电量和有功备用辅助服务联合优化模型和算法的研究

在电力市场和有功备用辅助服务市场中,AGC服务、旋转备用和有功电量具有较强的耦合性,即AGC容量和旋转备用容量直接关系到电量市场波动,故电量、AGC和旋转备用统一决策是辅助服务中的一项重要内容。首先研究了电量、AGC和旋转备用联合优化的可行性,说明了该优化方式和现行市场运营模式相适应。建立了以社会效益最大化为目标的最优备用数学模型,考虑到备用约束,机组爬坡速率以及系统安全性约束,运用自适应免疫遗传算法求解模型。对电力系统进行仿真计算,验证了该模型是兼顾经济性和可靠性的最优电量、AGC和旋转备用的获取方案,为所倡导的电量市场和有功备用辅助服务市场联营机制的设计和优化提供了借鉴。     

考虑可调控负荷和储能的区域互联备用优化模型

跨区互联能有效促进清洁能源消纳,但跨区互联会对区域内部机组备用及线路传输裕度产生影响,进而给电网安全稳定运行带来挑战。随着泛在电力物联网建设进程的推进,用户侧负荷需求响应不断深入,且分布式发电、储能技术也迅速发展,为解决区域互联备用问题提供了更多有效方式。同时,随着泛在电力物联网下电网结构的复杂化,传统集中式算法面临信息存储、数据交换、信息保护方面的问题。基于分布式算法,针对储能和可调控负荷参与下的跨区互联协同调度问题进行了研究。首先,建立了考虑风光火储和可调控负荷的多区域调度场景。然后,以多区域系统总运行成本最小为目标函数,考虑不确定性下的鲁棒等价约束,由此建立多区域优化调度模型,并采用分布式算法进行求解。最后,通过算例分析验证了鲁棒等价约束的有效性及储能系统和可调控负荷对缓解机组备用压力的有效性。     

考虑辅助服务含储能区域电网运行优化

目前,储能参与辅助服务的运行模式并不完善,未能充分发挥储能的调节能力.针对该问题,本文考虑储能电站同时参与调峰服务、调频服务与能量市场,结合区域电网日前日内预测曲线,以区域电网运行成本最低为目标,构建区域电网优化模型,采用YALMIP调用CPLEX在Matlab中进行仿真.算例表明,在本文所提的运行模式下,储能电站提升...     

考虑备用共享的互联电网备用容量分配方法

计及电网互联,针对备用在区域电网间不同的分配方法对系统可靠性和经济性的影响,提出了考虑备用共享的互联电网备用容量分配方法。考虑区域互联、事故概率、备用成本、缺电成本等因素对备用分配的影响,提出一种计及成本效益比的备用分配方法;考虑事故发生的概率和后果,并对备用配置及备用配置不足带来的风险分别进行量化,提出备用配置的可靠性和经济性评价指标。最后通过某一实际互联电网进行算例仿真,验证了方法的有效性和合理性。     

互联电网共享运行备用可靠性评估

提出了互联电网共享运行备用可靠性评估算法和指标.基于能量管理系统提供的电网实时运行信息,计及区域联络线约束、在线机组状态、网损、负荷波动等随机因素对运行备用可靠性的影响,将分区评估与全网评估相结合,评估了各子区域对全网可靠性的影响.华东电网的评估算例表明,该算法可以定量评估实时系统各子区域对维持全网可靠运行所作出的贡献,为共享备用分摊计算提供依据.     

考虑电能与备用联合出清的日前调度优化方法

为解决电力现货市场与辅助服务市场改革不断深入带来的日前调度计划编制模式转变问题,提出了一种考虑电能与备用辅助服务联合出清的日前调度优化方法。首先,剖析了电能与备用辅助服务之间的耦合关系,从机组运行特性和电网承载能力两个维度出发,明确了电能与备用联合出清中需要考虑的运行约束项。接着,以综合购电成本最低为优化目标,全面考虑电网运行、电力平衡、机组运行等三方面约束条件,构建了电能与备用辅助服务联合出清下的日前调度优化模型。并根据模型特点,明确了求解方法。最后基于我国某省区电网实际数据构造的算例表明,该方法能够有效提升发电资源调用效率,避免由于备用均摊等方式造成的发电机组中标量超过系统承载能力或发电机组发电能力的问题。     

区域电网省间调峰辅助服务的市场机制与出清模型

针对区域电网接纳区外清洁能源产生调峰困难的问题,提出了一种调峰辅助服务市场出清模型,采用市场化机制对参与调峰的机组进行补偿,解决了当前省间电量置换机制下电量返回困难的问题。机组根据可售调峰容量与深度调峰限值,分段申报调峰容量与补偿价格参与市场出清,出清结果满足各项机组运行约束与网络安全约束,具有良好的可执行性。调峰市场出清价格具有明确的市场指引功能,以明确的价格信号吸引更多的机组提供调峰容量,促进清洁能源在受端区域电网的有效消纳。基于区域调峰辅助服务市场模拟运行数据的算例,验证了该模型的有效性。     

区域电网电能谐波分析与治理

根据河源城网实测谐波数据的分析,有针对性地设计谐波治理方案。通过用MATLAB6.5软件进行仿真,证明设计的有效性。     

基于OPF的互联电网AGC优化模型

提出了一种基于OPF的互联电网AGC优化模型。该模型在传统OPF模型的潮流安全约束基础上,考虑了发电机组和负荷的静态频率特性,增加了机组的爬坡速率约束、频率质量约束和互联断面的传输有功约束,同时以AGC机组的辅助调节费用最小为目标函数。所建模型扩展了OPF模型的应用范围,使其由发电计划的决策方法扩展为实时发电控制的决策方法,并避免了传统AGC策略的区域偏差和潮流安全约束的越限风险。采用预测-校正原对偶内点法求解所建模型,并通过对IEEE 39节点修正系统的仿真分析,验证了新模型的正确性和有效性。     

百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

电化学储能是高比例可再生能源电网提高灵活性与稳定性的有效资源之一.文中建立含电网侧百兆瓦级大规模电化学储能的多资源多辅助服务联合优化调度模型,在设计储能参与调峰与频率响应双重辅助服务调度原则的基础上,解决多时间尺度协同调度问题,进行频率响应中储能调控参数的影响分析与选择,提出联合调度的简化优化模型.利用迭代思想,将非线性优化问题转化为两阶段主子问题求解.算例结果表明,所提出的百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务优化方法可充分利用储能资源,在提高频率安全水平的同时,增强可再生能源的消纳能力,提升系统运行的经济性.     

电力市场中电能与旋转备用的二层优化模型

基于二层规划理论,构建了能量与旋转备用的协调优化模型。模型分别以发电费用和反映旋转备用配置相关的指标函数为上层和下层决策的目标函数,计及网络约束和发电系统的“N -1”安全约束,将备用容量的配置与预想可靠性水平联系起来,从而明确了旋转备用需求和各发电机组所承担备用的份额。模型的分层结构较好地体现了主能量市场和旋转备用市场的主辅关系,而下层决策目标函数的灵活性可适应电力市场的不同发展阶段。以IEEE30节点系统为例进行仿真,验证了模型的有效性。     

区域电网的分省备用容量留取方案(二)：优化模型

未来新型电力系统中，高比例新能源出力的不确定性对区域电网的分省负荷备用容量和配置分布提出了更高要求，同时，大规模的跨区跨省特高压功率输送也对N-1故障下全网事故备用配置带来了新的挑战。为此，该文基于系列前篇提出的分省备用留取机制，考虑新能源波动、未发生功率缺失的N-1和发生功率缺失的N-1的不同场景下的备用调用场景，建立区域电网电能量和备用联合优化模型；其次，基于鲁棒理论，考虑新能源出力置信区间，将基态和无功率缺失的N-1场景下的不确定性约束转化为确定性混合整数规划；然后，针对功率缺失的N-1场景下的众多约束条件，提出Benders分解求解方法，子问题为考虑功率缺失N-1后事故备用调用场景，主问题为考虑基态和无功率缺失的N-1场景，以此提高计算效率；最后，基于3×IEEE39合成算例开展了算例分析，计算结果验证了所提出方法的正确性。     

区域电网并网发电厂辅助服务补偿机制研究

辅助服务是保证电力系统安全、稳定运行和电能质量合格的重要手段,在分析总结国内外并网电厂辅助服务政策法规的基础上,结合西北电网实际特点,从发电企业的辅助服务成本测算出发,分析了电厂提供调频、有偿调峰、AGC、无功电压控制、备用、黑启动及稳控装置切机等辅助服务后增加的成本,针对西北电监会“两个细则”,论证和优化补偿标准的选取,分析了辅助服务结算方案,提出修改完善建议,为细则的顺利实施和进一步完善奠定坚实基础.     

区域电网有功备用的分类管理方法研究

能源格局变化和电网运行控制技术发展,对电网的供电可靠性产生了新的影响因素,同时也带来了潜在的备用资源,对有功备用进行精细化分类管理是兼顾经济性和可靠性的有效手段。通过梳理国内外有功备用分类管理现状,在分析当前及未来电网中有功备用影响因素以及有功备用资源技术经济特征的基础上,对有功备用分类管理方法进行了研究,包括有功备用分类体系、各类备用的容量计算、协调调用和统计监视方法,为新能源广泛接入、柔性负荷互动运行等新形势下区域电网有功备用实现精益化闭环管理提供参考。     

区域电网电能损耗预测方法研究

根据区域电网的特点,提出电能损耗递推预测法,采用状态波动系数建立省间交换电量和线损电量、线损率之间的联系,综合考虑负荷形状系数、等值电阻、平均电压、运行时间、功率因素等方面对线损的影响,在省间交换电量预测的基础上实现线损电量和线损率的预测,为电网节能降损及经济运行提供参考。     

能源互联背景下山东电网备用容量需求分析

风电、光伏发电是清洁能源的重要组成部分,也是构建全球能源互联网的主导能源。提出一种含风电和光伏发电的备用容量需求确定方法。在此基础上,结合山东省年度风、光资源及负荷特征,基于各季节典型日风电、光伏出力及负荷特性分析,得出远景年山东电网考虑风电、光伏接入的备用容量需求。分析结果对合理安排山东电网备用容量,提高电网运行可靠性具有重要意义。     

互联电网电压/无功协调优化控制模型

电网互联为一体,而各控制中心的电压/无功控制系统却采用独立的计算模式,缺乏彼此间的协调,可能造成无功分布的不合理,甚至导致控制振荡.以电网有功、无功解耦后的网络方程为基础,基于电网的分解协调计算思想,推导了进行区域电压/无功控制时互联电网间的相互影响关系;并利用最优匹配注入流法,估计相连电网的最优无功注入量,得出兼顾本区域电网和相连电网经济运行的电压/无功协调控制模型.通过2类互联电网仿真算例及某实际电网算例,验证了所述模型只需很少的互联电网间的信息交换,即可有效地实现电压/无功协调优化控制.     

基于模型预测控制的两区域互联电网AGC系统研究

实时电价是需求侧管理策略的重要手段,是解决智能电网供需平衡的理想需求响应机制,能起到削峰填谷的作用。为此,为智能电网设计了一种分布式实时电价算法：基于改进对偶分解的近端中心算法,求解用户总效用与电能供应商成本之差最大的优化问题。在此算法中,对偶问题的拉格朗日乘子即为实时电价,通过迭代更新拉格朗日乘子,形成电能供应商的实时电价与用户的实时能耗水平之间的互动,算法最终为每个用户找到最优的能耗水平(即用户的总效用最大化),同时使得电能供应商的成本最小化。所提算法既保留了问题的可分离性,又加快了收敛速度,克服了基于对偶分解的次梯度法求解该优化问题在用户规模较大时收敛慢甚至不收敛的缺点。仿真结果充分表明了所提算法具有快速收敛的特性。     

基于电力不足概率的互联系统备用量需求研究

基于传统的发电系统停运模型,考虑系统负荷水平、联络线容量、联络线强迫停运率等因素,提出采用二维概率阵列法计算电力不足概率（loss of load probability,LOLP）并推导互联系统的备用需求模型。采用IEEE30节点进行仿真计算。验证备用需求模型确定互联系统备用容量方法的可行性。     

区域电网省间调峰辅助服务交易机制研究

区域电网中各省的资源分布、装机情况及负荷情况存在差异,开展省间调峰辅助服务市场交易,可以实现调峰资源跨省互济,减少“三弃电量”,保障电力供应。针对区域电网中各省级电网可能出现的低谷调峰资源不足的问题,提出了区域电网省间调峰辅助服务交易机制。构建了低谷调峰辅助服务市场出清定价模型,以明确的价格信号激励相关机组提供调峰辅助服务。以某区域电网简化模型为算例进行了模拟分析,结果表明所提交易机制是可行、有效的。