考虑热网特性的电热联合系统辅助服务调度

针对传统的热电系统调度中,热电机组的“热电耦合”限制其调峰范围,导致弃风高发问题,分析了热电机组可参与辅助服务的调节容量,在目标函数中计及辅助服务调峰激励机制,构建考虑热网特性的热电调度模型,进而通过算例仿真,对比热网蓄热特性、传热特性和热力系统参数对于系统调节容量及风电消纳的影响,确定了不同热网特性下热电机组调峰成本变化,验证了所提模型可提高机组调峰和风电消纳的经济效益。     

电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略及效益分析

针对当前中国"三北"地区风电大规模快速发展而存在的大量弃风问题,研究基于电储热锅炉和燃煤锅炉联合供暖的弃风消纳策略,并建立起综合效益分析模型。根据电网运行管理部门的风电出力与负荷预测数据,建立特定时间段内弃风电量计算模型,并在此基础上研究电储热锅炉利用弃风电量储热、放热的"电-热"能量转换模型,提出利用弃风电量替代燃煤锅炉进行供暖的调度策略。根据热网所需总热量及电储热锅炉调度策略,研究燃煤锅炉最佳节煤运行方式,进一步提出电、煤锅炉联合供暖消纳弃风协调调度控制策略。研究电储热锅炉所消纳弃风电量与同等热量下燃煤锅炉煤耗间换算模型,建立电、热锅炉联合消纳弃风的综合效益分析模型。以风电供暖工程实例进行的仿真分析表明,该文提出的电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略可有效提高弃风消纳能力,同时能大幅减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。     

利用热网及建筑物储热的热电联产机组深度调峰能力分析

利用热网及建筑物储热特性实施的"热电解耦"运行方式,是加深热电机组调峰深度的有效途径;考虑热网及建筑物储热后,研究热电机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力,对电网负荷调度及电厂运行具有重要意义。采用机组变工况模型、热网及建筑物换热模型,以某310 MW直接空冷热电联产机组为研究对象,分析了供热期内机组在不同环境温度及供热面积下的深度调峰能力。结果表明:利用热网及建筑物储热实施调峰,根据供热面积不同,其调峰能力可增加20～35 MW;相同供热面积下,机组深度调峰能力随室外温度变化相差较小。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题,从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发,文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系,并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例,对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明,所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

供热期调峰约束下电网弃风情况分析

在研究供热期电网弃风机理基础上,分析热电联产机组电热耦合关系,并建立考虑电力系统和热力系统约束的区域电网调度模型,定量分析风电渗透率、热负荷水平及电负荷水平对弃风影响。算例使用CPLEX优化软件求解,结果表明:供热期负荷低谷时段,热电联产机组调峰容量为额定容量的20%,严重挤压风电上网空间,导致大量弃风;热电联产机组热负荷水平由额定容量的68.3%下降到52.4%,可减少30%弃风。     

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。     

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。     

电网非常规调峰与弃风协调调度方法

研究火电机组非常规调峰策略,提出电网非常规调峰裕度指标;分析电网非常规调峰能力,构建非常规调峰发生时间序列计算方法,建立非常规调峰与电制热储热负荷相关性、非常规调峰与弃风相关性以及非常规调峰、电制热储热和弃风的相关性模型。通过一个省级电网实际运行数据分析,表明非常规调峰对电网消纳弃风作用显著,非常规调峰与弃风、电制热储热负荷具有较强的相关性。     

基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度

为解耦热电厂中热电机组"以热定电"的刚性约束,提高风电消纳能力,降低碳排放成本,研究启停电锅炉与储热装置协调供热策略,建立基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度模型。该模型以经济环境成本最低为目标,引入碳排放成本参数,考虑热电机组热电耦合约束,热、电平衡以及机组爬坡等约束。算例对4种供热方式下系统的风电消纳水平,煤耗成本以及碳排放成本进行分析。算例结果验证所提模型有效性与准确性。     

基于供热网络热惯性的风电消纳能力评估

在传统的热电联产调度中,电功率和热功率之间的平衡关系时刻受到限制,导致系统调峰能力下降、弃风率过高。基于此,考虑了区域供热网络（DHN）的实际物理模型,利用DHN的热惯性进行蓄热,用于提高热电联产（CHP）机组的运行灵活性。该文构建了供热网络的热惯性模型,并引入供、回水时滞性来描述热水在网络中的传输时延,以系统运行成本及弃风量最小为目标函数,考虑了系统常规约束和热力系统模型约束,建立了包含风电机组、火电机组、热电联产机组和热惯性的电-热综合系统优化模型。结果表明,所提模型不仅可以减小系统弃风率,还可以获得热源处优化后的供水和回水温度。     

电热泵与燃气锅炉辅助方式下电-热-风耦合调度策略研究

针对中国北方采暖期电网调峰能力不足及风电消纳困难的问题,引入热电联产机组系统中风-电-热供需不同步的矛盾,并通过燃气锅炉的快速响应特性提高供热系统的调节能力,构建电热泵与燃气锅炉辅助消纳风电方式下电热系统联合运行场景,建立该场景下的电-热耦合优化调度数学模型,并利用粒子群优化算法对其进行求解。仿真结果表明:该电-热耦合系统调度模型能有效提高风电利用效率,降低北方地区供暖期弃风率,减少电热耦合功能系统运行煤耗,有助于实现低碳化能源供给。     

基于热电联产运行模式的光热发电调峰策略

针对中国"三北"地区冬季供暖期因热电机组"以热定电"运行约束,导致系统调峰能力不足而造成的大量弃风问题提出一种基于热电联产运行模式的光热电站调峰策略。该文首先分析光热电站辅助供热后热电机组电热特性及其调峰能力变化情况,然后根据不同时段的负荷特性及热电机组运行状况制定出基于热电联产运行模式的光热电站在各时段的运行策略,在此基础上建立含光热电站、热电机组、纯凝机组、风电场的电力系统电热综合调峰优化模型。与传统模型相比,新模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、光热电站运行约束等。仿真结果表明基于热电联产运行模式的光热电站,通过辅助供热不但可有效提高电网的风电消纳水平,同时可避免运行成本较高的纯凝式机组频繁调节,提高系统运行的经济性。     

多时间尺度下计及光热—储热的主动配电网主辅联合优化调度

为解决可再生能源弃风、弃光现象与不平衡功率惩罚较重等问题,提出了一种多时间尺度下考虑光热—储热的主动配电网主辅联合调度策略。该策略在满足内部负荷前提下参与电能与备用日前市场,考虑含光热—储热的主动配电网协调调度风电、光伏、需求响应,在促进风光消纳、减少不平衡功率的同时提高主动配电网运行经济性。首先根据含储热的光热电站与主动配电网调度控制方式分析运行机理;其次,日前调度以减少弃风、弃光电量与收益最大为目标,考虑市场竞争与主辅出清机制以获取更高中标电量,并结合含储热的光热电站能量时移特性减少弃风、弃光现象;日内调度以日前实际出清作已知约束,并将日前调度计划、日前调度资源性能与日内超短期预测特性相结合建立日内滑动优化点,以减少不平衡功率,考虑储热与需求响应的时间尺度特性结合,运行成本最小为目标构建日内调度模型;最后,在Matlab中利用CPLEX求解模型,算例结果表明所提策略能协调调度各类资源,有利于提升系统风光消纳,减少不平衡功率改善系统运行经济性。     

热电机组最小电出力计算方法及在节能调度中的应用

北方地区电网的热电机组比重大,在冬季采暖季节,系统低谷调峰非常困难,风电弃风现象时有发生。本文首先基于热电机组工况图建立了机组最小电出力与抽汽量之间的函数关系式,然后在此基础上构建了含热电、火电和风电机组的节能调度模型,并提出了一种改进的粒子群算法。实例计算表明:本文调度模型能充分挖掘热电机组调峰潜力、提高风电利用率,具有较好的节能效果。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

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,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。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电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的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。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

提高风电消纳的大容量储热系统优化控制策略

考虑电力系统、热负荷和电储热系统的多种约束条件,以弃风成本及常规机组污染排放的惩罚函数为目标函数,然后提出电储热的储热控制策略,最后利用风电场实测数据开展仿真。分析在该控制策略下的弃风消纳效果及不同热负荷水平下弃风的利用情况,验证储热控制策略的有效性。     

储能系统协同常规机组调峰控制策略研究

大规模风电并网会引起电力系统调峰能力不足,造成火电机组频繁启停或弃风。文章利用电池储能充放电灵活、可补充常规机组调峰能力不足的特性,提出了AGC机组、NON-AGC机组与储能系统间的协调控制策略。该策略引入了改进调度时间级,实现储能与常规机组时间协调配合;以AGC机组与NON-AGC机组的协调机制为基础,建立了AGC机组向NON-AGC机组与电池储能的转移功率模型。根据前一时刻机组的输出功率,计算出机组的调节余量实现电池储能参与系统调峰。实际系统算例分析结果表明,所提控制策略的可行性和有效性。     

基于热网变负荷过程的热用户室内温度动态特性分析

针对供热机组具有以热定电的特性,导致冬季北方地区弃风现象严重的问题,在分析热网系统中供热机组、热网管路以及热用户特性的基础上,参照供热机组历史运行数据和气象数据,通过计算预测得到不同室外温度下热用户的热负荷。在考虑热用户本身蓄热能力的前提条件下,运用动态数学模型方法求解供热机组供热负荷变化时热网热用户室内温度动态特性。最终可通过热网降负荷过程的过渡时间长短来确定供热机组降负荷参与调峰的时间,为供热机组降负荷参与电网深度调峰的运行方式提供理论基础。     

考虑供热系统热储能特性的电-热综合系统随机优化调度模型研究

热电联产机组、热泵等装置的应用促进了电-热综合系统间的耦合关系,为风电的消纳提供了新途径。文章考虑了供热系统热储能动态特性,采用多场景法模拟风电出力不确定性,搭建了电-热综合能源系统随机优化调度模型。首先,针对供热管道传输时延动态特性,研究分析了其储热能力;其次,以电-热综合能源系统购能费用最低为目标函数,以热网约束、电网约束为约束条件,提出了综合系统能量最优化调度方案;最后,在IEEE33节点和6节点热网上进行算例分析,验证了模型的有效性。