高载能负荷提高风电就地消纳的需求响应模式研究

弃风问题严重制约了我国风电的进一步发展,而高载能负荷具有一定的负荷平移和调节能力,可作为需求响应资源,参与消纳弃风。基于我国电网和高载能产业实情,提出了基于负荷平移和高载能负荷自备电厂出力调节的风电与高载能负荷联合运行机制,建立了含有可平移负荷和自备电厂出力调节等需求响应方法的机组组合模型,并分析了自备电厂可调容量和可平移负荷大小等关键因素对于其发挥效能的影响。最后,通过算例分析验证了该需求响应机制在促进风电就地消纳方面的有效性。     

计及风电消纳效益的电力系统源荷协调二层优化模型

随着风电的大规模接入,其随机性和间歇性导致常规电源的调节压力不断增大,与常规能源呈逆向分布的特点也使得常规电源的调节能力受到输电通道的制约,从而造成风电消纳受阻。本文利用高载能负荷作为消纳风电的重要手段,将常规电源的优化调度和高载能负荷的优化配置相结合,综合考虑风电消纳效益、高载能负荷调节成本和系统运行成本,建立以源荷协调运行效益最大化为目标的二层优化模型。通过求解上层优化模型确定常规电源出力和风电调度出力;在此基础上,下层优化模型针对因常规电源调节能力不足导致的风电受阻情况,选取能够有效消纳风电受阻功率且调节成本最少的高载能负荷参与电网调度。根据上、下层模型决策变量的不同特点,采用改进遗传算法和二进制粒子群算法相结合的混合智能算法进行模型求解。通过某实际电网的仿真结果,验证了本文优化模型的可行性和有效性。     

考虑电网安全的风电火电协调优化调度模型及其求解

在安全约束经济调度(SCED)模型的基础上,引入风功率弃风分段惩罚因子,建立了考虑电网安全的风电火电协调优化调度模型。模型优先消纳风电,但允许在某些情况下弃风,以保证电网安全和调峰要求。利用某省级电力系统算例对该模型进行测试。算例分析表明,模型能协调优化常规发电机组与风电机组的出力,优先消纳风电。当电网不能全额消纳风电时,可按照事先制定的弃风原则对各风电场进行有序弃风,以满足电网安全约束,保证安全断面不越限。     

风电消纳目标下基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法

针对大规模风电基地风电消纳受阻问题,在进行风电受阻分析及高载能负荷调节特性分析的基础上,提出将高载能负荷纳入调节控制。在考虑高载能负荷调节约束的基础上,首先将具有离散可调节特性的负荷纳入日前调度计划,充分挖掘高载能负荷的电量调节能力,建立以消纳风电电量最大化为目标的荷源电量控制优化模型;其次将具有连续可调节特性的高载能负荷纳入日内功率控制,建立以消纳风电功率最大化为目标的荷源功率控制优化模型;最后提出基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法,实现荷源滚动优化控制,提高电网对风电的消纳能力,从而缓解风电消纳受阻问题。以甘肃河西电网为例的仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。     

考虑风电消纳的电力系统源荷协调多目标优化方法EI北大核心CSCD

随着风电的快速发展,其出力的随机性和间歇性导致常规电源的调节压力不断增大,传统的调度运行方式已经不能满足大规模风电的送出需求。该文将具有可调节特性的高载能负荷作为消纳风电的重要手段,与常规电源共同参与电网的优化调度,形成源荷协调优化运行的调度模式。在深入研究源荷协调运行特性的基础上,综合考虑源荷协调对风电消纳和系统运行的影响,以风电消纳电量最大和系统运行成本最小为目标建立源荷协调多目标优化模型,并采用多目标差分算法对模型进行求解。以甘肃电网为实例进行仿真说明,验证了所提方法能够有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平。     

考虑风电与高载能负荷调度不确定性的鲁棒机组组合

为缓解弃风问题,甘肃等电网开展了高载能负荷与风电的协调调度。然而,以电弧炉为代表的冶炼类高载能负荷在运行时存在有功功率波动,会对电网的自动发电控制(AGC)系统产生影响。为研究高载能负荷功率波动对负荷与风电协调调度的影响,文中提出一种考虑高载能负荷功率波动以及风电不确定性的鲁棒机组组合方法。该方法充分考虑高载能负荷有功功率波动与设备运行状态的关系,对负荷有功功率的不确定性进行建模。接着,考虑高载能负荷与风电协调调度时,负荷不确定性与风电不确定性对电力系统共同作用的特点,构建最小化弃风与切负荷风险的鲁棒机组组合模型,使电网对高载能负荷进行调控时,可充分考虑高载能负荷不确定性的影响。最后,在IEEE RTS-79系统中对所提方法进行了验证,并分析了高载能负荷不确定性对协调调度的影响。     

基于源-荷互动的大规模风电消纳协调控制策略

近年来,中国风电发展逐渐形成了逆向分布、密集发电、集中并网的电源格局,传统电网调度控制方式难以有效解决大规模间歇式风电出力波动,风电的消纳送出受到了严重的制约。在研究不同时间尺度下风功率波动特性的基础上,通过分析常规电源和高载能负荷在调节风电波动上的互补关系,提出一种源荷互动两级协调控制策略。一级协调控制根据日前风电功率预测情况,以风电消纳能力最大为目标,通过常规电源和高载能负荷在调节容量上的优化配置,提高风电消纳水平;二级协调控制针对风电功率实时波动情况,以风电实时出力与计划出力的偏差最小为目标,通过常规电源和高载能负荷的协调控制,平抑风电波动,提高大规模风电消纳水平。通过对甘肃电网的仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

面向风电消纳与电熔镁高载能负荷调控的源荷协调优化策略

风电出力具有随机和波动性特点,其并网容量的增加导致火电机组调节压力不断加大,弃风问题日趋严重,电力系统调控难度攀升。为解决系统弃风问题,该文在火电机组参与调度的基础上,提出利用电熔镁高载能负荷的可调节特性,将其作为新的调节资源,与火电机组协同配合,消纳受阻风电。首先,分析电熔镁高载能负荷运行特性,建立电熔镁高载能负荷参与调度模型;其次,提出以风电消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源荷协调双层优化模型;最后,采用优化软件CPLEX进行求解,仿真结果表明：电熔镁高载能负荷参与电网优化调度可有效减少弃风、降低系统运行成本。     

考虑风电不确定性及柔性负荷的安全约束机组组合问题研究

针对风电出力的不确定性,采用基于拟蒙特卡洛(quasi-Monte Carlo,QMC)模拟的场景分析法生成风电出力初始场景,选取考虑风电预测误差较大的极限场景实现场景缩减。在不同的风电出力场景下,兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合,提出了计及柔性负荷的安全约束机组组合模型,实现了可削减负荷、可平移负荷以及可转移负荷3类柔性负荷的分类调度。通过对不同场景下10机系统的仿真计算,对比分析了需求侧柔性负荷调度对系统的经济成本、负荷峰谷差以及弃风量的影响。在考虑风电不确定性时,需求侧柔性负荷调度对提高系统经济性、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用,并且有利于增加风电的消纳,降低弃风电量。     

高载能负荷企业参与受阻风电消纳决策方法

高载能负荷企业具备就地消纳受阻风电的良好条件,在其参与电网调节过程中,需向电网上报调节能力或意愿调节曲线,但目前尚缺乏供企业使用的决策方法。文中考虑企业参与电网调节后成本、销售额的变化,首先对高载能负荷企业参与调节的经济收益进行分析;其次,基于企业经济收益及社会责任,建立以高载能负荷企业收益及消纳受阻风电电量最大为目标的决策模型;然后,应用NSGA-Ⅱ算法对模型求取Pareto最优解,利用附加约束及满意度评价选取最优折衷解,并提出高载能负荷企业参与受阻风电消纳的决策方法;最后,通过算例分析验证了所提决策方法可为高载能负荷企业主动参与受阻风电消纳提供技术支持。     

基于MPC的风燃协调滚动调度运行策略

提出了一种基于模型预测控制(MPC)原理的大型风电场与燃气-蒸汽联合循环机组的滚动调度策略。该方法在考虑联合循环机组运行约束条件下,以等效电厂的经济最优为目标。首先介绍了燃气-蒸汽联合循环机组的结构和工作原理,以及风燃协调等效电厂的概念。然后根据联合循环机组的运行状态及起停过程建立了数学模型,并在该数学模型的基础上,同时考虑风电场弃风,以风燃协调等效电厂的整体经济性最佳为目标,提出一种基于模型预测控制的新型风燃协调滚动调度运行策略。仿真结果表明新方法使得等效电厂在跟踪调度曲线的基础上,实现风燃协调等效电厂的经济最优控制。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

基于可控负荷提升风电接纳能力的优化调度

针对我国“三北”地区冬季供暖期的高热负荷、低电负荷问题,在构建多区域热电厂侧配置蓄热式电锅炉作为可控负荷的热电联合调度模型的基础上,利用改进的粒子群优化算法迭代寻优,对弃风电量供热、风电就地接纳、风电并网水平等问题进行探究。建立计及弃风因素与可控负荷影响的电网优化调度的双层优化模型:上层优化是可控负荷的负荷优化问题,通过优化调度可控负荷的方式,以可控负荷购电成本最小化为目标;下层优化是电网的发电优化问题,通过电网调度的方式,以全网发电成本最小化为目标,为上层优化提供电网实时电价。对所建模型进行算例仿真,通过KKT条件将双层优化模型转换为具有均衡约束的单层优化模型后使用MATLAB软件优化求解。结果表明:在负荷低谷的弃风时段蓄热及区域间协调送电供热能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提升风电接纳与优化机组成本。     

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。     

基于异质能源多时间尺度互补的动态经济调度策略

大规模新能源并网给电力系统的经济调度带来了巨大的挑战,构建互补系统联合运行可有效地提升电网对新能源的消纳能力,但是目前单一的互补系统日前调度模型没有考虑互补系统实际的互补及平抑效果。为此,提出了一种基于风光水火多时间尺度互补的动态调度策略。利用异质能源之间的互补特性将风、光、水打捆成虚拟电源(VP),并定义负荷跟踪指标表征VP对负荷的跟踪能力,使VP出力能很好地追踪负荷曲线。建立含日前24 h计划、日内4 h滚动计划以及实时15 min计划在内的多时间尺度互补协同调度模型,设置滚动修正的弃风弃光约束,使前一尺度调度计划中弃风、弃光量更大的时段在下一尺度调度计划中具有更大的弃风、弃光上调裕度,利用不断更新的预测数据,滚动修正日前调度计划,从而始终保证VP对负荷的良好追踪,实现互补效果的最大化。通过算例验证了所提调度策略能够有效地提升互补系统实际的互补和平抑效果、减轻调度压力并且降低发电费用。     

考虑退役电池柔性负荷的电力系统风险调度

电动汽车退役动力电池再利用,可以作为一种新型柔性负荷参与系统运行。基于实验数据,研究退役动力电池组运行和出力特性,在考虑退役电池及风机的故障风险以及退役电池组不一致性风险的前提下,建立了考虑退役电池柔性负荷的电力系统风险调度模型。模型中利用退役电池组参与系统负荷的调整,响应电源的随机波动,降低负荷侧峰谷差及火电机组出力的波动性,减少能源浪费。最后,以十机组系统为例,验证了该调度模型的有效性和应用价值。     

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略

大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。     

需求响应不确定性对日前优化调度的影响分析

需求侧资源参与电网有功调度是消纳风电的重要方式之一,但价格型需求响应的不确定性又会对电网调度产生重要影响。为分析该影响,文中首先分析了负荷响应量、负荷自弹性系数和电价激励水平对价格型需求响应不确定性的影响,并建立了分时电价下的负荷模糊响应模型。在此基础上,考虑价格型需求响应、风电出力和系统负荷的不确定性,建立了考虑风电消纳效益的电力系统源荷互动日前模糊优化调度模型。根据模糊规划理论,对模糊期望约束和模糊机会约束进行了等效处理,等效后的模糊优化问题可以转换为确定性优化问题,并分析了价格型需求响应不确定性对电力系统日前优化调度的影响。通过仿真算例验证了模型的有效性。     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.