面向区域网格的灵活性资源响应潜力评估方法

为量化多类灵活性资源对电网规划与运行的支撑能力，提出基于区域网格的用户侧灵活性资源响应潜力评估方法。首先，设计灵活性资源响应潜力评估框架与评估指标；然后，基于时序模拟优化运行思路，构建灵活性资源参与电网互动运行的时序潜力评估模型，并采用优化软件包进行求解；最后，通过实际算例验证了所提评估模型和方法的有效性。结果表明，用户侧灵活性资源潜力巨大，未来配电网规划有必要充分利用海量灵活性资源的支撑能力。     

考虑短时灵活性需求及资源调用成本的灵活性资源优化调度

灵活性是电力系统的固有属性,是衡量电力系统应对不确定性能力的重要指标。在电力系统灵活性概念的基础上,针对电力系统灵活性需求,提出电力系统灵活性资源优化方法;利用灵活性需求的时间尺度和方向性的两大特点,总结了电力系统灵活性资源分类原则,形成不同时间尺度和方向下的灵活性资源集合;根据灵活性资源的特点及分析,确定了灵活性资源响应灵活性需求的成本,在考虑灵活性约束的前提下,建立了灵活性资源优化模型。多时间尺度下的算例证明了该模型的有效性,是对传统优化过程的很好补充。     

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...     

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。     

含分布式变速抽水蓄能的新能源发电系统灵活性资源规划

针对含分布式变速抽水蓄能和多灵活性资源的新能源发电系统,在分析定、变速抽水蓄能运行特性差异的基础上,提出含分布式变速抽水蓄能的灵活性资源规划模型。该模型详细考虑了定、变速抽水蓄能的运行约束和库容约束,以及电池储能、需求响应、火电机组资源配置。通过松弛变速抽水蓄能的双线性约束,将所建立模型转化为以期望成本最小为目标的混合整数线性规划问题,通过两阶段随机优化方法求解得到最优的规划方案。通过与定速抽水蓄能规划方案对比,分析验证了所提分布式变速抽水蓄能规划方案的可行性以及在经济性和灵活性方面的优越性。     

考虑虚拟电厂的电力系统灵活性提升方案研究

双碳目标下能源低碳转型将推动风电、光伏等新能源逐步成为我国供电主体,但是间歇性出力的新能源需要足够的系统调节能力来支撑其稳定供电,这给新型电力系统的灵活性带来了极大挑战。基于京津唐新型电力系统运行需求,首先提出了火电机组灵活性改造、基于虚拟电厂的需求侧响应以及基于柔性负荷的需求侧响应等灵活性提升策略,其次构建了考虑灵活性资源约束、多日协调运行的全时序系统运行模型,最后通过京津唐规划系统进行了实证模拟,实现兼顾运行经济、环保性、效率多维效益的灵活性提升方案筛选,为未来新型电力系统规划建设提供了参考。     

计及核电调峰的新能源电力系统两阶段随机优化调度

近年来,随着世界范围内的能源危机越来越严重,新能源作为缓解能源危机的有效途径之一发展迅速。然而新能源具有不确定性的特点,大规模的新能源并网会给电力系统优化调度带来新挑战。在新能源和核电高速发展的情况下,电力系统峰谷差变大使得电力系统调峰压力增加。为解决调峰问题,建立了核电灵活调峰模型,同时构建了一种考虑新能源的运用核电进行灵活调峰的电力系统两阶段随机调度优化模型:第一阶段决定机组启停情况,第二阶段则根据第一阶段做出的决定对机组出力进行优化,以实现运行成本最小化。通过对IEEE标准24节点测试系统以及一个实际系统进行测试,验证了核电厂进行调峰的可行性和经济性。     

基于模糊激励型需求响应的微电网两阶段优化调度模型

针对微电网中风电和负荷不确定性,提出一种基于价格型需求响应(price-based demand response,PBDR)的日前负荷调度和基于激励型需求响应(incentive-based demand response,IBDR)的实时负荷调度的两阶段优化调度模型。在日前阶段,根据用户需求对电价的响应,引入需求价格弹性建立了用户响应模型;在实时调度阶段,为了挖掘不同用户参与需求响应的积极性,利用模糊工具求出不同用户的动态激励方案,提高需求响应项目的参与度。算例分析结果表明,两阶段调度模型相较于只采用日前价格型需求响应提高了风电消纳能力,增加了电网和用户的经济效益;而较于只采用实时激励型需求响应增强了削峰填谷作用,提高系统运行的平稳性。同时动态激励价格比固定式激励价格使负荷曲线峰谷差更小,进一步减少了弃风量。     

计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度

充分利用灵活性资源的调节作用能够有效平抑风电的随机波动,提高风电接纳能力。提出一种计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度方法。分析了电力系统灵活性需求及源荷储灵活性供给特性,综合考虑系统运行灵活性概率平衡特性;基于条件风险价值(CVaR)度量灵活性不足给电力系统带来的风险损失,将CVaR融入目标函数以优化分配有限的灵活性资源;构建了计及灵活性的随机优化调度模型。以IEEE 39节点系统和实际区域电网为算例验证了所提方法和模型的可行性、有效性。     

考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略

针对电网的分区运行与多类型灵活性资源地区间分布不均衡的特性，提出一种考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略。首先，建立考虑多类型灵活性资源的综合灵活性供给能力模型，同时计及灵活性互济水平建立联络线功率约束模型；其次，建立基于电网间灵活性资源互济机制的多区域电网优化调度模型，将灵活性平衡机理与多种灵活性资源协调运行问题结合起来，引入模糊机会约束描述净负荷不确定性对灵活性供需平衡和电力平衡的影响；最后，以3个互联的IEEE-39节点系统为例对所提出的调度模型进行了验证，结果表明，所提灵活性互济调度模型促进了电网的灵活性供需平衡，有效地降低了系统运行成本和碳排放量，对系统经济安全、低碳环保运行具有积极意义。     

计及需求响应的风电储能两阶段调度优化模型及求解算法

为解决风电功率不确定性对系统稳定运行带来的影响,在含风电的系统优化调度问题中引入需求响应和储能系统。首先利用区间法模拟风电场景并构建了基于Kantorovich距离的场景削减策略,然后分别在需求侧和发电侧引入需求响应和储能系统,结合2阶段优化理论,以风电日前预测功率和超短期预测功率作为随机变量及其实现,构建了计及需求响应的风电储能2阶段调度优化模型。为求解该模型,在传统二进制粒子群算法中引入混沌搜索,构建了混沌二进制粒子群算法。最后,以IEEE 36节点10机系统进行算例仿真。结果表明,混沌二进制粒子群算法能够得到全局最优解,适用于风电储能系统2阶段模型求解;利用需求响应和储能系统的协作效应,可以抑制风电功率的不确定性,提高系统风电利用效率,降低系统发电煤耗水平,因此综合效益显著。     

参与新型电力系统需求响应的分布式储能资源管理与策略研究

随着越来越多的光伏、风电、地源热泵等新能源的接入,电网对高比例新能源的安全可靠并网及高效消纳提出了更高要求。储能作为分布式能源重要的能量调节单元,参与新型电力系统的管理、调度、优化作用愈加明显。将参与新型电力系统需求响应的储能作为统一资源进行研究,来解决新型电力系统的需求响应、新能源消纳等问题,以保障电网安全可靠运行。在分析客户侧储能调控策略基础上,提出了一种以能源互联为基础的用户侧分布式储能规模化应用系统,利用网间较为分散的储能资源,希望可以为电力负荷调度的优化以及分布式储能系统运行效率的提升提供相应的参考与借鉴,以实现区域自治的需求响应。通过该研究,可为可再生能源高效消纳提供参考。     

采用柔性化方法表示刚性约束的电力系统优化模型

电力系统优化分析中,刚性约束边界的整定值缺乏灵活性且往往趋于保守,容易造成系统经济性较差。为此提出了刚性约束的柔性化表示方法,并以电力系统经济调度问题为例,建立了电力系统单尺度及多尺度柔性优化模型,从而将传统的电力系统优化问题转化成具有柔性约束边界的柔性优化问题,可在保证系统安全性和可靠性的前提下进一步提高电网运行效率,同时还可找到影响系统运行经济性的瓶颈,为电网升级改造提供参考。算例结果验证了柔性优化模型的有效性。     

计及新能源资源分级的柔性调度模型预测控制

针对新能源大规模并网引起的调度响应、消纳等问题,提出引入模型预测控制的新能源预测模型,基于新能源日前长期预测、日内短期滚动优化及历史数据与环境因素的反馈校正,建立出力预测的滚动优化模型,提高新能源预测的准确度。同时为应对新能源大规模接入的不确定性,提出基于新能源分级预警与虚拟储能、火电深度调峰动态响应的电网柔性调度控制方法,以新能源最大化消纳、系统经济运行为目标,协调虚拟储能与火电机组深度调峰方案的动态调整,实现新能源的高精准消纳。算例分析证明了所提方法与模型的有效性。     

考虑激励型需求侧响应的电-气互联系统两阶段随机优化调度

电力和天然气网的耦合和互联,为风电等新能源的消纳提供了新方式。文章在考虑电转气(power to gas,P2G)设备和激励型需求响应(incentive demand response,IDR)的备用服务后,构建了电-气互联系统(integrated pow er and gas system,IPGS)带补偿两阶段随机优化调度模型。模型的决策目标包含基于风电预测出力的日前确定性调度经济成本,以及考虑实时风电场景的功率平衡补偿成本。同时计及激励型需求响应不确定性后,建立了需求响应经济补偿分段线性化模型。以IEEE 39节点电网和修改的比利时20节点天然气网组成的系统进行仿真,分析系统运行成本和天然气网的备用容量裕度,验证了所提模型的有效性。此外,进一步分析了激励型需求响应的响应概率对电-气互联系统经济调度的影响。     

考虑需求响应与风电不确定性的两阶段鲁棒旋转备用容量优化模型

以风电为代表的新能源大规模并网威胁到了传统电力系统的稳定运行,对备用容量的配置也有了新的要求。在新电改和能源需求侧改革的背景下,用户侧的需求响应（demand response,DR）资源在备用容量配置的问题上凭借其灵活性和可操作性越来越得到重视。为此,文章分别从基于价格和激励的需求响应参与备用容量优化角度,提出了以调度成本和备用成本最小为目标函数的两阶段鲁棒优化模型。利用列和约束生成（columa and constraint generation, C&CG）算法将其分解为考虑风电不确定性的日前备用容量优化配置主问题和实时备用电量分配子问题,运用AD算法计算子问题并寻找“最坏点”代入到主问题中进行迭代求解,提高了求解效率。算例结果验证了模型的有效性和正确性,并表明需求响应作为一种灵活的调控资源可以有效促进风电消纳,同时可以降低系统调度成本和备用成本。     

计入柔性负荷的售电公司参与市场竞价两阶段优化模型

在售电市场开放的环境下,为获取最大社会效益,把售电公司参与市场竞价的行为与其内部的多类型柔性负荷管理有机结合起来,建立两阶段优化模型,第1阶段是售电公司参与市场竞价,第2阶段是在第1阶段基础上售电公司对内部多类型柔性负荷的管理。为配合获取最大社会效益,得到最小柔性负荷补偿费用,售电公司对内部用电客户柔性负荷的中断费用、转移费用和激励费用组成的目标函数进行优化管理。实际算例采用遗传算法(genetic algorithm,GA),以IEEE 14节点测试系统为例验证该模型有效提高了社会整体效益。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

用于快速响应负荷需求的两段式斜坡重力储能系统放电功率调节方法

斜坡式重力储能系统(GESS)放电时通常将上堆场重物块运送至下堆场。然而,当放电过程中系统负荷需求出现波动时,现有方案难以通过及时调整重物块数量来调节输出功率,导致重力储能系统响应不及时并造成额外能量损耗。通过在斜坡两侧增加辅助堆场并将斜坡分为两段,通过控制顶部堆场重物块释放数量、斜坡堆场释放高度以及斜坡堆场重物块抓取位置,实现了重力储能系统输出功率的精确控制与负荷需求的快速响应。基于Matlab/Simulink平台搭建了两段式斜坡重力储能系统仿真模型,验证了所提方法的正确性与有效性。研究成果为斜坡式重力储能系统放电功率的快速调节与精确控制提供了重要参考。     

计及需求侧响应的电力系统鲁棒优化规划模型

随着需求侧响应措施的深入开展,在电力系统规划中计及需求侧响应的影响具有重要现实意义。根据一般经济学原理,研究需求侧响应措施引起负荷需求弹性变化的不确定性,并且将该不确定性引入到电力系统规划模型中,以系统规划成本、运行成本和污染排放最小化为目标函数,建立了多目标鲁棒优化规划模型;采用引入精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该鲁棒优化模型。最后,通过算例分析说明了鲁棒优化模型的合理性,并论证了该模型能够以最小成本得到计及多种需求侧响应弹性不确定性范围下的规划方案。