基于成本效益分析的风电?抽水蓄能联合运行优化调度模型

由于难以全面和准确地考虑系统的多种不确定因素,如风电、负荷的预测误差和常规机组的强迫停运,现有基于确定性旋转备用的风电–抽水蓄能联合运行优化调度模型无法从兼顾系统运行的经济性和可靠性方面最优确定风蓄联合运行方式。为此,提出了基于成本效益分析的考虑风蓄联合运行的机组组合新模型。该模型首先在计算系统的失负荷风险时对现有多场景概率风险分析方法进行改进,使其能够同时考虑服从不同概率分布的风电功率和负荷预测误差以及机组强迫停运,并通过成本效益分析实现常规机组发电成本、期望停电成本与抽水蓄能机组的运行成本三者之和最小的目标,再采用混合整数线性规划方法求解模型,确定风蓄联合运行方式和系统的旋转备用容量。仿真分析表明,通过优化旋转备用的配置,该模型在确定风蓄联合运行方式时能更全面地考虑系统运行的经济性,并能更准确地分析其对系统运行成本的改善。     

基于条件风险价值的含风电多区域机组组合模型

随着风电装机及并网规模不断扩大，通过联络线将电网互联可以在更广范围内对其消纳，但风电出力的不确定性造成系统运行风险增加。为了平衡电网互联的多区域机组组合运行经济性和风险损失，在多区域机组组合中引入条件风险价值对风险进行量化，提出了考虑条件风险价值的多区域机组组合模型。此外，为了协调联络线运行的经济性和灵活性，对联络线运行方式也进行了详细建模，并通过引入辅助变量，将联络线运行方式模型转化为混合整数线性约束，最终将所提多区域机组组合模型转化成混合整数线性规划形式进行求解。用改进的两区域系统作为仿真算例，结果表明该方法可以对系统的尾部风险进行有效控制，在保证多区域互联网电网运行经济性的同时提高了抵御风电出力不确定性的能力。     

基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

基于风电不确定性的电力系统备用容量获取

针对风电功率预测的不确定性对电力系统备用容量的影响,建立了基于风电不确定性的备用容量获取模型。首先利用场景法模拟生成风电功率、负荷及常规机组的不确定性模型,进而对生成场景进行概率统计得出系统差额概率密度函数,得出系统电量不足期望(EENS)和风能浪费风险(EWWR)指标,并通过EENS和EWWR指标及备用容量成本从系统可靠性和经济性两方面折中进行系统正、负备用容量的确定。最后通过10机系统仿真,验证了该方法在满足可靠性前提下有效地减少了备用成本和弃风量。     

含抽水蓄能的风水火联合机组组合研究

针对含抽水蓄能和风电系统,基于风电功率概率分布特性,并结合火电机组和抽水蓄能运行特性的差异,提出了一种新的抽水蓄能和风电合作方式。其核心是对火电机组和抽水蓄能在应对风电不确定性过程中承担的作用进行区分,通过抽水蓄能和风电的合作应对风电预测误差中出现的概率较小、幅值较大的部分。常规的风电波动仍由火电机组应对,以节省抽水蓄能有限的调节资源,提高火电机组备用响应有效性。在此基础上,将抽水蓄能和风电合作纳入到机组组合决策中,建立了含抽水蓄能的风水火联合机组组合模型。并通过26节点地区电网验证了该模型在减少火电机组启停,提高系统消纳风电能力方面的有效性。     

考虑风电和抽水蓄能电站的机组组合问题研究

抽水蓄能电站参与系统运行能够有效提高电网的风电接纳水平。从系统角度出发构建了机组组合模型,将风电和抽水蓄能电站的运行优化问题与传统机组相结合,研究了系统最优调度策略。通过10机组系统的算例分析,得出了常规火电机组、风电以及抽水蓄能电站的最优调度策略。另外,对比分析了抽水蓄能电站在提升系统运行的经济性和风电并网水平方面的积极作用。     

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。     

考虑风电和光伏发电影响的电力系统最优旋转备用容量确定

随着风电和光伏发电并网规模的不断增大,传统旋转备用容量的确定方法已不能满足电力系统安全运行的要求。为此,建立了计及系统可靠性和经济性的机组组合优化模型,同时充分考虑了负荷、风电和光伏发电输出功率的预测误差以及常规机组的故障停运。采用序列运算理论对这些不确定因素进行处理,将不确定性以概率的形式综合考量,并将其引入到目标函数的计算中,能够直观体现系统运行的风险程度,从而联合优化了发电机组的出力计划和旋转备用容量。提出了采用基于离散粒子群和细菌群体趋药性的混合智能算法对模型进行求解,结合序列运算,提高了模型的求解速度和解的最优性。最后,以加入风电场和光伏电站的IEEE 10机39节点系统为算例进行仿真研究,结果验证了所提优化模型及算法的正确性和有效性。     

风电-储能参与调频的高比例风电电力系统运行经济性分析

随着风电在电力系统中占比的提高,风电出力的不确定性使得电力系统的频率稳定问题日趋严峻,传统机组需要预留调频备用容量以应对负荷和风电不确定性所带来的频率波动,造成在负荷低谷时期弃风情况严峻的现象。变速风电机组通过减载的运行方式参与电网调频能够有效地缓解传统机组的调频压力。为此,首先基于可变速风电机组的超速控制以及桨距角控制方式,提出了风电机组在全风况下减载运行的控制策略。其次,构建了考虑风电-储能参与调频的风-火-储联合系统优化调度模型,基于机会约束条件设置系统调频备用约束,考虑风电动态减载参与调频的运行方式,对风电的减载率进行优化。最后,通过算例验证了所提方法能够有效促进风电的消纳,提升系统运行的经济性。     

考虑风电不确定性的电力系统多目标优化调度

针对风电机组并网规模的增加使火电系统面临平频繁启停、运行效率低的问题,建立考虑风电机组不确定性的电力系统多目标调度模型.在一定的风险情况下,对电力系统进行调度,对机组按照能耗量高低进行排序,安排机组开停机顺序,既提高机组运行效率又符合节能调度的要求.在传统经济调度模型的基础上,考虑机组运行稳定性,建立电力系统经济平稳调度模型,引入maxmin函数和ε支配的多目标粒子群算法对模型进行求解.算例分析表明,该模型能够在一定的风险情况下取得较好的经济性和平稳性。     

基于半绝对离差风险的联合经济调度

在含风电场的经济调度中,风电的不确定性将引起运行成本的不确定,给经济调度决策过程带来风险,即运行成本风险。为考虑风电的不确定性,并进行运行成本风险管理,文中通过一组风电出力场景及其发生概率来描述风电出力,结合投资组合管理中的均值—半绝对离差(mean lowersemi-absolute deviation,MLSAD)模型,提出一种利用半绝对离差计量运行成本风险的经济调度模型,以同时考虑运行成本的期望和风险。此外,抽水蓄能机组以其快速响应的特点成为平衡风电的有力手段,文中考虑风电、火电、抽水蓄能电站的联合经济调度。算例表明,提出的模型能够反映联合经济调度的本质特征,能够转化为简单形式和快速求解,能够考虑电力运行者的风险偏好,并较好地权衡运行成本的期望和风险。     

计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度

大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。     

考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合研究

随着风电接入规模的逐渐扩大,风电消纳问题的解决愈加重要。在低碳减排的背景下,提出了一种考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合模型。该模型以综合成本最小为目标函数,并引入了碳交易机制,兼顾低碳性要求,建立了包含火电、燃气轮机、水电、抽水蓄能站、风电以及碳捕集和电转气设备的系统模型,综合考虑机组出力、机组起动、运行成本、电量平衡和备用容量等约束,对系统的风电消纳策略进行了阐述,并对不同情形下系统的综合成本、碳交易成本和碳排放量等进行了对比分析。算例结果表明该模型能够在中长期实现风电完全消纳和低碳排放,并保持一定的经济性。     

考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多源协同旋转备用优化

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机波动性显著增强。为合理地协调旋转备用配置效益和风险的矛盾,首先以多面体不确定集刻画风电不确定性,构建了计及风电出力误差概率的期望弃风和期望切负荷模型。在综合考虑风电、火电、水电等多类型电源机组运行特性的基础上,以发电效益与潜在期望风险为备用目标,建立了考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多类型电源机组协同调度的旋转备用优化模型,并提出了一种自适应遗传算法与分枝切割算法相结合的双层优化算法以求解所建模型。算例结果表明,所提备用方法能自适应地寻找风电最优不确定度,合理地权衡备用策略的经济效益和风险成本,同时所建模型能适应在不同风电预测精度、不同切负荷成本系数以及不同风电调峰特性下的旋转备用优化配置,实现综合效益最优。     

基于多场景风险分析的含风电互联电网机组组合策略研究

为保证电力系统可靠运行,日前机组组合应考虑电网中不确定性因素所带来的风险。大规模风电并网给电力系统运行引入了更多的不确定性,电网互联一定程度上可削弱风电不确定性对电网运行的影响,但同时也增大了日前机组组合问题的复杂度。为了在有限的计算时间内获取计及风险的可行的机组组合方案,需要筛选典型场景来衡量电网运行风险。在风电、负荷预测误差的基础上设置了互联电网机组、联络线强迫停运场景集,构建了互联电网弃风电量期望（expected wind power curtailed,EWPC）和电量不足期望（expected energy not supplied,EENS）风险量化指标,并将其以罚函数的形式引入目标函数,建立了计及多场景运行风险的多区域互联电网安全约束机组组合模型,经两区域12节点系统验证了机组组合策略的正确性和有效性。     

含风电和储能的电力系统安全约束机组组合问题研究

针对含风电的电力系统安全约束机组组合问题,利用储能的快速双向调节能力改善风电出力的波动性和不确定性,提高系统运行的经济性。机组组合模型中考虑风电、负荷预测误差对机组组合的影响,并引入基于可信理论的旋转备用机会约束条件,可避免造成备用的过度配置。另外,通过考虑合理弃风提高消纳风电能力和降低系统运行成本,分析了储能参数以及接入系统方式对机组组合模型中系统运行成本和风电弃风量的影响。最后,采用新英格兰10机系统验证了所提模型的有效性。     

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。     

计及风险备用约束的含风电场电力系统动态经济调度

为解决风电的不确定性给电网调度带来的问题,必须开展含风电场的经济调度问题研究。通过引入风速和负荷预测误差的概率分布函数来描述系统中存在的不确定性因素,提出了一种基于风险备用约束的含风电场电力系统动态经济调度新模型。在目标函数中采用惩罚的方式对风电计划出力相对于实际出力的偏差所造成的备用成本加以考虑。该模型采用收敛特性稳定的非线性预估–校正原对偶内点法进行求解。通过含有一个风电场的10机组系统算例,验证了所提调度模型的可行性。分析表明,该模型可以在保证系统可靠性要求的基础上,实现经济性最优的目标。     

基于可靠性指标的含风电电力系统的发电和运行备用的协调调度模型

风电出力随机波动及难以准确预测和调控的特性使得大规模风电接入给系统的备用决策和发电调度带来难题.在定义期望失负荷比例(expected load not supplied ratio,ELNSR)的基础上,综合考虑机组强迫停运率、负荷及风电出力预测误差等不确定性因素,推导出系统运行备用与ELNSR之间的量化关系,并将该量化关系作为发电调度的约束,建立含大规模风电的电力系统发电和备用协调调度模型.算例结果表明所建模型能够兼顾经济性和可靠性,协调风电和火电的出力分配,并能给出对应可靠性要求的运行备用在火电机组间的优化分配方案.     

考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型

随着风电穿透功率的增加,电力系统的运行风险不断提高,传统的确定性旋转备用容量配置方法存在较大的局限性。在研究风电出力概率分布特点的基础上,建立了风电机组可靠性模型;计及风电出力预测偏差、负荷预测偏差、常规发电机组故障停运等不确定因素,兼顾系统运行的经济性和可靠性,提出了考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型。通过算例分析验证了该模型的合理性和有效性。对含风电场的电力系统运行具有一定的参考价值。