含高比例风电系统随机备用调度研究

高比例风电并网对电力系统备用容量调节能力提出极大的挑战。为弥补风电场计划出力与实际出力之间的偏差,电力调度须额外预留上、下旋转备用容量。利用随机机会约束优化理论,计及违反安全约束风险,提出了一种考虑风电出力不确定性与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组出力特性的日前随机备用调度模型。首先,基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chains Monte Carlo,MCMC)法生成风电出力场景,并利用违反机会约束的概率及置信参数自动确定所需生成场景数量。其次,全面考虑了AGC机组备用出力特性及运行约束,并将备用成本纳入目标函数,可同时得到常规机组最优出力计划与AGC机组备用容量的最优分配系数。最后,将所构造的随机备用调度模型等效为半定规划(semidefiniteprogramming,SDP)问题进行直接求解。通过IEEE 30节点系统进行算例分析,验证了所构造的随机备用调度模型的有效性。     

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。     

含风电系统的有功和备用协调优化方法

针对风电的随机性、波动性分析应对风电功率预测误差和风电功率波动所需的备用容量,并根据风电功率预测误差概率分布和风电功率波动概率分布建立风电备用需求与风电出力之间的关系,提出了风电备用需求新模型。在此基础上,构建了含风电系统的有功和备用协调优化调度模型,将系统备用容量需求分解为快速备用和事故备用两部分,在得到机组最优出力计划的同时,实现2类备用容量在机组间的优化分配。通过对修订后的IEEE 6节点和IEEE 118节点系统进行仿真计算,验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

高比例可再生能源渗透下多虚拟电厂多时间尺度协调优化调度

考虑可再生能源出力、电力负荷和电价等一系列不确定性因素,提出了高比例可再生能源渗透下的多虚拟电厂日内两阶段优化调度模型。该模型通过对多虚拟电厂中运行设备小时级时间尺度和分钟级时间尺度的协调优化,达到分级消除系统中随机和扰动因素的影响,实现高比例可再生能源的安全消纳。并且在多虚拟电厂优化调度模型中,借助Markowitz均值-方差理论,提出利润函数的风险刻画,准确描述不确定性的影响。最后,通过算例分析,说明所提出模型可有效降低决策风险和不确定性因素的影响。     

多场景概率机组组合在含风电系统中的备用协调优化

备用配置是系统抵御风险、提高运行可靠性的重要手段,也是系统运行安全与经济协调决策的问题。提出了基于状态转移的概率机组组合方法,该方法将风电的运行场景离散化,通过对风电预测误差进行概率表达,并在时间尺度上考虑状态的转移矩阵组成多场景的方法,以场景发生的概率协调系统在场景下的调度决策,并以实时校正备用作为正常和误差场景之间机组的调整限制。通过安全与经济的协调,能够自动为风电出力的波动配置适宜的备用,且模型中考虑了网络安全约束对机组组合和备用决策的影响。最后对含风电系统进行了实例仿真分析,结果表明模型的有效性和可行性,对风电的调度和规划具有指导意义。     

高比例风电系统的爬坡备用需求评估

在极端天气情况下,风电功率会在短时间尺度内发生大幅度的变化,出现风电功率高风险爬坡事件,严重威胁电力系统的安全稳定运行。开展爬坡备用的需求评估,有助于减小风电出力波动和预测误差对电网运行带来的不利影响。为保障高比例风电系统的备用充裕度,提出一种基于门控循环单元和非参数核密度估计法的组合区间爬坡备用需求预测方法。首先,将风电功率实际数据和日前预测数据构建成多变量时间序列,基于门控循环单元（gate recurrent unit,GRU）模型提高预测结果的准确度。进而,采用非参数核密度估计方法对风电功率预测误差进行置信区间估计,得出给定置信区间下的风电功率预测区间。最后,根据区间预测结果,预测爬坡事件并提取爬坡特征量,建立爬坡备用需求评估模型,评估得出爬坡备用容量需求。基于西北某省级电网的数据开展了算例测试,验证了所提方法的有效性。     

含高比例光伏的配电网有功-无功功率多目标协调优化

高比例光伏并网,给配电网有功—无功功率优化带来了新的问题和挑战。因而提出了基于混合整数二阶锥规划的有功—无功功率多目标协调优化模型。首先,利用二阶锥松弛技术,将混合整数非线性规划问题松弛为混合整数二阶锥规划问题。然后,利用ε-约束方法刻画多目标问题的Pareto有效前沿。接着,运用Benders分解方法,将此问题分解为0-1整数线性规划的主问题和仅含连续变量的二阶锥规划的子问题,主—子问题利用Benders割的牵连,交替迭代,直至收敛到最优解。最后,利用改进的IEEE 33节点配电系统进行数值仿真,结果验证了所提模型的有效性。     

含虚拟电厂的风电并网系统分布式优化调度建模

针对大规模风电并网消纳的难题,该文提出一种计及需求响应虚拟电厂的风电并网系统分布式日前经济调度优化模型。首先,将需求侧负荷以需求响应虚拟电厂形式参与系统优化调度,通过负荷转移以实现削峰填谷,促进风电消纳;结合电网中不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,基于电网分区,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)构建分布式优化调度模型并提出多区域协同优化的迭代计算框架;然后,在求解该分布式优化调度模型过程中,每次优化迭代时相邻区域之间仅交换边界节点相角信息即可实现各分区系统以运行成本最低为优化目标的分布式求解,在降低区域间协调运行的信息量,保证各区域独立运行的灵活性和信息私密性的基础上,最终实现电网经济调度和风电消纳的全局最优。最后,通过对6节点测试系统和IEEE-118节点测试系统的算例分析,验证了所提模型的可行性和算法的有效性。     

考虑风电接入的有功运行备用协调优化

分析了大量风电接入对系统有功运行备用提出的问题,首先分析了风电接入后系统的运行备用需求性质,进而提出一种基于风险的风电备用需求决策方法,并提出一种充分利用发电机组控制性能的备用协调优化分配算法.IEEE 39节点系统的仿真结果表明,所提出的方法有效解决了风电备用需求的确定和分配问题,对接入大量风电的系统的有功调度运行具有实用价值.     

考虑风电消纳的含P2G-CCS虚拟电厂优化调度

针对热电联供（CHP）运行过程中产生大量CO2以及“以热定电”运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳的含电转气和碳捕集系统（P2G-CCS）虚拟电厂优化调度方案。首先,在虚拟电厂（VPP）中引入P2G-CCS耦合模型,并使其与CHP能源流动形成循环,将CO2作为CHP的燃料来源;其次,在VPP中加入地源热泵（GSHP）,与P2G-CCS协同运行,实现CHP的热电解耦,促进风电消纳;最后,将电、气综合需求响应引入负荷侧,进一步促进风电消纳。以华北某地区VPP为例进行算例分析,结果表明所提调度方案可以有效促进风电消纳,同时碳排放和运行成本也更低。     

高比例风电接入系统光热发电-火电旋转备用优化方法

随着风电等波动性新能源发电逐渐增加,高比例风电接入电网备用不足问题自益凸显。与此同时,新兴的光热发电具有可时移、可调节特性,能有效承担系统的备用需求,但光热发电受储热与光资源的强相关性约束,备用能力受限。如何利用有限的光热发电与火电进行联合备用优化,满足高比例风电系统备用需求,成为当前亟待研究的问题。首先该文分析了高比例风电接入系统旋转备用对风电消纳的影响;其次,对光热-火电联合提供旋转备用的可行性进行了分析,针对光热储热约束,提出采用电加热设备提高光热电站备用能力;然后,基于电加热设备电转热特性,建立了含电加热光热电站用电及发电调峰备用模型,基于此,建立光热发电-火电旋转备用优化模型;最后,通过改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,证明该文所提方法的有效性。     

含高渗透率风电的电力系统复合储能协调优化运行

风电的随机性、可调度性差等特点对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。为了增强系统对风电的接纳能力并提高风电利用率,文中研究采用抽水蓄能电池储能组成的复合储能在含高渗透率风电的电力系统中的协调优化运行。基于离散傅里叶变换(DFT)对风电出力进行频谱分析,将风电出力分解成短时间尺度的高频分量和长时间尺度的低频分量。利用电池储能响应速度快、容量小的特点,补偿风电高频波动部分以改善上网风电的波动性;根据抽水蓄能存储容量大的特点,参与系统调峰运行以解决接入风电后系统的调峰问题。以改进的IEEE RTS-96系统及实际风电场为例,对复合储能进行协调优化运行,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

多区域虚拟电厂综合能源协调调度优化模型

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)模式能实现不同区域分布式冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)型综合能源系统的协调优化控制,通过VPP实现多区域CCHP,并参与能量市场(energy market,EM)和旋转备用市场(spinning reserve market,SRM)可获得更好的经济效益。建立EM和SRM下聚合燃气轮机、锅炉、风机、光伏、电储能、热储能、电负荷、热负荷、冷负荷等的多区域VPP综合能源协调调度优化模型,该模型考虑VPP内不同区域间的冷热电交互,以及区域内的电、热、冷互补问题。以长沙某一多区域CCHP型综合能源系统为例,通过对夏季和冬季典型日VPP调度优化情况的分析,验证了所构模型的有效性。结果表明:本模型能实现VPP内不同区域和不同类型聚合单元的冷热电协调优化调度,有效降低VPP成本。     

含多类型资源虚拟电厂鲁棒竞标模型研究

虚拟电厂(virtual power plants,VPP)能有效聚合分散的多类型需求侧资源时,是需求侧资源参与电力市场的有效方式。但是VPP的市场行为无法直接采用传统的火电竞价模型进行描述,线路输电约束等出清过程中考虑的物理条件也会对虚拟电厂内部资源管理策略产生影响,基于此,文章以风电、储能、燃气轮机及需求响应负荷组成虚拟电厂为研究对象,考虑VPP内部风电出力不确定性以及聚合对象的调节能力,建立市场环境下VPP多类型资源鲁棒竞标模型。该模型采用库恩塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件等值市场出清模型,并将其作为约束条件在VPP决策中进行考虑。算例表明该模型可以根据市场现状优化VPP内部多类型资源组合出力,提供经济可靠的竞标策略,有效提高VPP经济效益。     

基于抽水蓄能的含高比例风电农业配电网优化调度

对于含高比例风电的并网型农业配电网,如何在满足农业用电负荷和灌溉用水负荷的基础上,优化调度各类设备以应对不确定性风险及平抑随机波动性等具有重要的研究意义。通过构建评估风电不确定性的功率不足期望指标,提出一种基于抽水蓄能的水-电耦合农业配电网风险规避优化调度方法,提高农村地区电能分配与使用效率,实现农业配电网安全稳定运行。利用进化捕食策略算法对含复杂等式约束与不等式约束的水-电耦合农业配电网优化模型进行仿真计算,结果表明所提出的方法能够有效地规避不确定性风险,提高风电的利用效率,平滑系统净负荷曲线。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,建立多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,有效增加了电网的调节容量;电池储能电站面向电网调控运行,考虑其参与系统调峰并提供备用的功能,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。基于十机算例系统的仿真实验说明:所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,削减负荷峰谷差,提高风电的消纳能力,不同的储能初始剩余能量对系统整体运行经济性的影响不同。     

含风电系统旋转备用的多目标鱼群-蜂群优化方法

对大规模风电接入后,如何在现有电源结构的基础上确定合理的系统旋转备用的问题进行了研究。以燃料费用和停电损失最小为目标建立了电源出力配置模型,在原有约束条件的基础上,添加了切负荷率和风电功率切除概率2个约束条件,采用多目标鱼群-蜂群算法确定各时段的最优旋转备用容量。对IEEE 39节点10机系统进行了仿真分析,结果表明,提出的模型和算法在保证系统可靠性前提下能够尽可能多地接纳风电。     

基于多代理的虚拟电厂协调优化调度策略研究

智能电网的发展为分布式能源(distributed energy resources,DER)的大量并网及对其进行协调优化调度提供了技术支持。结合各类DER的特点设计了基于多代理系统(multi-agent system,MAS)的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)协调优化调度策略。针对风电机组、传统机组和既可作为电源又可作为负载的电动汽车特殊负荷,通过建立相应的出力或负荷数学模型,对其进行分类分层控制,在MATLAB中使用YALMIP工具箱建模,通过加权方法进行多目标优化求解。最后通过算例分析验证此调度策略的合理性与有效性,它可以利用各类DER特性,使其相互协调配合,在平抑负荷波动的同时,可以实现各类DER最大程度并网。     

含风电及电动汽车虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略

可再生能源发电及电动汽车充电的不确定性给电力系统运营带来新的挑战。针对含有风力发电和电动汽车充放电的虚拟电厂参与到电力市场中包含的不确定性问题,提出了一种混合储能虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略。基于轮盘赌机制建立风力发电不确定性模型,将电动汽车的不确定性参数引入该模型,通过分析电力市场需求,制定基于不确定模型的随机优化调度方案。通过算例验证该方案的有效性和适用性,为混合储能虚拟电厂参与电力市场调度提供指导。