基于集中供热系统储热特性的热电联产机组多时间尺度灵活性协调调度

我国北方地区高渗透率风电场和高比例热电联产(combined heat and power,CHP)机组的电源结构给电力系统调度和运行控制带来了巨大挑战。通过CHP机组与集中供热系统协调配合,释放CHP机组灵活性潜力是解决这一问题的有效手段。但是,CHP机组灵活性有限且难以度量,如何利用CHP机组的灵活性来协调满足电力系统调度和运行控制的不同需求,是高效、安全发挥CHP机组灵活性的前提。基于此,该文从电力系统调度和控制时间尺度角度定义了CHP机组多时间尺度灵活性,提出了满足CHP机组多时间尺度灵活性释放的CHP机组与热网系统协调模型。建立了电热系统联合调度框架:集中供热系统给出满足最大化CHP机组电出力灵活性的CHP机组允许热出力区间,电力系统以允许热出力区间为电热系统运行边界,实现CHP机组多时间尺度灵活性的最优分配。采用电/热联合系统算例,研究了高渗透率风电条件下CHP机组多时间尺度灵活性对风电消纳以及系统备用需求的影响,算例结果验证了该文所提方法的有效性和优越性。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

基于模型预测控制的园区热电联供微电网能量优化

热电联供（combined heat and power,CHP）微电网利用电、天然气作为热能来源,具有经济、环保的特性,能够有效解决综合供电供热问题,在工业园区有着广阔的应用前景。CHP微电网中可再生能源出力的随机性和负荷预测误差会导致能量优化的精确性降低,并且由于电、热负荷存在差异,高热电耦合度的CHP微电网经济性较差。因此,基于模型预测控制（model predictive control,MPC）算法提出一种多时间尺度能量优化方法。该方法在日前预测下一天的机组出力、储能调度计划;在日内基于MPC算法参考日前计划进行实时能量优化,并根据系统中的热损设计反馈环节,提高优化结果精确性。最后,基于MATLAB进行了算例仿真,验证了所提方法可以降低系统运行成本,能够实现系统热电解耦、储能削峰填谷、提高可再生能源消纳率的效果,并且具有较好的适用性和准确性。     

考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略.日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动.以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善.     

含电转气和混合储能的微能网双层滚动优化控制方法

微能网是实现多能互补的有效技术手段之一.以包含电转气和电池-超级电容器混合储能系统的电-热-气联供型微能网为研究对象,针对风光出力和负荷不确定性导致系统优化控制结果可信度较低的问题,基于模型预测控制的滚动优化思想,提出包含长时间尺度滚动优化层和短时间尺度实时滚动调整层的多时间尺度双层滚动优化控制方法.其中,上层以系统运...     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

海水淡化与电制热负荷联合消纳风电的多时间尺度调度策略

协调控制负荷侧灵活性资源消纳风电是构建新型电力系统的关键技术之一。考虑到风电预测精度随预测时间尺度缩短而提高,提出利用海水淡化、电制热等灵活性负荷消纳富余风电的多时间尺度优化调度策略。首先,分析多元协调消纳风电的电力电量平衡关系,建立海水淡化和电制热负荷的可调控支撑能力运行特性模型。其次,考虑负荷调度优势及运行边界,分析其在不同时间尺度下风电消纳调度需求的适应性,建立多时间尺度优化调度机制。在此基础上,建立日前、日内和实时优化调度模型,提出含电-水-热-储的多介质、多能源转换协调消纳风电的多时间尺度优化调度方法。最后,以中国北方某沿海城市冬季供暖期为例进行数值分析。结果表明,该方法在风电正调峰出力和反调峰出力时均表现出很强的跟随风电波动能力,能够有效提升风电利用率和运行经济性。     

一种计及混合储能的微网能量优化控制策略

考虑风电出力随机性、波动性,为实现微网削峰填谷与功率波动抑制,提高系统运行经济性,提出一种计及混合储能的微网能量优化控制策略。策略包括能量优化与功率波动抑制两个阶段:在微网能量优化阶段,通过建立风电-储能联合运行调度模型,设计储能系统充放电罚函数,并以微网全天最大运行收益为目标建立目标函数,在长时间尺度条件下实现微网削峰填谷,同时提高系统运行经济性;在微网功率波动抑制阶段,采用基于变滤波时间系数的低通滤波算法,依据超级电容与蓄电池的实时荷电状态,将目标波动功率在混合储能系统中协同分配,实现短时间尺度下的风电出力波动平滑。算例分析验证了能量优化控制策略的正确性与有效性。     

基于模型预测控制的含压缩空气储能微能网多时间尺度优化调度方法

含压缩空气储能微能网在如今可再生能源大规模发展的背景下为促进清洁能源消纳、加速能源结构转型提供了新思路,但是含压缩空气储能微能网存在的新能源发电出力、用户负荷功率、环境温度等不确定性因素增加了系统优化调度的难度。为解决含压缩空气储能微能网系统内新能源出力、环境温度及负荷需求等不确定性问题,本文聚焦于如何削弱不确定变量对含压缩空气储能微能网系统的不利影响,提出包含“上层长时间尺度日前优化”及“下层短时间尺度日内滚动修正”在内的多时间尺度优化调度方法。通过仿真研究表明,采用基于模型预测控制的含压缩空气储能微能网多时间尺度优化调度方法可以削弱不确定性因素带来的不利影响,减少经济成本和功率波动,有助于含压缩空气储能微能网平稳、经济运行。     

计及风电不确定性的含UPFC电力系统的两阶段最优潮流

风速具有随机性和不确定性,大规模风电场的并网会影响电力系统的稳定性,而统一潮流控制器(UPFC)具有实时潮流控制能力,有利于系统稳定。建立计及风电不确定性的含UPFC的最优潮流模型,由日内滚动调度和实时调度两阶段组成。日内滚动调度阶段不考虑风电出力预测误差,制定机组出力计划,优化运行成本;实时调度阶段根据风电出力预测误差调节UPFC参数,实时修正运行计划,并进行潮流优化,以保证系统安全可靠。以IEEE 14节点系统和某实际系统为例进行算例分析,结果表明,所提模型可以通过UPFC的参数控制有效减少风电预测误差带来的影响,从而提高系统的经济性和安全性。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

基于多能源站协调的区域电力—热力系统日前经济调度

随着热电联产、电锅炉等清洁供热单元的大力推广,配电网与区域热力系统的耦合互动日益紧密。基于不同类型区域能源站的构建,从多能源站协调的角度,考虑分布式可再生能源发电在配电网中渗透率不断提高的趋势及三相不平衡配电网、区域能源站、区域热力网络的运行约束,提出区域电力—热力系统日前经济最优调度策略并研究对风电消纳影响。最后,通过三种不同场景下的测试结果,证明多能源站的协调运行可以充分利用多能源优势互补的特性,提高风电消纳率,有效降低配电网网损及区域能源站运行费用,实现经济性目标。     

计及风险规避的综合能源系统分布鲁棒优化调

随着综合能源系统的不断扩大和可再生能源并网的发展,如何提高新型能源下的电、热、气三网互联的运行效率和灵活性成为亟待解决的问题。在火力发电机组基础上,加入热电解耦的热电联产(combined heat and power,CHP)设备、电转气(power to gas,P2G)设备和储电、储热设备,构建电-热-气三网互联的综合能源系统。针对具有风电不确定性的综合能源系统,提出计及风险规避的分布鲁棒优化模型,以各发电机组的综合成本最小为目标函数,以电网、热网、气网和风电机组的约束为条件,用风险值表示风电不确定度。通过控制风险模糊概率模型中的风险值和置信度,实现系统的经济运行和优化调度,改善新能源消纳问题。最后采用IEEE 39节点系统验证了模型的可行性和有效性。     

考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度

挖掘热电联产机组的调峰能力可以有效改善中国“三北”地区的弃风问题。调峰补偿机制是激励热电联产主动参与,电网调峰的有效手段。在考虑调峰补偿的前提下,对热电联产机组参与电网调峰进行研究。首先,计及热力系统复杂供热约束的影响,建立热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本评价模型,可以反映热电联产调峰中的供热依赖特性和时序耦合特性。然后,基于热电联产调峰成本及调峰补偿机制,提出考虑机组调峰主动性的电热协调调度方法,相较于传统的垂直一体化电热协调调度,所提出的方法可以反映热电联产在经济手段激励下主动参与电网有偿调峰的意愿。最后,通过算例分析研究了热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本的影响因素,并验证了所提出的调度方法在调峰补偿机制下的有效性。     

基于热网互联的电力系统灵活性调度模型

为解决冬季采暖期电力系统灵活性不足的问题,基于热网互联的应用背景,综合考虑热电联产机组的热-电运行特性、热力管网的互联特性和用户建筑物的蓄能特性,建立电力系统灵活性调度模型。该模型分别以谷荷时段的向下灵活性和峰荷时段的向上灵活性最大为优化目标,在多源互联热力管网的结构下,充分利用不同热电联产机组运行特性的差异,实现对热-电输出功率的合理分配。算例分析表明,在考虑热网互联和建筑物蓄能特性的情况下,所提模型可有效提高不同调度时段电力系统的灵活性。     

风储联合系统的输电规划研究

针对风储联合系统给电网带来的不确定性因素使得输电网规划更加复杂的问题,采用直接法,根据历史或预测数据,对风电场出力进行了分段线性化处理,电网中其他火电机组按照最优经济调度原则配合风电场进行出力,建立了以全网效益最大化为目标的输电网规划模型。算例以风电场典型日出力曲线为基础,选用改进IEEE-18节点系统,利用人工鱼群算法对所建模型进行求解。算例分析表明,在风电场中投入储能设备能够减少输电网扩建线路长度,减小风电场出力的波动,提高电网效益,具有可行性。     

独立模式下微网多能存储系统优化配置

针对能源互联网的重要组成部分——综合能源微网,构建了独立模式下的综合能源微网多能存储系统优化配置模型,提出了包含储电和储热系统的额定功率、容量的配置方法。其中,储电系统模型计及供暖期与非供暖期蓄电池寿命的估算。模型以经济性作为指标,考虑热电联产机组的热电耦合相关约束,包括热—电平衡、机组爬坡、储能系统以及自给自足概率等,采用基于机组出力和储能系统功率分配策略的细菌群体趋药性算法模型进行求解。并探讨了加装储能系统的热电联产机组的运行特性。结果表明,提出的多能存储系统配置方法在供暖期和非供暖期均具有显著经济和环境效益,并促进了风电消纳。     

基于协调负荷调度模型的蓄热采暖解耦方法

中国“三北”地区冬季受煤电机组供热期、水电机组枯水期、风电机组大发期的相互叠加影响,出现巨额弃风和环境污染问题。将具有可控特性的蓄热电采暖作为调峰调度资源,在调峰困难时段降低CHP强迫出力并实现移峰填谷,增加风电冬季上网空间,形成源荷互动的负荷调度模式。首先研究CHP机组电-热耦合特性,然后构建风电-蓄热补偿的热电解耦方案,以系统运营成本最小和系统污染排放量最小为目标建立多目标负荷调度模型,最后采用修正多目标粒子群算法对模型进行求解,通过小生境技术保持Pareto解集的多样性。算例结果表明所构建的电锅炉蓄热式调度方案可以有效消纳风电,达到环境和经济指标的综合最优,具有较好的应用前景。     

计及风电功率预测误差与需求响应的电力系统滚动调度

风电的不确定性对电力系统的调度运行带来诸多影响,为减轻该影响,考虑到风电功率预测误差与需求响应均具有时间尺度特性,本文提出一种日前日内滚动调度策略。风电的不确定性采用基于场景分析法的随机规划理论处理,并将不同类型需求响应按照时间尺度特性进行区分,在日前调度计划阶段引入1类激励型需求响应和基于日前小时电价的价格型需求响应,在日内滚动调度计划阶段,将风电功率更新为最新的风电短期预测数据并利用2类激励型需求响应对其波动性进行补偿。最后通过算例对比分析了不同调度模式下的运行成本以及弃风率,验证了所提调度策略的有效性,结果显示滚动调度可以降低系统运行成本并促进风电的消纳。