考虑碳交易的火电节能调度优化模型及应对模式

电力行业的发展所带来的环境问题日益突出,为发展低碳电力,将碳交易引入调度目标。构建以能耗成本与碳排放成本最小为目标的理想节能调度模型以及以发电燃煤成本与碳排放成本最小为目标的合同电量节能调度模型,分析碳交易下2种节能调度模式对火电的影响,并构建生物质与火电联合调度模型作为碳交易与节能调度双重约束下的应对模式。从节能减排、发电效益、机组运行3个方面构建调度效果评价指标体系。算例研究表明:高排放高耗能机组发电份额被进一步削减;理想模式比合同电量模式有较多的节能减排量、较高的发电收益及较差的机组运行稳定性;应对模式在3个方面都优于另外2种模式,通过分析碳交易对联合调度的影响验证了应对模式的合理性。     

计及需求响应的含风电场多目标低碳经济调度

综合考虑发电成本、碳排放量和用户满意度,建立计及需求响应的含风电场多目标低碳经济调度模型。该模型采用随机规划理论描述风电出力的不确定性,并应用风电出力分布函数将其转化为等价的确定性模型;通过优化需求侧资源来调整次日的负荷曲线,以提高系统负荷率和风电消纳能力;引入用户满意度约束,保证调度方案使用户满意;将源荷侧资源整合统一调度来适应大规模风电并网和满足系统节能减排的要求。在人工鱼群算法搜索过程中结合禁忌搜索思想,并引入多目标搜索机制,提出了一种多目标改进鱼群算法对模型求解。采用逼近理想解排序法对帕累托前沿个体排序,辅助决策者确定最佳的调度方案。算例仿真结果验证了所提模型的合理性和算法的有效性。     

考虑碳排放配额影响的含风电系统日前调度计划模型

碳排放配额制的引入及大规模风电接纳都会对系统的发电成本产生影响。以传统电力系统调度模型为基础,通过引入CO2过排放成本、风力发电的广义成本,考虑碳排放配额及风电并网对系统发电成本的影响。以系统综合发电费用最小为优化目标构建日前调度计划模型。以IEEE 30节点系统为例,利用LINGO软件对模型进行了求解。结果显示,上述模型能有效计及碳排放配额及风电随机特性对系统发电成本的影响,模型在实现低碳调度的同时实现了风电的最优接纳,方便调度人员进行调度决策,降低了系统运行成本。     

考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度

在智能电网和低碳电力的背景下,提出一种考虑需求响应虚拟机组和碳交易的含风电电力系统优化调度模型。首先,将需求侧资源分为可调度资源和不可调度资源,在可调度资源中分别建立了价格需求响应虚拟机组和激励需求响应虚拟机组模型,并分析了两种虚拟机组的运行特点;其次,在优化调度模型中引入碳交易,并提出系统碳减排目标的概念及阶梯型碳排放权价格,分析其对碳排放量的制约情况。在此基础上,引入功率平衡约束、机组出力及爬坡约束、虚拟机组运行约束等,建立了以碳交易成本、火电机组发电成本和虚拟机组运行成本为目标的新型低碳经济调度模型,采用细菌群体趋药性(BCC)算法对模型进行求解。通过仿真算例对不同场景下系统的风电消纳情况和系统的综合运行成本进行了分析。算例结果验证了模型及求解方法的可行性及优越性。     

基于改进碳排放流理论的电力系统动态低碳调度方法

目前,电力系统面临较大减排压力,随着智能电网发展,需求侧资源参与电力系统调度可进一步降低电力系统碳排放。提出了一种日前市场考虑需求响应的低碳动态两阶段优化调度方法。第一阶段,基于机组动态碳排放计量模型,计算发电侧的碳市场交易成本,建立电力系统低碳经济调度优化模型,求解初始调度方案。第二阶段,基于改进的电力系统碳排放流理论,计算用户侧实时碳排量和碳排放成本,考虑以碳价为信号的需求响应,建立低碳经济优化调度模型,优化负荷分布以进一步降低系统碳排放量,并求解获得最终调度方案。最后以改进的IEEE 14节点为例对系统碳排放量和总运行成本进行计算分析,结果表明：所提模型和方法可以降低系统碳排量,验证了其可行性和合理性。     

节能减排下含风电场多目标机组组合建模及优化

环境和资源矛盾日益突出,节能减排发电调度是一种必然。针对风电场出力的随机性与波动性,系统考虑向上向下旋转备用及风电加入后附加备用,建立了节能减排下含风电场的多目标机组组合模型。通过对多个目标进行无量纲化处理,提出了基于节能减排的含风电场机组组合的决策模型。该模型通过调节各目标之间的权重,能够平衡系统的能耗与污染气体的排放,并采用自适应的合作协同进化算法求解。算例表明该模型能有效利用风电,并兼顾节能与减排目标,最终实现含风电场机组组合的安全、经济与环保。     

等能耗水平下考虑污染物排放的发电调度研究

随着全国节能减排政策的实施和推广,传统的发电调度模式向节能减排的发电调度模式转变.文章结合节能发电调度办法和国家环境保护标准,提出了等能耗水平下考虑污染物排放的节能减排发电调度模型.在结合传统经济发电调度模型的基础上,综合考虑了污染物排放水平及其排放浓度约束,建立考虑了污染物排放因素的以全网供电煤耗量最小的目标函数,并...     

考虑用户满意度的含风电场多目标环境经济调度

在分析发电侧与需求侧的互动原理基础上,建立基于分时电价的需求响应模型,并将其融入环境经济调度中,联合优化调度风电、火电和需求响应(虚拟发电资源)3种发电资源,以提高风电消纳能力和实现节能减排的目的,改变传统一味优化发电侧资源的调度模式。综合考虑用户满意度、污染气体排放和发电成本3个优化目标,在保证系统运行环保性和经济性的同时使求得的调度方案令用户满意。将禁忌搜索思想融入万有引力算法寻优过程中,结合多目标搜索理论,提出一种多目标禁忌搜索-万有引力算法对模型进行求解。算例仿真结果验证了所提模型的合理性及算法的有效性。     

计及需求响应下典型工业负荷排放特性的环境经济调度

水泥厂等工业用户一方面具有高排放属性,另一方面也具有相当可观的需求响应潜力,可作为电力系统应对风电等新能源发电不确定性的重要手段之一。为此,在含风电电力系统环境经济调度问题中充分考虑水泥厂大气污染物和碳排放特性及其需求响应能力,实现电力系统源荷协同的绿色低碳运行。首先,分析了电源侧火电机组和负荷侧水泥厂的大气污染物排放特性,并计及大气污染物的时空分布特性和污染源附近区域的环境容量裕度,提出了火电机组及水泥厂环保成本计算模型。同时,考虑了火电机组及水泥厂的碳排放特性,并采用阶梯型碳排放成本模型计算火电机组和水泥厂的碳排放成本。在此基础之上,提出了水泥厂负荷优化模型,以阶梯型分时电价的方式调动水泥厂参与需求响应,构建了源荷协同的含风电电力系统环境经济调度模型。最后,基于改进的IEEE 39节点系统进行了算例分析。结果表明,所提模型不仅可以实现电网侧和水泥厂成本均降低的双赢局面,还能够降低电力系统源荷整体的碳排放量。     

计及碳排放的综合能源配网日前与日内多时间尺度优化调度

为了降低碳排放量，提高新能源的消纳能力，考虑可削减、可转移、可替代3种需求侧响应负荷，计及碳交易机制，构建以碳排放量最少、综合运行成本最低、弃风弃光量最少、网络损耗最低为综合优化目标的风-光-电-气-储综合能源配网系统日前优化调度模型。以风电、光伏发电预测误差波动最小为日内优化调度优化目标，采用模型预测控制理论对风电、光伏的预测误差量进行反馈矫正，构建综合能源配网系统日内滚动优化调度模型。在修正的33节点配电网和20节点配气网组成的配网系统上进行仿真实验，验证了所提模型能够有效地降低碳排放量，提高风电、光伏的消纳能力，平滑负荷曲线，降低系统的综合运行费用。     

考虑碳排放流理论的风-碳捕集-电转气联合新型中长期调度方式

为了应对全球气候变化和实现“碳达峰”、“碳中和”目标,针对性实现碳减排和碳排放量化,结合碳排放流技术,研究了一种风-碳捕集-电转气联合的新型中长期调度方式。首先,采用碳排放流理论计算系统各节点的碳势指标;其次,构建碳捕集和电转气与风电的联合特性,同时,以综合成本最小为目标,建立含有风电、水电、抽蓄、碳捕集、电转气的发电系统中长期机组组合模型;最后,基于Gurobi对IEEE 39节点电力系统进行仿真,验证了所提研究方法的有效性。     

计及灵活运行碳捕集电厂捕获能耗的电力系统低碳经济调度

针对碳捕集设备会产生较大捕获能耗成本的问题,采用灵活捕获运行模式调节碳捕集设备的捕获水平以降低捕获能耗成本,同时利用储液罐实现捕获能耗时移.通过需求响应削峰填谷增加负荷峰值时碳捕集设备捕获能力并提高风电利用率,从而降低捕获能耗成本和碳排放.以降低捕获能耗、提高碳捕集设备灵活性为目标,建立碳捕集电厂灵活捕获和溶剂存储模型.以系统总调度成本最小为目标,构建采用灵活运行模式的碳捕集电厂并计及需求响应的电力系统低碳经济调度模型.最后基于改进的IEEE 30节点系统对所建立的模型进行仿真,算例分析结果表明,所建模型可有效减少系统总调度成本,降低系统碳排放,提高系统风电消纳能力.     

基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度

为实现电力系统低碳排放、助力经济提升,在建立碳势引导多元柔性负荷模型的基础上,提出一种基于节点碳势需求响应的双层优化调度策略。首先,利用比例共享原则追踪碳排放流,搭建碳排放流模型,从时空维度感知各节点的碳势变化规律。其次,将碳流分析纳入负荷侧需求响应机制中,利用节点碳势建立负荷聚合商需求响应碳排放模型,并厘清不同碳势强度下负荷聚合商调度差异,构建基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度模型。模型上层为电网运营商最优经济调度,模型下层为负荷聚合商需求响应经济调度。最后,以改进IEEE 30节点系统为例,验证了所提方法的有效性。     

考虑静态电压稳定约束的低网损发电权交易优化

发电权交易的目的是减小碳排放量和追求经济效益最大化。在发电权交易的过程中,发电机组的有功出力变化会影响系统潮流的变化,从而产生负荷裕度变小、碳排放量变大、网损变大等一系列问题。为解决以上问题,提出一种在满足碳排放量和静态电压稳定约束下,以网损最优为目标的发电权交易优化模型。采用约束松弛变量策略的中心校正内点法对该模型进行求解,并将网损和有功出力转换成煤耗直观体现节能减排目的。以IEEE30、EEE39、IEEE57、IEEE118系统进行算例验证,算例结果表明该模型具有一定的实用性和有效性。     

同步优化容许区间与期望发电成本的风电鲁棒估计法

现有的风电鲁棒区间调度模型往往以最小化基态发电成本和最大化风电利用作为目标,难以考虑在实际调度过程中对发电成本的优化。针对上述问题,文中提出了一种同步优化风电容许区间和机组期望发电成本的方法,基于Nataf逆变换的三点估计法,在保证风电容许区间最大化的同时,将应对风电波动的发电成本期望值作为经济目标,以反映实际发电成本的最小化。为提高风电消纳能力,将机组的风电承担系数作为变量,并对因此引入的非线性项进行松弛处理。而对于期望发电成本作为目标所引入的非凸性,则采用一种凸-凹过程进行迭代处理,以确保方法的准确性。最后,通过校正模型在修改的IEEE 118节点系统上进行蒙特卡洛模拟,验证了所提方法的有效性。     

基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合

为应对风电不确定性给电力系统调度带来的难题,提出了一种基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合模型。首先,基于狄利克雷过程高斯混合模型对风电预测误差进行聚类,建立了数据驱动的风电预测误差模糊集,并进一步建立了考虑风电场间风电预测误差相关性的不确定集。接着提出了考虑储能的分布鲁棒机组组合模型,建立了考虑储能系统循环老化成本的目标函数。针对该模型min-max-max-min的4层结构,将其分解为两阶段问题,在第1阶段中引入运行域变量、爬坡事件约束与储能能量约束,以消去第2阶段中的动态约束,并将第2阶段问题通过KKT条件转化为单层问题,然后采用列约束生成算法对两阶段问题进行求解。最后,通过IEEE 6节点以及IEEE 118节点的算例分析,证明了所提模型的鲁棒性和有效性。     

含抽水蓄能机组的风电消纳鲁棒机组组合

针对风电在实际电网渗透率不断提高带来的风电消纳问题,提出了一种含抽水蓄能机组的鲁棒机组组合优化方法。所构建的鲁棒机组组合模型以系统运行成本和风电出力边界偏差惩罚成本最小为优化目标,约束条件计及了输电线路安全约束,并考虑了风电出力时间和空间不确定性预算的调节策略,避免鲁棒最优解过于保守。基于可调机组(包括自动发电控制机组和抽水蓄能机组)应对风电波动的仿射补偿机制,优化了风电出力的波动区间。所构建的模型最终转化为单层混合整数线性规划问题求解。经修改的IEEE 30节点系统的算例测试,定量评估了抽水蓄能机组对系统经济运行和风电消纳的影响,验证了所提方法的可行性和有效性。     

计及液态空气储能与综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

提高供应侧风电、光伏等清洁能源的消纳,降低传统火电机组的碳排放是实现能源结构转型以及碳达峰、碳中和的重要手段。针对能源系统低碳运行的问题,提出了一种包含储液式碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站以及利用液化天然气冷能的液态空气储能的综合能源系统低碳经济调度策略,并结合需求侧的响应策略,从供需两侧联合调度以实现综合能源系统的经济性和低碳性。最后,以改进的IEEE 30节点电力系统与6节点天然气系统为例,验证了所提出的低碳经济调度策略可以提高系统的风电消纳,减少系统的碳排放量,削峰填谷效果更为明显,并可有效降低系统运行的总成本。     

考虑大气污染时空分布的风火联合系统多目标优化调度

提出一种考虑大气污染时空分布的风火联合多目标优化调度方法。首先,构建一种考虑大气边界层日变化的污染物时空分布模型,从污染物地面浓度和时空分布的角度衡量污染物影响。然后,基于该模型建立风火联合多目标调度模型,利用地理网格内插方法和风速模型对风力发电和污染物时空分布进行耦合,并在调度模型中充分考虑风电场出力和污染物时空分布的随机性。最后,利用机会约束的求解方法对模型中机会约束进行转化后,针对经济、碳排放和平均污染综合评价值三个目标结合多目标优化方法和随机规划进行求解。IEEE 39节点和广东省算例表明:大气污染体现了极强的时空相关性和天气依赖,该策略不仅可有效减轻火电厂造成的大气污染影响,还可减缓恶劣天气清洁能源出力小且污染物积聚的严重污染情况。