风电-抽水蓄能联合运行系统的可行性研究

由于自然风存在随机性和不稳定性等特点,因此大比重风电直接输入电网可能对电网安全稳定经济运行带来潜在风险。构建了一个含风电—抽水蓄能联合运行系统的小型模拟电网,并对其拟定了一个风电—抽水蓄能联合运行方案,然后在最大化利用风电的目标下,建立了该方案的经济运行计算分析模型,经对该联合运行系统与普通风电系统的比较计算分析,验证了模拟方案和计算模型的正确性,同时证明了风电—抽水蓄能联合运行系统是最大化开发利用风能资源的有效途径,具有可观的经济效益和社会效益。     

考虑风电不确定性的风蓄火联合优化经济调度研究

风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风,致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性,文中采用内外两层模型嵌套求解,即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型,以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率,再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性,同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型,并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。     

抽水蓄能电站与风电的联合优化运行建模及应用分析

抽水蓄能电站具有优良的调峰填谷能力,能够有效提高电网消纳风电的能力.基于蒙西电网和呼和浩特抽水蓄能电站的实际数据,对抽水蓄能电站与大规模并网风电联合优化运行进行了模拟和研究.考虑风电的间歇性和波动性,建立了抽水蓄能电站与风电联合运行的优化模型.然后分别利用供热期和非供热期的系统数据,对蒙西电网中呼和浩特抽水蓄能电站与风电的联合运行进行了模拟,验证了模型的有效性,并说明了抽水蓄能电站与大规模并网风电联合运行的可行性以及带来的显著效益:供热期存在弃风时,抽水蓄能电站充分发挥调峰填谷的能力以减少弃风;非供热期弃风不明显时,抽水蓄能电站主要为风电提供备用,并平衡风电出力波动.     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

基于电力市场背景的风-光-抽水蓄能联合优化运行

为提高可再生能源在电力市场的竞争力,基于风光互补特性构建了风光抽蓄联合运行系统,提出一种可再生能源参与电力市场竞争的策略,进而提出一种基于电力市场背景的风电-光伏-抽水蓄能联合运行优化方法。该方法以风光发电企业经济效益最大为优化目标,考虑抽水蓄能电站机组技术约束和联合系统运行约束,采用改进遗传算法优化计算得到抽水蓄能电站和联合系统的运行方案。基于该优化方法自主开发了一款优化软件作为仿真平台,利用该平台通过算例分析验证了所提出的风光抽水蓄能联合运行优化方法的可行性与有效性。     

风电-抽水蓄能系统优化运行建模与河北南网案例分析

以风电入网时与储能电站联合运行方式为背景,以得到协调运行控制策略为目的,拟定了风电-抽水蓄能联合系统的3种运行方案:风电全部通过抽水蓄能发电来实现并网;电网允许一个较小的基准容量的风电直接并网,其余风电通过抽水蓄能来实现并网;电网允许一个较大的基准容量的风电直接并网,其余风电通过抽水蓄能来实现并网。分析了风电机组不同典型日的运行曲线,结果表明:不同运行方式对抽水蓄能电站的协调运行控制策略影响不同,抽水蓄能电站作用取决于电站规模,并给出了联合运行系统的协调控制基本原则。     

风电和抽水蓄能联合送出时大型风电最优入网规模研究

风电与抽水蓄能电站联合运行有利于减少弃风电量,降低风电波动对电网运行产生的不利影响。从经济效益和运行效益两个角度出发,计及风蓄联合系统(wind power and pumped hydro storage,WP-PHS)接入电网的输电极限约束,构建了以风蓄联合系统经济效益和风蓄联合系统送出功率平稳为优化目标的大型风电和抽水蓄能电站协调的多目标优化模型。基于上述模型设计了风电入网最优规模计算方法,该方法通过对不同风电规模下各优化目标的比较来获得风电最优入网规模。应用上述方法对某大型风电基地和抽水蓄能电站进行仿真分析,结果表明,风电最优入网规模的确定有助于降低弃风电量,减少风电的盲目装机,提高风电运行的安全性和经济性。     

基于风蓄协调的节能调度方法

为解决节能调度中风能接入造成运行成本增加和可靠性降低的问题,提出了一种基于风蓄协调系统的节能调度方法.通过引入多个整型优化变量与协调周期不平衡量约束,反映抽水蓄能机组发电、抽水、空闲等不同运行状态以及风电机组的出力波动特性,并采用混合整数规划方法求解.算例分析表明,该模型能克服风能的间歇性和波动性缺点,提高系统运行可靠性与风能利用率,降低整体运行成本,能提供抽水蓄能机组适应节能调度需求的新型调度方案,具有显著的经济效益与实用价值.     

基于风蓄协调的节能调度方法

为解决节能调度中风能接入造成运行成本增加和可靠性降低的问题,提出了一种基于风蓄协调系统的节能调度方法。通过引入多个整型优化变量与协调周期不平衡量约束,反映抽水蓄能机组发电、抽水、空闲等不同运行状态以及风电机组的出力波动特性,并采用混合整数规划方法求解。算例分析表明,该模型能克服风能的间歇性和波动性缺点,提高系统运行可靠性与风能利用率,降低整体运行成本,能提供抽水蓄能机组适应节能调度需求的新型调度方案,具有显著的经济效益与实用价值。     

基于改进细菌群体趋药性算法的风-蓄-火联合调度

具有随机性与波动性的风电直接接入电网后,给电网的调度运行带来很大的风险。针对风电出力的随机性,结合抽水蓄能电站削峰填谷特点,利用风电场景模拟风电出力波动,编制日前发电计划,引入时前调度模型修正各机组出力,建立了含风-蓄-火联合系统的优化调度模型,并利用改进的细菌群体趋药性算法求解该模型。用IEEE-10机组标准算例进行仿真,仿真结果验证了所建调度优化模型的合理性及算法的有效性,模型可供制定含风电和抽水蓄能的电力系统发电调度方案时参考。     

抽水蓄能电站对地区电网风电接纳能力的研究

以地区电网实际系统为例,将抽水蓄能机组和风电机组一起纳入组合问题当中,建立抽水蓄能-风电联合供电模型,并以风电最大经济效益为目标构建联合系统优化运行模型。并利用该优化模型分析了不同季节典型日下抽水蓄能电站对风电接入电网各项指标的影响。结果表明,在该地区电网中,只有当风电容量超过系统的接纳能力时,抽水系能电站的作用才能较为显著的得意体现。与此同时,风电并网的各项指标也随着抽水蓄能电站容量的增加而得以改善。     

风电-压缩空气储能系统火用和火用成本分析模型

风电-压缩空气联合运行系统中存在多种能量输入,从而使得对其系统性能的评价更为复杂。为了准确衡量风能在系统中的存储、释放、转换特性,本文基于热力学第二定律和热经济学原理,在火用成本分析方法基础上提出利用风能火用流比例系数α和风能火用成本比例系数γ评价风电-压缩空气储能联合运行系统中风电存储能耗特性和经济性。实例计算结果表明:风电-压缩空气储能系统的单位发电火用成本为1.038元/(kW·h),其中释放存储的风能所占单位发电火用成本比例85.71%,该比例会随着风电成本和天然气价格的增加而降低。该方法可在系统中存在不同能量输入时详细地描述风能在存储和释放过程中的能耗特性和存储风能所需的成本,为储能政策的制定提供一定的理论依据。     

风蓄联合系统的抽水蓄能容量优化

为了提高风蓄联合系统内风电场运行的经济性,有必要对抽水蓄能进行容量优化。首先计及风电特性给出了风蓄联合运行策略,以减小风电随机性对电网稳定性的影响;其次,给出了计算风电并网功率的数学模型,可作为调度员拟定发电计划的依据;以联合系统的安装和运行维护总成本最低为目标,结合机会约束规划理论建立了抽水蓄能容量优化模型,并采用混沌粒子群优化算法进行求解。算例分析表明了该方法的合理性。     

计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

风电-抽水蓄能-供热联合优化运行——以蒙西为例

风电因为其随机性和不稳定性等特点使得风电无法实现大规模的并网而产生弃风,而抽水蓄能电站具有的良好“削峰填谷”能力,能够消纳过剩的风电。本文以供热季弃风现象尤为严重的蒙西地区为例,基于蒙西电网和呼与浩特抽水蓄能电站的实际数据,建立风电-抽水蓄能-供热联合运行的优化模型。通过研究对比结果发现在风电和抽水蓄能联合的基础上再加以蓄热电锅炉对风电进行进一步的消纳,既能提高风能的利用率减少弃风,又能解决煤炭供热污染物的排放问题,缓解化石能源资源短缺问题。     

含风储联合系统的多时段优化调度

风电具有很强的随机性、波动性和反调峰性等特点,为了更好地吸纳风电,减少弃风,基于风电预测出力和日负荷预测下提出了一种含风电-抽水储能联合系统多时段优化调度方法。通过建立风电系统和抽水储能系统的详细模型,在考虑抽水储能机组的启停、发电-抽水工况转换和机组调节速率等限制的基础上,以风电-抽水储能联合系统运行成本最小化为目标,建立系统的多时段优化调度模型。最后设计的算例验证了风储联合系统能满足经济分配,对电网规划有一定指导作用。     

风电-光伏-抽水蓄能联合优化运行模型建立与应用

风电、光伏发电出力具有随机波动性,与电力系统用电负荷特性呈现较大差异,对电网调峰能力提出较高要求。抽水蓄能电站运行灵活,启停速度快,配合风电、光伏采取合理的运行方式可以有效缓解系统调峰压力,提高系统对风电、光伏的消纳能力。以风电-光伏-抽水蓄能联合出力曲线跟随系统负荷特性曲线为目标,以抽水蓄能机组发电与抽水工况下的出力特性、上下水库库容、电力电量平衡为约束条件,建立了风电-光伏-抽水蓄能电站联合优化运行模型。对河北省丰宁抽蓄电站调节风光出力的案例进行分析,对风光出力在常规情景与极端情景分别进行了模拟,验证了模型的有效性。     

计及风险备用约束的风蓄联合运行动态经济调度

抽水蓄能电站具有良好的调峰填谷功能,能够缓解大规模风电并网带来的运行挑战。通过引入风速预测误差的概率分布函数描述风电的不确定性,在此基础上引入失负荷风险指标和风能浪费风险指标进行约束,建立风蓄联合运行动态经济调度模型,保证了系统的可靠性和经济性。模型中考虑了由于风电不确定性增加的常规机组正负旋转备用成本,利用改进粒子群算法对模型进行求解。算例分析表明,抽水蓄能机组能够为风电提供备用,减小系统对常规机组的备用需求,在保证系统可靠性的条件下,使得经济性最优。     

风-光-火-抽蓄联合系统中抽水蓄能电站最佳容量配置

针对含风电、光伏、火电和抽蓄联合系统中抽水蓄能电站的容量配置问题,构建了联合系统双层规划模型,并提出了求解流程。上层模型以弃风、弃光电量之和最小为目标,确定抽水蓄能电站的容量配置问题,下层模型旨在最大化联合系统的经济效益、环境价值,同时改善系统运行条件,解决抽水蓄能电站的运行调度问题,上下层目标采用基于Tent映射混沌优化的改进灰狼算法进行求解。通过对某地区冬季和夏季2个典型日场景进行仿真分析,验证了模型与算法的有效性,结果表明,所构建的双层规划模型对科学确定联合系统中抽水蓄能电站的容量是有效的,并在满足运行调度优化的条件下,能够改善系统运行条件,实现经济效益与环境价值最大化的预期目标。     

风力发电场与抽水蓄能电站联合供电的系统规划模型

针对风能资源随性较强，稳定性较差的特点，加快发展风电事业必须注重解决大规模能量付存与转换设施及系统供电可靠性问题。风电场与抽水蓄能电站联合供电可望成为一种较为理想的供电方式。本文对这种电场与蓄能电站联合供电方式的系统规划问题进行了初步探讨，提出了相应的系统规划模型。