基于灵活性裕度的含风电电力系统源荷储协调滚动调度

新能源渗透率提高增加了电力系统调度运行难度,电力系统灵活性不足严重影响了新能源消纳和电网安全运行。从灵活性资源出力特性和灵活性供给能力角度入手,基于电力系统灵活性裕度指标,以最大抽蓄调峰效益、最大风电消纳电量、最小机组运行成本和最小可中断负荷调用成本为目标,计及电力系统运行约束,建立源荷储多种灵活性资源统一协调滚动调度模型。基于协调调度思想,优化日前每个调度时段各灵活性资源出力,然后利用日内超短期风电预测数据,滚动修正各灵活性资源出力状态。最后通过算例验证了模型及其调度方法的有效性和可行性。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

计及价格型需求响应的风–光–光热联合发电系统日前调度策略

西北地区风光资源丰富,但由于新能源电站之间配合形式单一且未充分利用需求侧资源,弃风、弃光问题依然严重。针对这一问题,该文首先通过电转热环节将风光电站与光热电站储热系统结合,给出风–光–光热联合发电系统框架与原理。其次,引入价格型需求响应,在考虑综合成本最优的前提下兼顾系统的不确定性,构建计及价格型需求响应的风–光–光热联合发电系统日前优化调度模型。最后,在IEEE 30节点系统中进行算例仿真。算例结果证明,所提调度策略在满足电网安全运行的前提下,能够有效结合源–荷两侧进行优化调度,提高风光消纳能力的同时降低了系统的综合成本。     

基于模型预测控制的源荷储低碳经济调度

为提高电力系统风电消纳的经济性以及实现低碳排放的目标,基于模型预测控制方法,构建了多时间尺度下含碳捕集电厂的源荷储低碳经济调度模型。首先,源侧分析碳捕集电厂的运行机理及能量时移特性;荷侧根据需求响应时间尺度的差异性,调用不同响应速度的价格型、动态激励型需求响应资源分别参与日前-日内调度;储能快速调整充放电功率提高运行经济性。其次,日前调度以运行成本和碳排放量最小为目标,通过协调调度源荷储资源优化系统各单元出力计划。日内调度在滚动优化平滑功率波动的基础上,以跟踪和修正日前调度计划为目标,实时应对风光和负荷的功率波动。最后通过算例验证所提方法可降低运行成本和碳排放量,实现对经济与低碳协同优化。     

考虑柔性负荷的风光储微电网多时间尺度优化调度

基于极限学习机算法预测风光储功率以及柔性负荷功率,从时间角度出发,先制定日前优化调度,根据实时预测结果对日前优化调度结果采用粒子群算法进行滚动优化,其优化调度的目标为成本最低、网损最小。仿真结果表明：考虑柔性负荷的调峰能力、多目标函数、多时间尺度的优化调度方法能够有效提升含风光储综合能源的经济效益、社会效益,增加了可再生新能源发电的消纳能力,为源荷共同参与削峰填谷协调调度提供了参考。     

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。     

考虑多类型柔性负荷的日前优化调度技术

新能源大规模接入以及用电侧使能技术的发展使得柔性负荷调度技术成为调度自动化领域的研究热点。文中提出一种涵盖多种类型柔性负荷的日前优化调度技术,为实现源网荷三侧资源的协同调度提供了技术支撑。基于现有调度自动化系统,设计了考虑多类型柔性负荷的日前优化调度架构,依据用户侧负荷特性,将负荷进行分类,并建立考虑各类负荷的日前优化调度模型。最后基于省级电网断面数据,进行日前优化调度案例仿真,并依据仿真结果,分析了各类柔性负荷对电网运行的影响,验证了所提技术的有效性。     

多时间尺度协调的柔性负荷互动响应调度模型与策略

负荷侧资源参与电网有功调度在提高风电接纳能力方面存在着巨大潜力,但也会给调度运行带来复杂的控制问题。为解决这一问题,基于风电在不同时间尺度误差的不同以及电网对应调节能力的差异,提出"多级协调、逐级细化"的多时间尺度协调的柔性负荷响应调度模型与策略。首先,提出多时间尺度源–荷调度总体框架,将负荷调度的整个过程分为4个时间尺度,包括日前24 h、日内1 h、日内15 min和实时负荷调度;其次,建立风电功率预测不确定性模型、负荷代理决策模型和调度控制中心决策模型;然后,在这几个核心模型的基础上,提出多时间尺度源–荷协调调度策略,给出计及风电不确定性的负荷调整量的决策计算方法;最后,在某地区实际电网算例上进行仿真验证。结果表明,本文所设计的负荷调度模型和策略可以充分利用不同时间尺度上的负荷资源,有效平衡风电预测功率不确定性所引起的功率不平衡量,并减少系统备用容量。     

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。     

工业园区微网调度研究与仿真

为提高新能源消纳能力和供电经济性、可靠性,研究了含风光柴储、生活负荷、具有有限可控能力工业负荷的工业园区微电网,提出了一种基于日前和日内相结合的优化调度方案。为保证日前优化调度的经济性,提出了一种分段变异优化的改进粒子群算法求解调度模型。改进算法相较于传统粒子群算法收敛性速度更快,同时提高了经济性,减少了园区的运行成本。日内运行时,为了校正日前预测偏差,采用源网荷储共同参与调整,保证尽可能跟随日前经济结果,提高微网系统的可靠性。日内调整建立详细化的仿真模型,采用实时仿真技术。利用实时仿真软件RT-LAB和实时仿真机OP4510构建的实时仿真平台,解决模型仿真用时较长、求解困难的问题,验证了工业园区微网调度策略的可行性。     

计及源荷双侧不确定性的跨区互联电网源网荷协同调度

日益完善的跨区互联结构、大规模间歇性新能源并网以及负荷侧参与调度能力的提升对电网调度提出了新的挑战,因此研究了源荷双侧不确定和可调度情况下跨区互联电网的协同调度问题。首先,以当前国内跨区互联电网的分层调度架构为基础,构建了计及联络线的跨区互联电网源网荷协同调度模式;然后,考虑到不确定性因素对系统约束条件和调度目标的影响,基于随机机会约束规划建立了该调度问题的基础优化模型。最后,考虑到基础模型存在寻优求解困难等方面不足,进一步提出了上层火电机组启停/联络线功率,下层火风光机组出力及柔性负荷调度量的改进分层优化模型,并采用2类粒子群算法分别对上下层模型进行求解。对不确定环境下的所得调度计划进行了分析,验证了所建分层优化模型的合理性以及求解方法的有效性。     

计及电动汽车充放电的微电网多目标分级经济调度

根据各调度单元的运行特性,提出一种含有负荷级、源荷级以及源网荷级的多目标分级微电网经济调度策略。首先,负荷级依据用户行驶习惯利用电动汽车的储能特性调控微电网原始负荷波动;其次,源荷级优先使用风、光出力支持微电网负荷用电,同时通过多目标粒子群优化算法,利用储能、完全可调度电动汽车最大化消纳可再生能源及最小化源荷级的综合运行成本;最后,源网荷级利用柴油机和主网联络线消纳来自源荷级剩余的微电网“净负荷”,并且将富余的风、光功率入网获得收益,使电动汽车群、微电网与主网达到经济性、高效性以及安全性的统一效果。以某具体的算例对所提策略进行仿真分析,并与电动汽车随机充电运行及不分级调度运行的情况进行对比,验证了所提策略的科学性及有效性。     

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风 铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。     

基于需求响应的电网能源调度模型研究与设计

由于电力高峰负荷持续时间短,导致采用传统的增加调峰发电装机容量来满足电网高峰负荷需求的方法经济效益极低,同时由于大量间歇式新能源的接入,其自身随机性、间歇性的特点也给电力系统能源调度带来了新的挑战。基于此,针对用户激励响应行为进行建模分析,对供应侧和需求侧的资源进行协调和优化,建立了可以综合考虑供应侧和需求侧的作用激励的含风电新能源发电网双层电能优化调度模型,该模型集成了需求侧直接复合控制策略,有效地补充和丰富了需求响应理论在风电并网优化调度中的应用。最后基于该模型以某地区风力发电预测功率和夏季典型日负荷数据进行实验分析。结果表明构建的模型具有较强的经济性,实现了平缓负荷曲线,在保证用户满意度的情况下,可以有效降低电网运行成本。     

光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度*

针对风电并网消纳困难问题,文中利用光热电站中蓄热系统的可调度性和电加热装置自身的消纳能力,提出一种光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度方法。该方法以一种光热-风电系统结构为基础,分析光热电站的内部简化模型和风电功率爬坡事件的短时间尺度辨识方法。然后以系统综合成本最低为目标,考虑各种机组的运行特性和约束条件,建立光热-风电优化模型,对系统进行优化调度。利用MATLAB优化工具箱在IEEE-RTS24节点系统上对该方法进行仿真验证。结果表明,高比例风电并网时,光热电站的参与可以缓解系统中火电机组快速出力调节的压力,在保证系统运行经济性的同时,促进风电并网消纳。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。     

计及权系数影响的区域电网时段多目标调度优化策略

为了解决区域电网受风光机组出力的不确定因素影响的调度优化问题,提出了含风光机组在内的多电源多目标调度优化模型,目标函数中考虑了经济运行成本及环境治理成本,同时增加了备用容量和爬坡能力等约束。考虑权系数对多目标优化结果的影响,基于不同的负荷情况,对多目标优化的权系数进行动态选取,得到各阶段负荷下对应的权系数。该文将负荷分为基荷、腰荷及峰荷三种情况,根据模糊综合评价法对各种负荷情况动态确定权系数,以此提出四种优化方案。为了降低综合成本,在考虑了各种约束的前提下,利用改进的粒子群算法求解模型,求得四种方案下的分时段综合成本,并确定调度优化方案,同时得到运行周期内区域电网中机组出力的最佳策略,最后通过实例验证了所提基于动态权系数的多目标调度优化策略的有效性。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

电力市场环境下考虑风电预测误差的经济调度模型

提出了电力市场环境下考虑风电预测误差的电力系统经济调度模型。对于一定的风电预测值,运用Beta函数对实时可发出力的概率密度分布进行拟合,在考虑预测误差发生概率及其所导致的经济补偿费用基础上,得到统计意义上更为合理的经济调度模型。该模型建立在较为完善的电力市场环境下,计及了发电企业报价需要考虑到的温室气体排放权费用。仿真算例比较了考虑风电预测误差与否对市场出清电价、电网平均购电成本等运营指标的影响。结果表明,所提出的模型能够有效降低电网公司的运营成本,促进资源的优化配置。