促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

基于改进人工蜂群算法的区域电网储能系统能量管理优化策略

为提高新能源消纳水平及系统运行效率,需对储能系统充放电功率进行优化,以平抑功率波动,降低网络损耗,提高经济效益。基于源荷状态判断储能各时段充放电状态,以区域日网损降低收益、日高储低放套利收益及日环境效益最大为目标,综合考虑储能自身约束及网架潮流状态约束等条件,建立了区域电网储能能量管理优化模型。求解过程中提出了一种改进人工蜂群算法（improved artificial bee colony,IABC）,并针对吐鲁番区域网架结构及运行特点进行了建模仿真。结果表明,对储能进行能量管理优化可提升整体经济效益,且改进人工蜂群算法具有很好的全局搜索能力及收敛性。     

考虑源荷功率矩不确定性的新型互联电力系统省内-省间分布鲁棒协调优化调度

为推动我国高比例清洁能源接入和高比例跨区电力输送的新型互联电力系统建设,降低源荷不确定性对清洁能源跨区消纳和省内-省间电力平衡的影响,提出考虑源荷功率矩不确定性的新型互联电力系统优化调度方法。首先,设计了计划-市场双轨制下新型互联电力系统省内-省间双层优化调度模式。其次,采用矩不确定集合刻画风光发电和负荷功率的不确定性,并提出由此引起的系统弃风弃光分布鲁棒条件风险度量模型。最后,以省间和省内总购电成本最小为目标,建立新型互联电力系统省内-省间分布鲁棒协调优化调度模型,并通过对偶优化理论将该模型转化为易求解的半定规划问题。数值仿真结果表明,所提模型促进了西部地区清洁能源跨省跨区消纳,降低受端系统运行成本的同时,有效提高了系统应对源荷功率不确定性波动的能力。     

基于虚拟储能的直流微电网源荷储多时间尺度能量优化与分区协调控制

直流微电网内的源荷储采取虚拟储能形式易于通过多时间尺度能量优化及协调控制提升系统的运行性能。首先通过风电及可控负荷模拟电容储能充放电特性,构建含多灵活性资源的虚拟储能系统模型,并将其集成于直流微电网优化调度模型中,利用虚拟储能系统的充放电管理,完成系统经济调控;其次,为应对非计划性波动功率,引入双层调度模型,以保障经济运行的上层能量优化为基础,提出基于虚拟储能的源荷储短时分区协调控制技术,提升微电网运行的可靠性;最后,通过仿真验证了虚拟储能可充分激发直流微电网内源荷储在多时间尺度下的协同调节潜力,改善系统运行的经济性和安全性。     

基于改进人工蜂群算法的区域电网储能系统能量管理优化策略

为提高新能源消纳水平及系统运行效率,需对储能系统充放电功率进行优化,以平抑功率波动,降低网络损耗,提高经济效益。基于源荷状态判断储能各时段充放电状态,以区域日网损降低收益、日高储低放套利收益及日环境效益最大为目标,综合考虑储能自身约束及网架潮流状态约束等条件,建立了区域电网储能能量管理优化模型。求解过程中提出了一种改进人工蜂群算法（improved artificial bee colony,IABC）,并针对吐鲁番区域网架结构及运行特点进行了建模仿真。结果表明,对储能进行能量管理优化可提升整体经济效益,且改进人工蜂群算法具有很好的全局搜索能力及收敛性。     

考虑条件控制断面的跨区高压直流发输电系统发电计划模型

清洁能源基地的高压直流外送计划较少考虑受端电网的用电需求,随着外送规模的不断扩大,给受端电网带来较大的安全稳定运行压力。为此,文中提出了一种考虑条件控制断面的跨区特高压直流发输电系统与受端电网系统联合优化的发电计划模型。建立了特高压直流功率的步长调整模型,其满足了高压直流联络线运行的各项要求,充分发挥了高压直流联络线可灵活调节的特点,提高了直流联络线计划的可执行性。另一方面,建立送端梯级水电站联合调度模型来满足水电机组振动区特性等各项运行约束,并保证清洁水电资源的优先发电与水电计划的工程实用性。更进一步,建立条件控制断面模型,其能有效处理断面限值与机组开机台数耦合的问题,保证直流功率相关断面的安全稳定运行。基于国内某跨区互联电网系统的实际数据,验证了该模型的有效性,所提方法可促进清洁能源跨区大范围消纳,降低大电网供电成本,并缓解受端电网安全稳定运行压力。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

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。     

特高压互联电网一体化监视和故障协同处置方案及应用

随着特高压交直流电网的快速发展,电网送受端、交直流、调度机构上下级间的联系日趋紧密,局部故障波及全网的风险日益增大,调度实时运行控制的难度显著增加。在此背景下,分析了特高压交直流电网实时运行控制面临的挑战及需求,梳理出以往调度控制系统在支撑特高压电网运行控制方面存在的问题及不足。在此基础上,首先设计并提出特高压互联电网一体化运行监视和故障协同处置应用功能建设的总体目标、整体框架和主要模块;然后,从特高压电网运行状态同景监视、跨区故障协同诊断、多级调度故障预案联合执行、故障信息整合和多屏联动展示、源网荷优化协调、省地负荷协同控制等方面,对其关键技术进行了分析和论证;接着,结合在特高压送受端相关调控中心的工程实践,对其实际应用效果进行了介绍;最后,讨论了特高压电网调度控制领域未来可能的发展方向和关键技术。     

基于有序充放电的电池储能系统优化调度策略研究

为储能系统中电池配置合适的运行模式,可有效延长电池的循环寿命并提高储能系统的经济性。以部分电池参与功率分配并轮换使用,协调储能电池放电深度和充放电次数为基础,提出一种储能电池的有序充放电方法。根据可充放电次数与放电深度的关系,得到有序充放电下寿命最大时所对应的功率分配电池个数。通过综合考虑电池使用次数均衡和荷电状态均衡的合作博弈,提出了基于有序充放电的电池储能系统优化调度策略。建立以电池储能系统的运行成本为优化调度的效果评价指标,仿真实例验证了所提策略的有效性。     

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。     

计及负荷峰谷特性的储能调峰日前优化调度策略

为了使储能系统达到最优的削峰填谷效果,提出一种计及负荷峰谷特性的储能调峰日前优化调度策略。根据调度日内的负荷曲线,以储能系统的额定容量与额定功率为约束条件,分别计算在调峰过程中所能达到的最高填谷功率线、最低削峰功率线以及与之对应的充放电电量。根据所需的充放电电量差值,在储能系统未动作区间内,以储能系统经济性和负荷峰谷差改善量最优为目标,确定各时刻储能系统的充放电功率,实现充放电电量平衡。分别建立填谷调度模型、削峰调度模型及电量平衡调度模型,并制定相应的调度策略执行流程。构建调度策略评价指标,以某电网的负荷及风电数据为基础验证所提调度策略的有效性。     

考虑新能源功率品质分层和可平移负荷的配电网有功调度

针对含大规模可再生能源接入下的配电网有功调度问题,提出了简易的可再生能源的功率品质分层方法及其调度策略,通过设置以电动汽车充电功率为例的可平移负荷,以含储能电池、电动汽车租赁、以及发电成本的综合运行管理成本、可平移负荷不满意度以及弃风量为优化目标,建立有功调度优化模型。以污染物排放量作为辅助指标选择最优方案,所建模型能够兼顾系统运行经济性、环境效益,以及错峰充电的社会影响。通过NSGA-II求解该多目标优化模型,通过算例仿真和对比验证了所提模型的正确性和有效性,所提可再生能源功率分层方法简单有效,可为实际配电网的调度运行提供参考和数据支撑。     

Kinetic电池模型在微电网调度的应用研究

建立了Kinetic电池充放电限制模型,较为准确地反映出在微电网调度中储能电池的充放电能力。在充分考虑微电网运行的可靠性和经济性的前提下,将Kinetic电池模型与微电网的调度相结合,提出了基于经济调度的蓄电池容量优化模型。并且提出了利用Kenetic电池模型解决微电网中储能电池调度的方法。以Surrette公司的4KS25P的储能电池为例,对微电网中储能电池的调度进行了仿真。仿真结果表明所提出的基于Kenetic电池模型的调度方法具有较高的精度,能够提高微电网的经济性,符合实际需求。     

可再生能源跨区消纳的受端电网阻塞机理分析

随着区外来电馈入和可再生能源并网,受端电网开始出现电源负荷分布不均导致的区域输电通道裕度不足问题,由于送端与受端电网电源与负荷特性的差异,调峰需求不同,区域间调峰互济将引起裕度不足的输电断面阻塞。文章针对华东某省受端电网出现的过江断面输电阻塞问题,分析了区外来电和本地可再生能源对系统调峰的影响,建立了南北调峰互济引起过江通道阻塞机理分析模型。算例模拟了系统总备用和平均备用方式下受端电网可能出现的2种阻塞情景,借助GOPT仿真软件对该省2025年规划态进行全年时序仿真进一步论证阻塞现象。通过全文的机理分析,最后提出可通过分区差异化分配备用、分区差异化配置调峰电源的方式来缓解区域输电阻塞问题。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。     

基于萤火虫与粒子群混合优化算法的移动储能调度

近年来,受规模化电动汽车无序充电、高比例新能源功率波动等因素影响,配电网存在负荷峰谷差较大、网损较高、配电网运行成本高的问题。提出基于萤火虫与粒子群混合优化算法的移动储能调度方法。分别建立电动汽车、移动储能车、氢燃料发电车的移动储能模型,建立负荷峰谷差、配电网网损和配电网运行成本多目标函数,为了降低排名异常的概率,引入Tent混沌映射、柯西变异算子、萤火虫算法中的模糊自适应惯性权值,求解多类型移动储能共同参与调度的最优方案。算例分析结果表明,所提方法能够有效减少负荷峰谷差、降低配电网网损和降低配电网运行成本。     

规模化分布式光伏并网条件下储能电站削峰填谷的优化调度方法

针对区域性规模化分布式光伏并网引起的系统调峰问题,本文提出了一种含储能电站的削峰填谷优化调度方法。首先从容量渗透率、天气等角度分析了规模化分布式光伏并网后对系统负荷以及调峰能力的影响;随后将储能电站作为独立电源接入系统,提出了规模化分布式光伏并网条件下含储能电站的优化调度方法,利用储能电站削峰填谷,以净负荷方差最小为目标,对储能电站充放电功率进行优化,兼顾系统经济性和风电优先调度,以系统运行成本最小为目标对常规机组与风电场群进行调度;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。