节能调度环境下风电、水电与抽水蓄能电站联合运行优化模型及应用

为吸纳弃风、增加风电并网量,基于节能发电调度办法,以发电产生的燃煤成本、机组启停成本及污染排放成本最小为目标,提出了风电、火电联合运行优化模型和风电、火电与抽水蓄能电站联合运行优化模型。算例分析表明,与选择火电作为风电备用服务相比,当选择抽水蓄能电站作为备用服务时,燃煤发电成本、启停成本及污染排放成本明显降低,弃风被完全消纳。选用抽水蓄能电站作为风电备用服务具有显著的环境效益。     

节能调度环境下风、火电联合运行优化模型及其应用

为解决传统的风、火电联合运行模型不能克服风电并网导致机组启停成本过高的问题,以节能发电调度为背景,以火电机组发电燃煤成本、启停成本最小化为目标,构建了风、火电联合运行优化模型。算例分析结果表明,该模型能有效地吸纳弃风,提高了风电并网量、降低了高耗能燃煤机组的调用,具有显著的环境和经济效益。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

风光火蓄联合发电系统日前优化调度研究

为提升规模化新能源的并网消纳能力,需要在电网中配置灵活性储能,并进行火电机组深度调峰。以考虑火电机组全过程调峰成本、污染物惩罚成本及新能源弃电惩罚成本的系统运行成本最低为优化目标,并结合系统运行约束,构建风光火蓄联合发电系统的日前优化调度模型。通过Yalmip优化工具箱对模型进行求解,得到风光火蓄联合发电系统在某夏冬典型日的优化调度结果,并与不考虑抽水蓄能的风光火联合发电系统进行比较。结果表明,所建立的模型能够实现风光火蓄联合发电系统的多能互补运行;通过抽水蓄能协调配合,能够有效缓解火电机组的调峰压力,从而降低新能源弃电率和系统运行成本。     

“风、光、火、蓄、储”多能源互补优化调度方法研究

高比例可再生能源并网是全球能源战略发展的必然趋势。为了应对未来大规模具有随机波动特性的可再生能源并网,一方面须要推进灵活性储能与可再生能源联合互补运行,另一方面须要对常规机组运行新工况加以考虑,以实现高比例可再生能源安全经济并网。文章提出了考虑常规机组低负荷运行和爬坡工况的发电成本计算模型,建立了"风、光、火、蓄、储"多能源互补优化调度模型,并提出用动态惯性权值粒子群算法求解,以实现系统总运行成本最小的优化目标。算例分析表明,引入爬坡成本与低负荷运行成本能够真实反映常规机组在平衡大规模风、光电波动性时所增加的成本,并在调度过程中充分权衡弃风弃光损失和平衡波动性所增加的发电成本,为高比例可再生能源并网情况下电力系统多能源互补运行决策提供了支撑。     

风-光-水-火-抽蓄联合发电系统日前优化调度研究

提出考虑发电成本、污染物治理成本以及可再生能能源弃电成本的总成本计算模型,建立风电光伏水电火电联合优化调度模型,提出通过多种能源联合运行、与储能装置协调配合的调度方法减少可再生能源弃电率。通过对风光水火以及风光水火蓄联合系统在春夏秋冬4个典型日仿真计算说明抽水蓄能可有效降低新能源弃电率,降低系统运行成本,有效平抑电源功率波动,降低季节变化对系统的影响。     

基于双目标节能调度的可再生能源配额制福利效果评估方法研究

我国目前对配额制的福利效果,即配额制造成的福利再分配的评估方法的研究并不多。针对这一问题,文章提出一个基于双目标节能调度模型的可再生能源配额制福利效果分析方法。建立了在煤耗最小化的前提下成本最小的双目标节能调度模型;选取了27台火电机组、1台水电机组和1台风电机组,在此基础上依次扩大可再生能源的机组容量比例,利用和声搜索算法对不同可再生能源比例下的双目标模型进行试算;分析比较不同比例下机组的负荷、煤耗、机组收益、电网购电成本以及降耗成本等。得出结论:在可再生能源配额制度下,变动可再生能源的比例,会导致福利的再分配,即负荷量、煤耗、成本和收益都会在不同的机组之间进行转移和再分配;可再生能源比例从10%扩大到20%的单位降耗成本最低。     

含大规模新能源的现代电力系统动态经济调度研究

随着化石燃料大量消耗,环境污染严重。虽然清洁可再生能源发电比例持续提升,但出现了严重的弃风、弃光现象。文章通过分析风、光、火打捆发电系统,引入弃风、弃光分段惩罚因子,在不影响电网稳定的情况下,尽可能多地消纳新能源。文章提出了以发电成本作为目标函数,分析新能源弃电量、火电机组的燃烧成本与启停费用,研究新能源日时序发电量,稳定充裕完成供电,使其经济最大化。文章采用SA-ABC算法对风、光、火打捆系统的经济调度优化做出深层研究,研究结果表明,多电源系统的动态经济调度对新能源的消纳有促进作用,有效提高了新能源利用率并降低了风、光、火打捆发电的总成本。     

基于分时充电电价的电动汽车消纳风电的机组调度优化模型

随着风电的大规模入网,其间隙性和随机性导致弃风现象严重,电动汽车的快速发展为风电消纳提供了新途径。文章以风电消纳最多、负荷方差最小和火电机组发电成本最低为目标函数,综合考虑电力系统的功率供需平衡、火电机组和风电出力等约束条件,建立了基于分时充电电价的电动汽车消纳风电的机组调度优化模型。根据电动汽车负荷对充电电价的响应,得出电动汽车的充电负荷,进而得到电力系统总负荷,以此为基础采用分步优化的方法对模型进行求解。首先以负荷方差最小和风电消纳最多为目标,通过多目标遗传算法NSGA-II对风电出力进行优化;然后以火电机组的发电成本最低为目标对火电机组的出力进行优化,达成风火机组的联动调度。算例结果表明,对电动汽车实行分时充电电价能够提升风电的消纳能力,平滑负荷曲线,降低火电机组的发电成本。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的风光组合多馈入直流送端系统装机容量优化配置研究

为合理规划风光组合多馈入直流送端系统装机容量,降低系统成本,避免风、光大量弃电,文章首先建立风光组合多馈入直流送端系统成本模型,提出以t分布交叉算子改进带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),并以系统年总成本最低、可再生能源发电量最大为目标,进行系统装机容量的优化配置。最后,以系统年出力曲线和日出力曲线验证算法结果的合理性。研究表明:文章所提出的改进NSGA-Ⅱ算法可以用于送端系统装机容量优化配置;提高了火电机组装机容量,在降低系统成本的同时削弱了可再生能源消纳能力;过度提高可再生能源装机容量将增加弃电量和系统成本。     

考虑可再生能源消纳的火电机组市场力评估

随着可再生能源并网比例的不断提升,实现其全额消纳会对火电机组的市场机会产生越来越大的冲击。针对这一现象,提出了火电机组综合市场力评估方法。考虑可再生能源发电并网下火电机组备用作用的强化,对传统市场力指标——Lerner指数进行修正,建立了反映火电机组在电量市场与备用市场综合市场力的改进Lerner指标;同时计及风电出力的不确定性,采用正态分布与拉普拉斯分布的联合概率密度函数更好地反映风电预测误差的尖峰厚尾特性,完善了备用需求的表达;以电量完全竞争作为假设前提,采用电量—备用联合优化模型模拟电力市场交易,进而完成对火电机组综合市场力的准确度量。以10机系统为例进行仿真计算,验证了改进指标的有效性并分析风电渗透率、风电预测精度等因素变化对火电机组综合市场力的影响。     

基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳模型

为了有效减少弃风,提高风电消纳能力,该文从负荷侧出发,通过峰谷分时电价策略引导用户的用电方式,达到削峰填谷,优化负荷曲线的目的。同时,在传统热电联产机组中应用大容量储热装置,通过对储热环节的控制,解耦“以热定电”约束,提高系统调节能力。以系统煤耗量最低为目标,构建包含储热的热电联产机组与风电联合出力优化调度模型。该模型考虑系统中的含储热热电联产机组运行成本,同时兼顾储热、负荷侧响应与热电平衡的相关约束等因素,采用基于模拟退火的粒子群算法对模型进行求解,并利用算例比较不同模式下的结果,验证了模型的有效性。     

考虑需求侧响应的风电并网系统旋转备用优化

随着新能源的快速发展,风电并网的规模逐渐扩大,由于风电出力的不确定性,风电消纳已成为新能源发展的主要挑战。考虑常规机组同时参与主辅市场,并融入需求侧资源可中断负荷及用电激励参与辅助服务市场,建立源荷协调的双层优化模型。上层模型以发电成本和弃风成本最小为优化目标,确定常规机组出力和风电计划出力;在上层优化结果基础上,下层针对常规机组调峰能力不足导致的弃风和失负荷情况,考虑用电激励和可中断负荷为备用资源,建立以发电侧旋转备用成本、用电激励成本、可中断负荷成本及失负荷损失和弃风损失的条件价值风险最小为目标的优化模型,得到旋转备用容量优化购买量。以修正的IEEE 6机30节点系统进行算例研究,仿真结果表明所建模型能有效提高系统经济性及风电消纳水平。     

基于分支限界法的火电机组负荷分配研究

针对大规模新能源并网调峰问题,提出不同调峰阶段火电机组负荷分配方法：分析火电机组调峰能力、调峰成本及二者之间的关系;以总煤耗成本、机组启停成本之和最小为目标,建立不同调峰阶段火电机组负荷分配优化模型;根据火电机组爬坡率、滑坡率,提出参与负荷分配机组的组合策略,并使用分支限界法对负荷分配优化模型求解。算例表明,随着火电机组调峰深度的增加,机组煤耗成本和启停成本减少,深度调峰运行下附加煤耗成本和机组损耗成本增加。     

Stochastic security-constrained operation of wind and hydrogen energy storage systems integrated with price-based demand response

Because of highly increasing energy consumption, environmental issues and lack of common energy sources, the use of renewable energy sources especially wind power generation technology is increasing with significant growth in the world. But due to the variable nature of these sources, new challenges have been created in the balance between production and consumption of power system. The hydrogen energy storage (HES) system by storing excess wind power through the technology of power to hydrogen (P2H) and delivering it to the electricity network through hydrogen-based gas turbine at the required hours reduces not only wind alternation but can play an important role in balancing power production and consumption. On the other hand, power consumers by participating in demand response (DR) programs can reduce their consumption at peak load or wind power shortage hours, and increase their consumption at low-load or excess wind power hours to reduce wind power spillage and system energy cost. This paper proposes a stochastic security constrained unit commitment (SCUC) with wind energy considering coordinated operation of price-based DR and HES system. Price-based DR has been formulated as a price responsive shiftable demand bidding mechanism. The proposed model has been tested on modified 6-bus and 24-bus systems. The numerical results show the effect of simultaneous consideration of HES system and price-based DR integrated with wind energy on hourly generation scheduling of thermal units. As a result there is some reduction in wind generation power spillage and daily operation cost.     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。