表明,采用滚动3d优化风电平衡模型符合电网调度实际情况,计算速度快,且能够提高年度风电上网电量,为年度计划制定提供了参考。     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

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。     

考虑电解水制氢消纳弃风电量的制氢容量规划

为充分利用风电场弃风电量,提高风电场效益,提出风电场配套规划建设一定容量电解水制氢以消纳弃风。首先根据同一地区往年风电出力数据,模拟新建风电场出力时序曲线,然后根据电网中机组最小出力计算风电场弃风电量,最后建立电解水制氢消纳弃风电量模型,以经济效益最大为目标,利用粒子群算法求解得到最优制氢容量配置方案。以修改后的IEEE14节点电力系统为例,利用2021年比利时风电场实际出力数据进行模拟,验证了算法的有效性。     

从调度模式经济性角度评估电网风电出力接纳能力

随着风电并网容量的增加,电网出现了一定程度的弃风。调度模式直接影响电网接纳风电的能力。本文分别构建了综合考虑系统运行成本和弃风量最小的调度模式、系统运行成本最小的调度模式以及弃风量最小调度模式的模式。提出利用分层优化的思想求解,外层采用基于分段断点的动态规划法安排机组的启停,内层采用多智能体粒子群算法求解系统运行的相关指标。通过算例计算,从调度经济性角度分析不同调度模式下电网最佳风电出力接纳水平。     

风光抽蓄互补系统合理容量效益研究

新能源高渗透率电力系统呈现电量富余、电力不足特点的主要原因是风电、光伏基本不具备容量效益,利用抽蓄与风光组成互补系统是解决该问题的有效途径之一。提出一种风光抽蓄互补系统合理容量效益优化方法,优化模型将互补系统合理容量效益以及风电和光伏装机作为决策变量,兼顾互补系统新能源利用率、发电可靠性和国民经济可行性。实际算例仿真计算的结果表明,所提算法能够有效解决风光抽蓄互补系统的容量效益与装机优化问题。     

基于平抑风光波动的抽水蓄能容量优化配置

针对风光出力固有的随机性、间歇性和波动性给电力系统稳定运行带来的影响,提出一种基于平抑风光波动的抽水蓄能电站容量规划模型。以风电、光伏联合出力的日内波动率最低为目标函数,并考虑火电机组运行成本构建模型;采用改进的混沌优化算法进行求解;以甘肃某区域电网为例,采用夏、冬季典型日2种场景下的算例分析,论证了不同装机容量的抽水蓄能平抑风光波动的效果以及对系统运行成本的影响,据此获得该区域电网抽水蓄能的最优装机容量参考值。     

基于非线性内点方法的风电接入能力研究

互联电网的风电接入能力是现代电力系统运行和规划的重要问题之一。提出一种基于非线性优化的风电接入能力计算方法。建立了电网风电接入能力问题的优化模型,利用非线性原–对偶路径跟踪内点算法进行求解。给出了具体的计算步骤,并且以IEEE30节点系统为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。该方法可以综合考虑系统的运行约束和运行方式,较为准确地找出影响风电接入能力的关键约束。非线性内点算法具有较好的收敛特性,运用该算法可以得到较为准确和符合系统实际运行情况的风电接入功率极限,具有工程应用价值。     

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。     

风-光-蓄联合系统日内日间优化调度研究

随着新能源发电装机容量的持续增长,大规模的风电、光伏并入电力系统,但由于风电、光伏受自然因素等影响,其出力呈现出较大的波动性。为解决大规模风光并网给电力系统造成的波动,考虑为系统配置运行灵活的抽水蓄能电站,配合系统出力,建立了以系统出力特性与系统负荷特性吻合、效益最大化的模型,采用遗传算法分别对系统日内、日间及日内日间结合的联合优化调度计算。算例验证了模型的有效性,风-光-蓄联合系统进行优化调度可有效避免弃风现象,使得系统效益得到大幅提升。     

基于太阳能热发电的内蒙古电网多能互补配比研究

建立了一种风电、光伏以及太阳能热发电多能互补装机配比计算模型及其评价指标。拟定了7种配比方案,并以内蒙古电网夏冬典型日负荷作为优化目标,使用计算模型及其评价指标对各配比方案进行计算分析。结果表明,基于基础参数计算的配比为风电装机150 MW、光伏装机50 MW、太阳能热发电装机100 MW的方案具有更好的电能质量和电网运行稳定性,同时具备更好的系统整体送出能力,可有效减少弃风弃光。     

考虑风电不确定性的风蓄火联合优化经济调度研究

风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风,致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性,文中采用内外两层模型嵌套求解,即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型,以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率,再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性,同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型,并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。     

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。     

风火储电动汽车换电站联合优化调度

将电动汽车换电站作为一种灵活的储能设备纳入电力系统优化调度,建立风火储电动汽车换电站的联合优化调度模型。模型考虑火电煤耗成本、风电节能减排效益、换电站运营成本和备用容量成本,以系统运行成本最小为目标函数,采用CPLEX求解器对模型进行求解,以含1个风电场和5座换电站的10机系统为仿真算例。仿真结果表明：联合优化调度利用换电站有序充放电能有效平抑风电波动,降低电网调峰压力,提高电网风电消纳量,实现电能的有序高效利用。     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

考虑新能源不确定出力的有功无功协调降损控制策略研究

在高比例新能源接入电力系统的背景下,电网安全、经济的运行面临着巨大挑战。该文考虑风光出力的不确定性,建立有功无功协调优化的多目标优化模型。运用拉丁超立方抽样（latin hypercube sampling,LHS）场景生成法和Kantorovich距离的场景缩减技术,得到典型日的风电和光伏出力;建立以系统运行有功网损和电压偏移最小的多目标综合优化调度模型,采用传统的鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm,WOA）与粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）相结合的鲸鱼群（WOA-PSO）算法求解该模型,得到Pareto解的分布;根据优化结果制定无功补偿装置的投切功率以及储能系统充放电策略,达到提升系统电压稳定性与平缓新能源出力波动的效果,减少功率在线路上的损耗,实现电网的安全、节能运行;在改进IEEE30节点系统上进行实验分析,验证所提模型与求解算法的有效性与合理性。     

节能减排背景下综合智慧能源优化调度系统研究

为提高能源利用效率、降低环境污染,在节能减排背景下,设计综合智慧能源优化调度系统。建立综合智慧能源优化调度系统架构,包括应用层、计算层、能源路由网络层及电网和微网设备服务层,这四层结构分别与调度总线相连。设计能源优化调度方法,在外层规划模型中,计算综合储能建设成本,同步建立风力与光伏等新能源的调度函数。在内层规划模型中,设置弃风弃光的惩罚成本系数,建立风能和光能运行功率的约束条件。内层运行模型与外层规划模型相连,实现能源优化调度系统。在实验中,依据3个预设场景对研究区智慧能源体系架构的能源负荷进行仿真,得到三个场景的总成本分别为79336.42、69417.95、65279.92元,其中场景3的总成本最低,可见该优化调度系统具备有效性。     

清洁能源与电动汽车充电站协调投资的低碳效益分析

针对CO_2减排规划目标,引入低碳效益的概念,即使用全寿命周期内某减排项目单位投资的碳减排量来评价不同减排技术的减排效率。以低碳效益最大化为目标建立风电、光伏电源和电动汽车充电站协调投资模型。采用改进的离散细菌群体趋药性算法进行求解,通过对实例的计算分析得到符合减排要求的投资规划方案。最后对比以CO_2减排量最大为目标函数的投资策略,证明所提模型和优化算法的正确性和有效性。     

基于RNA-CS混合算法优化的风光发电预测模型研究

提出一种基于RNA-CS混合算法优化的预测模型,优化布谷鸟算法,权衡全局搜索和局部搜索。结合某地区风力和光伏发电实际,对一天中的风速和福射进行测量。采用基础遗传算法、基础布谷鸟算法与RNA-CS混合算法进行仿真对比研究。结果表明,RNA-CS混合优化算法对比其他两种算法模型,对风电、光伏发电具有更精确的预测结果,能够有效的保障电力系统稳定运行。