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。     

电力市场下综合考虑系统可靠性和旋转备用效益的机组组合

通过对电力市场条件下机组组合问题的研究，提出了综合考虑发电系统可靠性和旋转备用效益的机组组合的模型和方法。该方法以旋转备用的比较效益最大为目标函数，通过概率评估方法，利用系统投运风险度确定机组投运台数，利用系统响应风险度确定旋转备用的合理分布，并提出了一种求解以上问题的启发式求解算法，给出了算例及结果。     

大规模风电接入火电系统的最优旋转备用容量研究

为研究大规模风电接入火电系统后的旋转备用（Spinning Reserve, SR）问题,对单时段机组组合（Unit Commitment, UC）模型进行了改进。目标函数由单纯的燃料费用最低改为燃料费用与停电损失之和最低,并设定系统因SR容量不足导致的切负荷和切风功率的均概率小于预先设定的置信度。利用蒙特卡洛模拟法（Monte Carlo Simulation, MCS）模拟导致系统有功缺额的各种随机因素,计算失负荷概率、停电损失和风功率切除概率。利用优先列表法（Priority List, PL）和基于最小边际成本法的经济调度（Economic Dispatch, ED）算法求解所提的模型。对算例系统进行了计算、分析,验证了模型和算法的有效性,并得出了一些有意义的结论。     

含风电安全约束机组组合的旋转备用优化

风电的随机性会对发电计划带来较大影响,因此研究含风电场的发电计划很有必要。首先研究了含风电场的安全约束机组组合问题,通过优化常规火电机组出力与备用,并对处于一定置信区间内的风电出力进行合理的取值安排,实现动态经济调度;再在优化模型的目标函数中对正负旋转备用单独计费引入了惩罚费用,以应对风力预测误差给系统调度带来的影响;最后在网络安全约束方面,采用直流潮流模型,使用转移因子,并使用CPLEX求解。实例验证表明该方法准确高效,所提出的调度模型合理,算法具有较好的工程实用价值。     

机组组合在含风电系统的备用协调优化

针对风电出力、负荷预测偏差,发电机组故障停运等不确定因素,在传统模型的基础上,增加负荷跟踪时间和快速旋转备用的限制,建立兼顾系统运行效益和备用效益的机组组合模型。以快速旋转备用来平抑风电功率和负荷的波动,以系统的发电成本和备用成本之和最小为目标函数,采用改进的遗传—粒子群算法优化求解。算例仿真验证了模型和算法的有效性。     

基于多时间尺度协调机组组合的含风电系统 旋转备用优化研究

考虑风电出力的预测误差和负荷功率的预测误差具有随预测时间尺度的缩短而减小的特点,以及电力系统旋转备用容量的配置离不开机组组合,建立了多时间尺度下协调机组组合的含并网风电电力系统旋转备用预留容量的优化模型。对该模型的求解,先采用优先顺序法求取各机组的启停机顺序,再通过粒子群算法滚动计算求解得出不同等效旋转备用容量水平下所对应的系统最经济调度计划。通过利用不断更新的风电出力预测和负荷预测结果信息来调整调度计划,在保障系统可靠性达到要求的前提下,减少含风电电力系统旋转备用容量的配置,从而提高风电并网后电力系统运     

基于多时间尺度协调机组组合的含风电系统旋转备用优化研究

考虑风电出力的预测误差和负荷功率的预测误差具有随预测时间尺度的缩短而减小的特点,以及电力系统旋转备用容量的配置离不开机组组合,建立了多时间尺度下协调机组组合的含并网风电电力系统旋转备用预留容量的优化模型。对该模型的求解,先采用优先顺序法求取各机组的启停机顺序,再通过粒子群算法滚动计算求解得出不同等效旋转备用容量水平下所对应的系统最经济调度计划。通过利用不断更新的风电出力预测和负荷预测结果信息来调整调度计划,在保障系统可靠性达到要求的前提下,减少含风电电力系统旋转备用容量的配置,从而提高风电并网后电力系统运行的经济性和系统吸纳并网风电的能力。     

互联系统旋转备用容量的确定

系统互联有利于资源的优化配置,合理评估系统之间的旋转备用容量有利于经济效益和运行可靠性的提高。综述了针对不同运行条件下确定互联系统旋转备用容量的方法,比较了方法的优缺点,指出了与容量确定相关的考虑因素。     

考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型

随着风电穿透功率的增加,电力系统的运行风险不断提高,传统的确定性旋转备用容量配置方法存在较大的局限性。在研究风电出力概率分布特点的基础上,建立了风电机组可靠性模型;计及风电出力预测偏差、负荷预测偏差、常规发电机组故障停运等不确定因素,兼顾系统运行的经济性和可靠性,提出了考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型。通过算例分析验证了该模型的合理性和有效性。对含风电场的电力系统运行具有一定的参考价值。     

含大规模风电场的电力系统旋转备用风险决策模型和方法

大规模风电场并网后其出力的不确定性增加了系统运营方在制定旋转备用计划时平衡成本与风险之间的难度。为应对这种挑战,首先在考虑风速预测误差、风速实时波动和风电机组故障的情况下对风电功率的随机性进行了分析;然后,建立了以考虑旋转备用容量成本和停电损失的旋转备用成本期望值和条件风险价值为目标的多目标优化模型,并采用多目标免疫优化算法和蒙特卡洛场景模拟法求出旋转备用成本期望和条件风险价值的最优前沿集;最后,采用模糊决策理论确定最终的旋转备用计划。算例结果表明该多目标模型可以有效地求出旋转备用成本期望和条件风险价值的前沿集;模糊风险决策模型比普通风险决策模型扩大了风险容忍系数的有效区间,更能反映风险态度;而考虑条件风险价值的旋转备用优化模型在风险规避方面比仅考虑成本期望的模型更具优势,可以作为旋转备用计划决策者的风险管理工具。     

考虑可中断负荷的风电接入系统旋转备用双层优化方法

风电接入规模的不断扩大加大了电力系统的波动,使得电网需要配置更多的旋转备用(spinning reserve,SR)抑制电力系统波动与电网等效负荷预测偏差,传统以固定比例配置常规机组旋转备用容量的方法经济性差且未考虑系统内其他资源。考虑辅助服务市场进一步开放以及可中断负荷特性,将可中断负荷与常规机组一同参与辅助服务市场,文章提出了一种考虑可中断负荷的旋转备用双层优化方法。该方法以时间为尺度,上层优化日前协议签订的容量成本,下层优化日内实时调用成本,构建优化总期望成本的双层优化目标函数,基于序列化建模思想将系统等效负荷预测偏差离散化得出相应决策期望值,通过商用软件CPLEX求解目标函数获得各时段可中断负荷与常规机组最优备用容量。最后以新疆某地区实际运行数据进行算例分析,验证所提方法的可行性。     

含风电场电力系统旋转备用获取模型

为反映风电对电力系统备用容量获取的不确定性影响,以含风电场电力系统为研究对象,建立了风电出力偏差的概率密度函数,基于机会约束规划方法构建了考虑负荷预测误差、风电出力偏差以及发电机组的故障停运等不确定随机因素的旋转备用获取模型.该模型通过设定旋转备用被满足的概率大于给定的置信度水平的约束条件,反映了旋转备用充裕水平对系统经济性的影响.算例分析表明,在满足系统可靠性的前提下,文中模型的经济性优于传统模型,同时,风电出力偏差采用文中建立的概率分布较之正态分布的可靠性更佳,通过置信度水平的合理选取,所建模型可以实现可靠性与经济性的平衡.     

计及风速和负荷特性的风火打捆发电系统规划

风火电打捆是解决能源基地电力外送的有效手段。提出一种计及风速和负荷特性的风火电打捆发电系统优化规划方法。根据送端系统风速和受端系统负荷特性,建立打捆发电系统分段波动输送功率模型。以打捆发电系统在规划期内单位发电成本为优化目标函数,计及风电场拟规划区间约束和打捆发电系统运行约束,构建了风火电打捆发电系统优化规划模型。模型采用模拟退火算法求解,并通过算例分析证明所述方法的有效性。     

风速相关性下的最优旋转备用容量

在兼顾系统经济性和可靠性的基础上,同时考虑负荷预测偏差以及风电出力预测偏差等不确定性因素后,研究了计及风速相关性下的电网最优旋转备用.采用成本效益分析法,建立了系统发电成本、备用成本和期望停电成本之和最小的目标函数,利用基于随机模拟的量子行为粒子群算法对其进行求解,并对相关影响因素进行敏感性分析.通过算例分析了风速相关性对旋转备用的影响,验证了所提模型和算法是可行的.     

Reliability Modeling of Reservoir-Based Tidal Power Plants for Determination of Spinning Reserve in Renewable Energy-based Power Systems

Abstract

The penetration level of renewable and sustainable energy resources such as geothermal, wind, solar energies and ocean in power generation systems has been increasing. One of the important renewable energy resources is tidal power plants which makes use of rising and falling sea water level. Because of the uncertain nature of the generated power arisen from the variation in the water level in flood and ebb situations, integration of large-scale reservoir-based tidal power plants to power systems can involve numerous types of challenges. Thus, large-scale tidal power plants can be effectively used in operation studies of power systems. For this purpose, a probabilistic approach is introduced in this paper based on the modified PJM technique for integrating the large-scale tidal plant into operation studies of the power system. In this regard, a multi-state reliability model considering both the failure rate of composed components and the variation in the tide levels is developed and used in the operation studies. For evaluation of the impact of the tidal power plant on operation studies of a power system, numerical examples are put forward in which important indices such as unit commitment risk, required spinning reserve and peak load carrying capability can be calculated.     

含风电系统的多级机组组合协调制定策略

大规模风电并网后,系统等效负荷不确定性显著增加.若按照传统方法制定机组组合,则需在日前预留大量旋转备用,使得常规机组的单位发电成本大幅升高.基于为应对风电不确定性而需增加的旋转备用为小概率备用需求的特点,以及风电预测误差随预测时间尺度的缩短逐渐减小的特性,提出了一种多级机组组合制定策略.该策略在制定日前机组组合时适当放松对供电可靠率的要求,降低旋转备用容量,以提高系统运行的经济性,而当实际运行旋转备用不足时制定二次及三次机组组合对原机组组合方案进行调整,以保证系统运行的安全可靠性,各级机组组合协调配合以获得最佳的调度效果.对国内某省网系统的模拟运行结果表明,该策略可在保证系统供电可靠率的前提下有效降低发电成本,且随着风电穿透率的提高,其效果更加显著.     

直购电背景下利用储能配合旋转备用的风电并网容量优化

为了解决大用户直购电与风电消纳之间的矛盾,文章提出利用大用户以直购电的形式消纳风电。首先,以上下旋转备用来应对风电的不确定性,引入储能系统弥补较高备用需求导致的上下旋转备用空间的不足。其次,在此基础上以大用户直购电背景下风电最优并网容量为目标建立了以发电企业为领导者,风电场为跟随者的主从博弈模型。最后,运用改进粒子群算法在含风电场的IEEE 30节点系统上进行仿真分析,算例验证了所提方法的有效性。