基于储能技术并网的高穿透功率风电广义运行成本计算模型研究

在讨论高穿透功率风电对现代电力系统构成的并网技术挑战的基础上,提出并建立了基于储能技术的高穿透功率风电并网运行的条件建设补偿成本的概念和计算模型,研究了基于储能技术补偿风电功率预报误差、抑制风电反调峰和宽幅波动后的风电备用容量的惩罚成本,包括风电备用的容量成本和电量成本的计算方法和模型,建立了电网弃风运行的补偿成本计算模型;分析了大规模风电并网发电对现代电力市场及其产业政策的影响,提出并建立了反映电力发展求的风电运行成本计算模型;后,建立了高穿透功率风电广义运行成本计算模型。通过算例仿真进步讨论了:风电穿透功率较高时不宜将风电当成负值负荷计算风电备用容量,风电功率预报误差和风电场装机容量等因素对风电备用容量的电量成本和广义运行成本有较大的影响。     

大规模风电并网电力系统动态清洁经济优化调度的建模

本文建立了充分体现环境保护和风电特性的火电和风电的新的运行价格理论模型:1)在风电价格方面,提出风电场出力可信度基础上的风电备用容量补偿成本及风电场"负效率"运行(negative efficiency operation of wind farm,NEOWF)的概念,在此基础上定义了风电场负效率功率(negative efficiency power of wind farm,NEPWF),并建立基于风电场极限穿透功率的NEPWF的惩罚成本模型;2)火电价格方面,在传统火电价格基础上,考虑了火电机组的排污特性,并用名义环境补偿成本来量化其火电环境成本。构建了一个新的清洁经济优化调度模型。基于遗传算法(genetic algorithm,GA)和某含风电的区域电网算例来进行仿真验证,结果表明,所提出的模型为解决风电并网运行提供了一种对策。     

计及风险及备用成本的含风电电力系统经济调度

风电出力与负荷预测的不确定性给电力系统的经济调度带来了困难,如何处理备用风险,综合考虑经济发电与旋转备用计划是经济调度中需要解决的问题。在模型中引入旋转备用来应对可能出现的电力不足,将风电预测功率的条件期望与风电计划出力的差值表示系统对风电的正负备用需求,通过引入风电和负荷预测偏差的概率分布,建立了风电与负荷的联合概率密度函数。构建失负荷模型表征风险水平,并假定失负荷的风险水平不低于某一置信水平,对约束中的最大值函数通过K-S函数转化。考虑到合理弃风或切负荷有利于系统稳定,在目标函数中加入弃风或切负荷的价值损失。最后,用含10台常规火电机组和一个大型风电场的系统为例进行模型和算法的求解验证,结果表明所提模型和算法的有效性和合理性。     

电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型及其仿真

电力市场环境下的传统经济调度不考虑环境补偿因素。文章在传统经济调度的基础上,考虑各机组和各种能源的环境成本,提出了火电机组名义环境补偿成本,用电方不需实际支付费用,发电方排污特性越好,火电机组的名义环境补偿成本越低;同时考虑了风电备用容量补偿成本,反映风电接入系统后火电热备用容量的变化;建立了电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型。基于Matlab优化工具箱,对一个包含2个火电机组和1个风电机组的系统进行优化仿真,结果表明：基于所提出的模型,环境友好的发电机组或能源将获得更大的调度权重。     

考虑顺序性弃风惩罚的电力系统经济调度

为了提高电力系统风电消纳能力,提出一种基于风电并网友好性排序的灵活弃风惩罚模型。以风电场的出力波动性及预测精度来衡量其并网友好性,设置风电场的顺序系数;将分段弃风惩罚成本系数与顺序系数相结合,设置顺序性弃风惩罚成本系数,建立弃风惩罚模型;在此基础上,构建包含火电机组运行成本、环境成本、弃风惩罚成本及系统备用成本等的电力系统综合经济调度模型。采用经模拟退火思想改进的粒子群优化算法对调度模型进行仿真分析,结果表明灵活弃风惩罚模型可以合理减少弃风,并使并网友好性较高的风电场优先被调用,提高了电力系统风电消纳能力,提升了电力系统运行的经济性和安全性。     

考虑风电接入的电力系统鲁棒经济优化调度

鉴于风力发电具有很强的随机性和波动性,含风电调度系统中,应用传统预测区间来描述其不确定性的方法存在缺陷。针对该问题,通过引入弃风限制对风电场的风电出力预测区间进行优化,得到能够保证调度系统安全运行的风电安全出力区间;在此基础上,建立双层鲁棒区间优化调度模型,使得常规机组的运行成本和风电场的弃风成本最小,并分析了系统爬坡备用对风电安全出力区间的影响。由于考虑了常规机组的阀点效应,模型呈现非线性特点,采用改进的教与学优化算法和线性规划法相结合的求解方法对模型进行求解。最后,采用改进的10机系统验证了所提模型以及求解方法的有效性和优越性。     

基于动态调峰裕度的风电并网协调优化调度

风电并网增加了系统有功调度的难度,为了协调系统运行的可靠性、经济性与风电利用效益之间的矛盾,提出了24点调峰裕度指标,从调峰的角度确定出系统动态正负旋转备用和风电并网功率,并构建了以系统总运行成本最小为目标,含水、火电运行价格成本、风电弃风惩罚成本以及系统备用惩罚成本的风电并网协调优化调度模型。针对该模型,采用优先顺序法和改进粒子群算法,并基于某个含风电的区域电网算例进行仿真验证。结果表明,所提出的指标和优化模型为解决风电并网运行问题提供了一种有效方法。     

计及风电预测可信度的经济调度及辅助决策方法

含风电系统经济调度的研究为大规模风电并网运行提供了相关对策。文中针对风电出力预测水平的局限性,建立了风功率预测可信度模型,并利用分区建模的手段建立了风功率预测误差模型。基于此,分析了考虑预测可信度的储能成本模型,结合火电机组出力成本模型完成了含风电系统的经济调度模型。模型考虑了系统失负荷、弃风概率约束及输电线路安全约束;为减小储能成本,将储能容量表示为平抑风功率预测误差的概率模型;同时在目标函数中引入储能成本调节系数,用于风功率调度水平的辅助决策。以10机系统为例,采用Monte Carlo模拟技术及模糊聚类辅助决策手段验证了所述方法的可行性。     

基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究

风电出力的时变特性,决定了风电极限穿透功率对大规模风电并网系统的调度策略有重要的影响.在充分体现环境保护和风电特性的火电和风电的运行价格模型基础上,基于风电场极限穿透功率和风电场出力预报可信度,建立了风电并网电力系统经济优化调度模型.基于新疆乌鲁木齐电网对该调度模型进行算例仿真,并采用遗传算法(GA)实现模型求解,结果...     

计及风险备用需求的含风电电力系统经济调度

考虑风电的波动性和随机性,该文将风电功率的不确定性引入到含风电的电力系统调度中,建立了计及风险备用的日前机组组合和日内经济调度滚动修正模型。日前调度计划包括建立机组组合模型计算日前发电计划和基于条件风险价值计算由风电预测误差引起的风险备用容量,在日内修正模型中利用风电预测值和负荷预测值2个随机变量的概率密度来估算失负荷期望和弃风期望,并将其作为风险成本引入到模型中,通过备用成本与风险成本的牵制来获取最优的调度结果和备用容量值。最后,通过算例分析结果表明,文中所提出的模型平衡了系统的经济性和安全性。     

计及火电机组热储能的含风电系统柔性调度

风电快速增长的同时保持较高的弃风率,因为电力系统缺乏足够的柔性容量来应对风电的不确定性。锅炉最小稳定燃烧率限制了火电机组的运行柔性。抽汽和热储能可以在不改变锅炉燃烧率的情况下调节机组功率输出。因此,对现有的火电机组进行抽汽和热储能改造是一个很有前景的选择,以消纳电力系统中高渗透率的风电,特别是在以火电为主的系统中。研究了火电机组抽汽与热储能改造后的柔性运行。首先,考虑到改造后的特点和技术约束,提出一种新的火电机组线性运行模型。其次,建立基于随机机组组合和滚动经济调度的模型,研究含风电电力系统进行抽汽和热储能改造的效益。最后,在IEEE24节点系统中进行仿真。仿真结果表明：采用抽汽和热储能改造的火电机组,可以有效降低弃风量,提高电力系统运行经济性。     

计及弃风的风电场最优装机容量

提出了一种在现有电源结构水平下利用弃风优化风电场装机容量的方法。在满足系统静态安全约束的条件下,基于机会规划约束,建立了以风电场净收益最大为目标、计及弃风的风电场最优装机容量模型。在此基础上,以小时为时间尺度,将风电不同季节、不同时刻调峰特性对弃风电量的影响引入最优模型,通过精细化模型得到统计意义上更为合理的最优装机容量。最后,以IEEE 30节点系统为例,基于某风电场的年风速分布特性及典型日每时刻的风速分布特性,采用基于随机模拟的粒子群算法进行模型求解,分析计算弃风、时间尺度、上网电价及其他因素对风电场装机容量的影响。     

风电场功率分配算法

在风电出力受限时,调度需要考虑多个风电场出力叠加所带来的平滑效应,优化功率分配。根据风电场是否具备风电功率预测系统建立了5种不同的风电场功率分配算法模型,以单个区域中的多个风电场的未来1 h功率预测数据来计算5种算法下所有风电场的总出力及相应的损失电量。结果表明,考虑预测的算法所得到的风电场出力情况与风力发电限值最为接近,且损失电量最少,明显优于不考虑预测条件下的算法。通过研究这5种算法也为风力发电的调度提供优化方案。     

风力发电运行价值分析

不对风电并网产生的影响作深入的分析,就不能确定风力发电的实际效益。风力发电价值的计算需要综合考虑发电收益、发电成本、辅助服务成本、环保效益等各方面因素。文章采用可靠性评估的方法,分析了风电并网引起的电力系统辅助服务成本的变化,在此基础上,给出了风电运行价值的详细表达式,并讨论了风电穿透功率、风能预测误差、备用容量价格、风电场容量系数等因素对风电运行价值的影响。     

基于逼近和牛顿插值法的最佳风电接纳水平确定

随着风电场规模的不断扩大,电网接纳风电能力的限制已成为风电场规划的一个重要影响因素。为了确定系统接纳风电的最佳水平,建立了综合考虑常规机组运行成本和风电场弃风量的调度模型。引入风电接纳水平系数,从常规机组和风电场运行的经济性角度提出了一种基于粒子群算法的风电接纳水平的优化方法。对含1个风电场和10台常规机组的系统进行了计算分析。针对该风电场的12组典型出力数据分别优化得到对应的最佳风电接纳水平值并分别采用逼近法和牛顿插值法确定了系统的最佳接纳水平,在该水平下的风电出力可以使系统在一个最佳经济点运行。该比例系数可以作为风电场规划的参考。     

基于混合整数线性规划的风电场有功优化调度

大规模风电并网背景下,风电场的有功优化调度对调度控制和电网安全运行至关重要。在风电场风速分布和风电功率有效评估的基础上,以风电机组的出力以及开停机状态为决策变量,考虑风电场弃风以及机组启停,建立了以风电场运行成本最低为目标的风电场优化调度模型。提出了风能利用系数的分段线性化方法,进而建立了基于混合整数线性规划的风电场优化调度模型。实际风电场的算例分析表明,该调度模型可在满足调度部门指令需求的前提下,给出风电场内最优的机组启停计划和出力安排,有效减少弃风及启停次数,降低风电场运行成本。     

考虑环境成本和需求响应的风电并网优化

在能源互联网的大背景下,传统的火力发电由于对环境的破坏需要清洁能源作为代替。风电因为其经济、环保得到了广泛的应用,而日益增长的风电接入电网给电力系统的经济、稳定运行带来严峻的挑战。文中从环境成本和需求响应两方面入手,综合考虑了风电的波动性、火电环境损失、可转移负荷对于系统的影响,及需求响应在提高风电消纳、降低环境污染、平抑负荷波动等方面的作用。为求解模型,文中提出一种粒子群算法惯性权重改进策略。算例表明考虑需求响应和环境成本可以有效降低成本和弃风现象。     

风电优先调度对电力系统能源强度及经济成本的影响

近年来,中国风电产业快速发展,但同时面临着越来越严重的弃风问题,其主要原因之一是社会对风电发展的社会价值和经济价值还没有达成统一认识。利用京津唐电网2014年的实际数据,计算了在不同风电接入比例下,风电优先调度对电力系统能源强度和经济成本的影响,并进一步分析了为实现电力系统能源强度最低是否需要弃风的问题以及弃风出现的拐点及具体的弃风比例。研究显示,随着风电发电比例的增加,电力系统能源强度不断降低;为实现系统能源强度最低,在冬大和冬小负荷方式下,风电发电比例分别为14.19%和19.92%时将产生弃风,但此时弃风比例很低,接近于0;当风电发电比例分别为22.51%和24.62%时,为实现系统能源强度最低,冬大和冬小时弃风率也只有5.00%左右。研究还显示,随着风电发电比例的增加,电力系统经济成本不断下降。     

大规模风电接入的电力系统低碳经济调度

以大规模风电并网为背景,以实现有效接纳风电和低碳经济调度这两大目标为目的,在考虑到风电所具有的波动性和随机性的基础上,通过引入穿透因子,并对风电概率特性进行分析,提出一种将风电作为约束的经济调度模型。在此模型中,通过引入排放价格因子这一权重系数将原有的双目标优化问题转化为单目标优化问题,并在此基础上建立了一种兼顾经济高效和低碳环保的目标函数。本文以一个含9台常规燃煤机组和1个大型并网风电场的电力系统为例进行仿真分析,其数值结果验证了所提模型的有效性。