面向灵活爬坡服务的高比例新能源电力系统可调节资源优化调度模型

随着高比例新能源接入电网,新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先,提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法,根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度,量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次,基于生成的净负荷不确定性场景,提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型,从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后,基于IEEE-RTS-24节点系统,在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性,降低系统运行成本。     

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。     

电力系统短期运行充裕性评估及决策

大量随机波动性电源接入给电力系统运行充裕性带来了显著影响,如何准确评估运行充裕性以及基于运行充裕性进行调度决策是新能源电力系统运行面临的新问题。以风电为例,同时考虑来自电源和负荷的双侧随机因素,将传统可靠性指标改进推广到短期运行充裕性评估中,并在此基础上提出了一个新的充裕性指标,对指标的数学含义和计算方法进行了讨论。以含风电电力系统的机组组合为例,研究所提指标在短期运行充裕性决策中的应用。算例首先对RBTS系统进行了运行充裕性评估,其次给出了所提充裕性指标约束下的机组组合方案。结果表明,所提指标能够更准确地刻画随机因素对系统运行充裕性的影响,基于充裕性指标的机组组合决策能够给出不同充裕性水平下的机组启停方案和出力计划以及对应的系统充裕性量化值。研究成果为随机波动性电源大规模接入电力系统的短期运行充裕性问题提供了一套评估指标和评估方法。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

含灵活性资源交易的电力市场实时出清

充裕的灵活调节能力是电力系统应对高比例可再生能源并网的关键。引入灵活爬坡产品(flexible ramping product,FRP)进行市场联合出清能够提高系统的调节能力,但是却存在机组补偿不合理、需求确定不经济的问题。对此,提出一种涵盖灵活性资源需求确定、虚拟竞标曲线形成和市场出清的交易框架。基于概率分布模型和弃风切负荷成本,提出了灵活性资源需求的动态优化确定方法;构建了涵盖虚拟报价和虚拟报量的机组虚拟竞标曲线,从而实现合理补偿机会成本和合理定价的目的;建立了耦合灵活性资源交易的两阶段实时市场出清模型,并利用随机的风电出力样本数据进行仿真,结果表明所提模型能够有效提高新能源消纳能力、降低综合成本和合理补偿机组机会成本。     

高比例风电接入的电力系统灵活性评估与优化

针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。     

含高比例新能源电力系统极端天气条件下供电安全性的提升

为有效评估极端天气对含高比例新能源电力系统供电安全的影响，并提出切实可行的提升电力系统供电安全性的措施，首先对极端天气下负荷特性及新能源出力特性进行建模仿真，其次对极端天气情况下含高比例新能源的电力系统进行生产模拟，从源、网、荷、储各环节提出提升电力系统供电安全性的方案，最后以某省级电力系统为算例，验证所提方案的有效性。     

考虑爬坡灵活性的电力系统可靠性评估方法

针对高比例新能源电力系统,通过分析电力电量平衡和爬坡平衡原理,提出电力系统运行时所处的4种组合状态。研究考虑爬坡灵活性的可靠性指标,扩展了原有可靠性指标的适用性。在此基础上,通过修正负荷的方法确定系统开机容量,以确保同时满足系统电力需求和爬坡需求,并留有足够的热备用。建立了关于机组、负荷以及爬坡需求的联合概率密度模型,采用生产模拟技术实现对提出指标的计算。最后利用可靠性测试算例,构建了多种新能源占比场景,验证所提指标和方法的有效性。仿真结果表明高比例新能源背景下,传统可靠性指标结果将偏向保守,建议使用考虑爬坡灵活性的可靠性指标。     

计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加.为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优.所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以...     

基于交换卷积的含高比例新能源电力系统运行评估方法

随着新能源的大规模建设,评估确定含高比例新能源电力系统的运行方式成为亟待解决的问题。针对目前的评估方法没有充分考虑机组调峰潜能的问题,提出了交换卷积的方法。该方法以目前广泛采用的基于等效电量函数法和等效电量频率法的随机生产模拟为基础,首先建立持续负荷曲线和等效负荷频率曲线进行预随机生产模拟;然后根据预随机生产模拟结果确定高频率启动机组;最后以交换卷积方法进行交换卷积。采用某省实际电网算例对所提方法进行计算,验证了所提方法的有效性。与传统方法相比,所提方法可以更加充分发挥系统的调峰潜能,增进评估的有效性。     

基于时间序列相似性度量的新能源-负荷特性指标

为满足新能源高渗透率电力系统在曲线性状、特征、度量上对负荷特性指标的新需求,提出一种将新能源出力和用电负荷曲线的负荷特性指标拓展为可表达其相互关系的新能源-负荷特性指标。计及数据分布特性与形态波动特征,改进时间序列相似性度量方法,将欧氏距离与改进后的动态时间弯曲距离相结合求取负荷曲线和新能源出力曲线的相似性距离,将其定义为源荷相似性距离作为新能源-负荷特性指标。算例表明,所提指标比传统负荷特性指标能更有效描述新能源高渗透率电力系统负荷特性。     

面向新能源电力系统的容量市场出清模型

随着新型电力系统构建,新能源装机规模快速增长,但同时也出现了系统充裕度不足的问题。容量市场是保障电力系统发电容量充裕度的有效途径,因此本文提出一种面向新能源电力系统的容量市场出清模型,所提模型在考虑传统机组的基础上,增加储能资源参与市场,以解决新型电力系统的容量充裕性问题。同时模型考虑了可靠性约束,求解时在可靠性和经济性之间不断迭代寻优,使系统以最经济的形式满足可靠性要求。本文以甘肃省电力系统数据对所提出的模型进行了算例验证,计算结果表明所提出的模型可以在高比例新能源电力系统中引导出适当类型、适当水平的发电容量。     

基于分级分类和改进AHP-EW-TOPSIS的电力系统充裕性评估方法

电力系统充裕性评估对电力系统的规划建设具有重要的意义,传统的单概率性指标评估方法已经不能满足随新能源渗透率不断提升、场景复杂化、短缺事件多样化趋势下电力系统充裕性评估的需求。首先,对短缺事件以最大短缺功率等效化处理,基于改进最小二乘法进行充裕性事件分区特征点拟合,构建短缺事件集分级分类的充裕性多指标体系。然后,基于蒙特卡洛法生成多组随机短缺样本数据集,结合改进AHP-EW-TOPSIS法确定各分区指标的全局权重,并得到综合评分降落曲线。最后,根据评分降落曲线构建综合评价结果判据区间。算例以某市实际运行数据为基础进行仿真验证,结果表明,所提方法可结合主观要求和不同尺度充裕性事件的客观特性,得到更加全面、透明的充裕性评估结果。     

高比例新能源接入引起的电网充裕度变化研究

针对高比例新能源接入电网时产生的相关问题,对新能源接入后的电网充裕度变化展开研究。首先建立五种充裕度评价指标模型,并提出高比例新能源电力系统充裕度的计算方法,再评估某省风电和光伏装机容量及其在总装机中所占比例在典型日对电网充裕度的影响。评估结果表明随着新能源渗透率的不断提高,电网可靠性和新能源消耗率不断提高。     

考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度

在含高比例风电的新型电力系统中，针对由于缺乏灵活性调节激励机制造成的灵活性资源调节积极性不高、风电波动性平衡困难的问题，该文提出一种考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度方法。首先，计及风电波动性与负荷波动性的时空耦合特性，定义了风电波动性评价指标，并以此为基础提出了风电灵活性调节需求量化方法；然后，考虑各灵活性资源主体决策的差异性和趋利性，提出了基于主从博弈的灵活性供需均衡分析方法，以各主体利益最大化为目标建立灵活性资源供需博弈优化模型；最后，通过仿真案例验证了所提方法可以有效提高源-荷-储多方灵活性资源参与调节的积极性，并促进高比例风电的上网消纳。     

基于确定型评价指标的电力系统调度灵活性研究

高比例可再生能源由于其不确定性等特点给电力系统的稳定运行带来了巨大挑战,因此更加快速稳定的电力系统调节能力需要多种灵活性资源的共同参与。为此,基于调度层面提出一种系统整体灵活性指标(Overall System Flexibility, OSF)。首先分析系统净负荷、机组、储能和联络线的灵活性特点并建立灵活性模型。提出一种基于能力要素的确定型指标,该指标能够将各部分资源作为一个整体来描述系统的灵活性。然后建立了考虑区域互联的电力系统调度模型并对指标进行计算。算例基于三区域IEEE RTS96系统,选取其中10个机组数据,从储能、联络线、备用容量等方面进行验证。计算出系统灵活性指标并对比分析,结果表明所提指标可以直观地反映系统的整体灵活性。     

大规模风电接入后的系统调峰充裕性评估

风电大规模开发后能否并网发电,主要取决于电力系统是否有充裕的调峰容量。如果调峰容量不足,风电则不能并网发电,因此考察电力系统调峰充裕性意义重大。定义了调峰需求持续曲线,基于非序贯蒙特卡罗模拟方法提出了调峰不足概率和调峰不足期望指标。所提指标考虑了机组强迫停运率和风电随机波动对系统调峰充裕性的影响,有效地反映了系统的调峰容量需求,有助于确定合适的风电接入规模。利用所提方法对IEEE—RTS系统进行了调峰充裕性评估,验证了所提方法的可行性与有效性。     

含高渗透分布式电源配电网灵活性提升优化调度方法

高渗透率分布式电源接入配电网,加剧了配电网的波动性和不确定性,为提高配电网应对不确定扰动的能力,针对含高渗透率分布式电源配电网的灵活性提升开展研究。首先,分析了含高渗透率分布式电源配电网的灵活性需求。其次,从配电网容量灵活充裕度和分布式电源接纳的灵活适应性两个方面,提出了线路容量裕度、变压器向上容量裕度、变压器向下容量裕度、净负荷波动率、净负荷最大允许波动率5个配电网灵活性评价指标。进而构建了在灵活性指标约束下计及可中断负荷及储能的配电网灵活性提升的多目标优化调度模型。仿真结果表明,通过灵活性资源的优化调度,可以有效提升含高渗透率分布式电源的配电网灵活性,提高配电网接纳分布式电源的能力。     

支撑新能源电力系统灵活性需求的用户侧资源应用与关键技术

伴随着传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统转型升级,高比例新能源的接入和传统机组占比下降导致电力系统灵活性产生缺额。电动汽车、数据中心、P2X(power-to-X)等需求侧资源可以在多时间尺度为电力系统提供灵活性,是新型电力系统灵活性的重要组成部分。该文首先描述高比例新能源背景下输电网和配电网在不同时间尺度的灵活性需求,然后对比总结了典型需求侧资源的调节特性与应用实践,研究了需求侧资源在支撑高比例新能源输电网和配电网中运行、规划2个层面多时间尺度灵活性需求的应用场景。最后针对未来需求侧资源的研究重点,从聚合技术、电碳协同优化调控策略、可信调节能力量化和通信与信息交换标准等角度,对支撑新型电力系统需求侧资源应用的关键技术进行了总结与展望。