参与新型电力系统需求响应的分布式储能资源管理与策略研究

随着越来越多的光伏、风电、地源热泵等新能源的接入,电网对高比例新能源的安全可靠并网及高效消纳提出了更高要求。储能作为分布式能源重要的能量调节单元,参与新型电力系统的管理、调度、优化作用愈加明显。将参与新型电力系统需求响应的储能作为统一资源进行研究,来解决新型电力系统的需求响应、新能源消纳等问题,以保障电网安全可靠运行。在分析客户侧储能调控策略基础上,提出了一种以能源互联为基础的用户侧分布式储能规模化应用系统,利用网间较为分散的储能资源,希望可以为电力负荷调度的优化以及分布式储能系统运行效率的提升提供相应的参考与借鉴,以实现区域自治的需求响应。通过该研究,可为可再生能源高效消纳提供参考。     

计及源-荷不确定性的高比例可再生能源系统协同优化运行

在含高比例可再生能源的电力系统中,由于风光出力的波动性和随机性,增加了电力系统协同优化运行的困难。首先通过拉丁超立方抽样进行风光、负荷实时出力的场景生成,再依据欧氏距离进行样本削减,将不确定性问题转化为场景分析问题。在此基础上分析不同用户类型在不同时间尺度的调度补偿策略,引入了由电价型和激励型需求响应组成的互补机制。以系统运行的经济性最高为目标,对比分析了不同调度策略下的可再生能源消纳率。算例表明计及源-荷双重不确定性后,所提策略能更好地平抑负荷曲线,提高风光消纳率,实现高比例可再生能源电力系统的协同优化运行。     

基于Benders分解和纳什议价的分布式热电联合优化调度

考虑供热管网储能特性的热电联合优化调度可以有效地提高电力系统的灵活性，促进可再生能源高比例消纳。电力系统和热力系统隶属于不同的运营主体，热电联合优化调度在最大化总体效用时，不应损害个体利益。该文提出一种基于Benders分解和纳什议价的电-热综合能源系统分布式优化调度方法。首先，热力系统与电力系统依次计算最优热流和最优功率分配，分别得到各自独立调度的运行总成本；然后，利用Benders分解计算电-热综合能源系统最优能流，相应得出电-热综合能源系统运行总成本；最后，通过纳什议价重新分配两者的合作剩余以鼓励热力系统参与热电联合优化调度。两个不同规模算例的仿真结果表明，所提方法能在保护信息隐私的前提下，实现激励相容并促进可再生能源消纳。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加.为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优.所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以...     

考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度

为应对多能源电力系统中可再生能源带来的运行的不确定性以及系统灵活性不足对可再生能源消纳和系统安全运行的影响,提出一种考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度方法.首先,从电源灵活性供需平衡的角度,对含风光水火蓄的多能源电力系统的灵活性进行量化分析.其次,基于灵活性裕度指标,计及电力系统运行约束,建立以可再生能源消纳量最大,抽蓄调用效益最大,火电运行经济性和平稳性最优及净负荷波动最小为目标的多能源电力系统多目标日前优化调度模型.然后,提出风光水火蓄协调分层的求解策略,根据不同电源的灵活性和互补协调特性,对其出力进行分层单独优化,得到面向调度需要的多目标协调优化的调度结果.最后,利用工程实例分析验证了所提调度方法和求解策略的有效性和可行性.     

综合考虑输电结构优化的含可再生能源电网规划方法

为实现高比例可再生能源的并网与消纳,未来电力系统需具有更为合理的网络结构和灵活的运行方式.综合计及可再生能源出力的不确定性和预想事故的影响,提出考虑网络结构优化的含可再生能源的电网规划方法.考虑规划可用资源限制,确定新建线路和升级部分现有输电线路开关以使其满足输电网结构优化的需要;在系统正常运行时,考虑可再生能源和负荷...     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

高比例可再生能源电力系统中计及灵活调节产品的实时调度

并网运行的间歇性可再生能源发电（intermittent renewable energy generation, IREG）出力的波动性和不确定性对电力系统运行灵活性提出了更高的要求,系统灵活性匮乏时有可能导致切负荷和/或弃风弃光等问题。在此背景下,灵活调节产品（flexible ramping product, FRP）的概念应运而生并逐步引起广泛关注。FRP为电力系统消纳IREG提供了一种新思路。文章首先概述了电力系统灵活性的定义、特点与灵活性资源的获取问题。接着,提出了针对发电机组与需求响应（demand response, DR）资源提供FRP情形下的电力系统实时调度模型。该调度模型可容纳不同类型的需求响应资源,并考虑了未来时段机组的启停约束以及上行爬坡/下行滑坡速率约束。之后,基于负荷水平和IREG出力水平的预测值,采用拉丁超立方抽样获得多个相应的不同实际值的运行场景,并通过对实际调度过程的仿真来评价所获得的调度方案。最后,采用算例系统说明了FRP在提升系统灵活性以及消纳IREG方面的作用,以及不同因素对系统运行灵活性的影响。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度

在电—热综合能源系统中,利用电力、热力系统的互补特性可提高系统运行的灵活性,从而提升系统消纳可再生能源的能力。电力系统和热力系统通过热电联产、电制热等发生耦合,文中考虑了热力系统中供热管道传输时间延迟和热损失等热动态特性,以及用户供热需求的柔性,建立了考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度模型。算例1以IEEE 39节点电网和26节点热网耦合系统为例进行分析,结果显示所提模型可以通过能量时间平移,优化匹配电—热综合能源系统的源、网、荷,促进可再生能源高比例消纳;算例2则以海宁市尖山新区为例,分析了含高渗透率可再生能源系统中以集中供热拓展能源终端消费的效果。     

基于时空互补特性的多能源源荷协调优化调度

传统的能源利用方式已无法解决高比例可再生能源并网问题。对此,本文利用多种能源之间的时空互补特性,将风、光、水、火与抽水蓄能、高载能负荷协调优化调度,建立以系统运行成本最小、可再生能源消纳最大化和净负荷波动最小为目标的多能源电力系统源荷协调双层调度模型,并采用改进的蝗虫优化算法和粒子群优化算法分别对上、下2层优化调度模型进行求解。通过对比算例中4个调度情景的计算结果,得出所提调度策略能够减小系统净负荷的波动性,提高新能源消纳水平,实现系统的经济运行,验证了该模型和所改进的算法的有效性。     

考虑供热系统精细化建模的区域综合能源系统多目标优化调度

双碳目标背景下,新能源并网需求的大量增加对区域综合能源系统灵活运行能力提出了新的要求。为了有效挖掘系统灵活性资源开发潜力,该文基于热网及热负荷精细化模型,提出一种计及多能灵活性的区域综合能源系统日前多目标优化运行策略。首先,建立供热管网传输模型以及建筑储能特性模型,精细化刻画热能传输动态过程;其次,建立多能灵活性资源模型,定量分析制定调度计划时的热电机组可调节容量;随后,建立考虑多能潮流的区域综合能源系统模型,并提出一种以系统灵活性不足率及综合运行成本为目标函数的日前调度策略。算例结果表明,该文所提的多能灵活性资源模型以及多目标优化调度策略可有效降低系统综合运行成本、提升系统可再生能源消纳率,缓解了系统用能高峰期供能压力。     

促进可再生能源发电消纳和碳减排的数据中心优化调度与需求响应策略

数据中心是用户侧重要的灵活性资源,通过对其合理调度与引导需求响应可有效提升数据中心对分布式可再生能源发电的就地消纳能力,进而为实现中国的"双碳"目标提供支撑.在此背景下,文章研究了促进可再生能源发电消纳的数据中心优化调度与需求响应策略.首先,考虑数据中心用能特性,建立包含数据中心能耗与用户服务质量要求的数据中心常规运行...     

考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战

高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态,为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革.文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点,将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征.结合这一领域的研究成果,全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战,分析了电力系统消纳高比例可再生能源的一系列技术解决方案,对各项技术的基本原理、经济成本与发展前景进行了分析和比较.研究表明,高比例可再生能源并网将面临一系列技术挑战,而每项关键技术仅能解决其中一部分问题.这些技术在未来高比例可再生能源电力系统中的应用不仅取决于其技术有效性,还取决于其经济性以及与其他技术的互补性.中国未来实现高比例可再生能源电力系统的形态与发展路径取决于各项关键技术的相对发展步伐及其耦合影响.     

考虑灵活性高渗透率可再生能源集群划分方法

在高比例可再生能源接入的背景下,为提高配电系统可再生能源消纳能力和运行调控稳定特性,提出一种计及集群功率动态平衡的考虑灵活性高渗透率可再生能源集群划分方法.首先,基于集群灵活性和集群灵活性平衡的定义,分析源-荷-储多类灵活性资源可提供灵活性的能力;其次,为量化集群灵活性平衡特性,提出灵活性供需平衡指标和灵活性平衡时间指...     

考虑灵活性供需匹配的电力系统自适应时间尺度调度策略

可再生能源和灵活性资源的大量接入,增加了电力系统调度的复杂性。为满足系统中灵活性需求波动的非平稳性,在计及灵活性资源响应特征差异化的基础上,文中提出了考虑灵活性供需幅频匹配的电力系统日前自适应时间尺度调度策略。首先,基于区间数理论描述了日前可再生能源功率预测误差率的不确定性,进而得到灵活性需求的不确定性场景。其次,采用均值变分模态分解技术对灵活性需求序列进行分解分析,建立灵活性资源的响应物理模型。然后,利用分解子模态的波动周期属性与灵活性资源的响应周期属性构建灵活性供需幅频匹配框架,并根据匹配结果建立自适应时间尺度的优化调度模型。最后,对优化后的IEEE 39节点系统和实际电网系统展开分析,验证了所提方法的合理性。     

光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度*

针对风电并网消纳困难问题,文中利用光热电站中蓄热系统的可调度性和电加热装置自身的消纳能力,提出一种光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度方法。该方法以一种光热-风电系统结构为基础,分析光热电站的内部简化模型和风电功率爬坡事件的短时间尺度辨识方法。然后以系统综合成本最低为目标,考虑各种机组的运行特性和约束条件,建立光热-风电优化模型,对系统进行优化调度。利用MATLAB优化工具箱在IEEE-RTS24节点系统上对该方法进行仿真验证。结果表明,高比例风电并网时,光热电站的参与可以缓解系统中火电机组快速出力调节的压力,在保证系统运行经济性的同时,促进风电并网消纳。     

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。