风电并网系统低谷时段的调峰能力分析

分析了风电波动对调峰影响的极端场景,综合考虑系统调峰容量和机组爬坡速率等因素,提出了一种风电并网系统低谷时段调峰能力的计算模型和方法。所建模型为0-1整数规划模型。该模型以研究周期内的低谷负荷时段系统下调空间最大为目标,计及常规机组的最小运行时间、最小停运时间以及爬坡速率约束,并考虑风电波动的极端场景。求解该优化模型,可得到在研究周期内系统应对风电波动的调峰极限以及相应的机组启停方案。以东北某省实际电网为例进行分析,验证了该模型和方法的正确性和有效性。     

分时电价下考虑源网荷各侧收益的风电消纳模型

风电的快速发展,系统调峰能力的不足已造成传统调度方式下风电消纳受限,弃风现象严重。采用峰谷分时电价调整用户削峰填谷,降低负荷低谷时段风电弃风。在深入研究分时电价实施机制的基础上,综合考虑发电侧、电网侧、用户侧利益,建立了风电并网量最大、发电侧收益、电网侧收益最大化的多目标风电消纳模型,并采用粒子群算法对模型进行求解。仿真结果表明该模型既能实现源网荷各侧获利,又能提高系统接纳风电能力,实现多方共赢。     

基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。     

风电经特高压线路并网时湖北电网调峰方案

以湖北电网远景规划方案中蒙西至湖北特高压送风电为背景,研究了2017年丰大方式下湖北电网消纳蒙西特高压电力电量的调峰问题。分析了丰大典型日湖北电网的负荷特性、蒙西风电功率特性以及湖北省内电源的调峰特性和调峰能力。以省内发电成本最小、不弃水调峰、尽量消纳特高压电力为目标,建立了包含火电、水电、抽水蓄能和特高压联合调峰优化的混合整数线性规划模型。考虑不同的风电输送方式,采用CPLEX对联合调峰优化模型进行求解,给出了湖北电网火电、水电、抽水蓄能与特高压协调运行的调峰优化方案。仿真计算结果表明,2017年丰大方式下湖北电网负荷低谷时段的负调峰能力不够,需要特高压电力参与湖北电网调峰。当特高压以风电配额方式输入时,湖北省消纳蒙西风电的极限配额为34%。     

基于电力平衡的区域电网风电接纳能力研究

针对电力平衡的区域电网风电接纳能力问题,笔者根据电网调峰能力、风电同时率、系统备用容量和联络线调节率等影响因素,建立了风电接纳能力评估体系,提出了基于电力平衡的低谷时刻机组调峰裕度计算方法,即电网风电接纳能力的评估.以辽宁电网为例,依据电网电源负荷特性,分析了负荷低谷时刻风电接纳能力.结果表明,在冬季供暖期的负荷低谷时段,由于辽宁电网调峰能力制约,全网存在弃风现象,因此负荷低谷时段风电接纳能力即是全网风电接纳能力的极限。     

分时电价引导电解铝负荷参与百色区域电网调峰研究

随着并网风电装机容量越来越大,现有的调度模式难以应对风电出力的随机性,为提高区域电网调峰和消纳风电的能力,提出利用分时电价引导电解铝负荷参与火力发电机组调峰的联合优化调度模型,模型以系统总的发电成本最小为目标,以区域电网运行数据为算例进行仿真验证,结果表明所提模型能够提高系统运行经济性和风电消纳能力。     

光热-风电联合运行的电力系统经济调度策略研究

针对大规模并网风电出力的随机性、波动性以及反调峰特性给电网调峰和调度带来的影响,采用含储热的光热发电系统与风电联合运行的调度策略。利用光热与风电出力的互补性及储热的可调度性平抑风电出力波动,减小电网负荷峰谷差,降低火电调峰的成本,减少弃风。基于光热电站的运行机理分析,建立光热-风电联合系统的电网调度模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现经济调度的优化。通过仿真算例分析验证调度策略及模型的可行性和合理性。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

风光储联合发电系统复合控制策略研究

由于新能源发电自身的不确定性和波动性,电网调峰过程无法同时兼顾新能源并网点本地变化负荷与主电网的功率需求,造成大规模弃风弃光问题。为此,文中根据风电与光伏系统运行特点,借助储能单元充放电控制功能,提出一种联合发电系统复合控制策略,并在RTLAB环境下,依据东北某地区气象数据,搭建含改进控制策略的风光储联合出力追踪本地负荷仿真模型。仿真结果表明,文中提出的控制策略能够快速响应本地负荷变化需求,有效实现了最大化利用风光资源以及平抑出力波动。     

计及可再生能源与负荷互补特性的储能随机调度

在“风光储”并网系统中,需要考虑间歇性新能源的不确定性对电力系统的影响,基于此,构建了计及风电、光伏发电系统出力不确定性和负荷随机性的常规电源和储能装置随机优化日前调度模型。模型考虑了储能装置充放电限制的约束条件,在假设风速服从Weibull分布,光照服从Beta分布的条件下,推导出“风光储”并网系统等效负荷的平均方差表达式,并以此为目标函数建立储能装置随机优化调度模型,衡量平抑常规机组波动的能力。应用双链量子遗传算法进行求解,最后以IEEE30节点系统为例验证了所提出模型的可行性和有效性。     

光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究

大规模新能源发电并网降低了系统惯性和一次调频能力。新能源同步机(MGP)可以提供无延时的、真实的旋转惯量。介绍了新能源经MGP并网的系统结构和惯量水平,计算了MGP对初始频率变化率(ROCOF)的抑制作用。然后基于光伏(PV)驱动MGP并网的直流电压反馈控制策略,提出了一种定减载率控制算法,并引入频率反馈环,形成PV调用有功储备驱动MGP参与电力系统调频的综合控制策略。通过3机9节点仿真系统对减载控制算法进行验证,并进一步对比了源、网两端功率波动下PV采用不同方式并网参与系统一次调频的效果。结果表明,在综合控制策略下PV经MGP并网能为系统提供更强的频率支撑。     

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型

高比例新能源接入对我国电网的调峰能力提出了更高要求,发展调峰辅助服务市场将成为促进新能源消纳利用的重要手段。梳理了我国现行调峰辅助服务的市场规则与交易流程,建立了基于火电机组单边报价的市场交易模型,该模型以火电调峰资源的调用成本最小化为目标,并考虑分时功率平衡、新能源弃电、火电爬坡等电网技术约束。为了充分发挥新能源机组的市场主体作用,设计了新能源与火电双边参与报价的市场机制及实施模式。并提出了以综合效益最大化为优化目标的双边交易模型,给出了不同市场主体效益评估方法。在实际算例中,分析单/双边交易机制下调峰市场交易结果、弃风弃光情况和不同主体收益,验证了模型的有效性。     

高比例可再生能源受端区域电网调峰的出力网际分配

随着我国可再生能源大规模并网,低谷调峰成为诸多高比例可再生能源受端区域电网运行的困难之一。通过区域电网直调机组网际出力分配可以缓解区域内各省网的调峰压力。建立了以省网负荷平稳性和区域直调机组收益最大化为优化目标的二次规划模型,引入价格杠杆和调峰压力系数,以协调各省网的调峰需求。在此基础上,考虑风电功率的不确定性,建立机会约束规划模型,通过蒙特卡洛模拟技术进行求解,验证不确定性和风险存在条件下,网际出力配置模型的有效性。华东直调系统简化算例的仿真结果表明,所提模型能够有效地解决高比例可再生能源受端电网的调峰难题。     

源荷联动调峰辅助服务市场两阶段模型

新能源大规模并网给电力系统调峰带来巨大挑战,在电源侧深调空间逐步用尽的背景下,亟需高效的市场化机制引导用户侧可控负荷主动参与新能源辅助消纳.文中提出一种负荷聚合商参与的源荷联动调峰辅助服务市场框架,通过构建两阶段决策模型以实现考虑源侧深度调峰的用户侧调峰资源的市场化供给.其中,负荷聚合商测算其签约用户的需求侧响应容量及成本,基于边际效用进行竞价投标;火电机组测算其机组深度可调节能力,基于边际成本进行竞价投标,系统运营商建立采用随机机会约束规划方法的出清模型,实现源荷联动调峰市场出清.此外,进一步对市场的交易流程、出清规则及调控手段等关键问题进行了分析及探讨,算例结果验证了所提市场框架的有效性.     

基于MPC的柔性负荷与储能系统超短期调控策略*

为解决风机、光伏出力不确定性导致的弃风、弃光问题,提出一种超短期时间尺度内基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的负荷调控策略。通过对柔性可调负荷与储能系统的超短期调控,对风电、光伏不确定性出力进行快速响应,减少风电、光伏大幅骤变时的弃风、弃光。所提出的基于MPC超短期调控策略以风电、光伏纳入比例最高为优化目标,并在考虑系统可靠性与储能系统寿命的基础上增加柔性负荷可调量的约束,以保证用户舒适度。以某工业园区为研究对象,通过推导目标函数以及约束条件的状态方程并应用动态矩阵控制算法对MPC最优目标进行求解。结果表明:与未采用超短期调控方法相比,采用超短期调控策略时可再生能源消纳比例提高了5. 37%,验证了所提出调控策略的有效性。     

基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的“三北”地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。     

考虑EV负荷的微电网多主体联合容量优化配置方法

随着可再生能源(renewable energy,RE)、智能电网、电力运输等环保技术的快速发展,未来的发电和供电展现出新特点。现代电力系统的能耗特性设计要求更灵活,更易于控制,因此促进了灵活可控的分布式电源快速发展。本文介绍了一种包含太阳能光伏(solar photovoltaic,PV),风力涡轮机(wind turbines,WT),柴油发电机(diesel generators,DG)和电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的典型独立微电网(microgrid,MG)的联合容量优化方法。MG提供住宅社区负荷,包括典型的住宅负荷和电动汽车(electric vehicles,EV)充电负荷。建立PV、WT、柴油发电系统、BESS和EV充电负荷的实际数学模型以改进容量优化方法,其涉及与可再生电源、柴油发电系统、BESS和EV负荷相关的各种实际约束。研究目标包括：1) 最小化成本;2) 减少温室气体排放;3) 减少弃能。此研究可以为微电网容量优化配置提供有力支撑。     

基于实时电价的含储能可再生能源系统协同调度策略

间歇性可再生能源和高渗透率的储能设备使能源系统的供需平衡控制愈加复杂,为能源系统的协同调度带来了挑战。针对含储能可再生能源系统,提出了一种基于实时电价的能源系统协同调度策略。首先,建立了含风光、储能系统、火电机组及多类型用户的可再生能源系统模型。其次,提出了一种双层规划模型,将实时电价和能源调度有机集成,实现了能源系统的协同调度优化。最后,基于KKT算法与改进麻雀优化算法实现模型求解。仿真实验表明了基于实时电价的协同调度策略对于含储能可再生能源系统的协同调度优化及系统效益提高具有重要意义。     

基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性扩展规划

为满足可再生能源大规模并网的发展趋势,提升系统对可再生能源的接纳能力,亟需规划建设具有高适应性的电网结构。基于联合加权熵理论,文章从适应可再生能源安全并网角度出发,提出一套面向电网规划的适应性指标体系。该指标体系同时考虑不确定运行环境下,电网潮流分布的安全性及稳定性,节点、支路的均衡性及合理性,通过分析电网实际状态及电气结构以评估可再生能源并网不确定环境下电力系统的安全性。然后,基于适应性指标建立输电网多目标规划模型,并采用带层次分析约束锥的数据包络分析法对Pareto非劣解集进行综合决策。最后,以Garver-18节点系统进行算例仿真,验证文章提出的指标体系及规划模型的合理性、有效性。