海水可变速抽水蓄能与风电联合运行优化研究

海水可变速抽水蓄能是国内尚未应用的新技术，是消纳海上风电、提高沿海及海岛电力系统可靠性的新思路。以经济效益最大化和输出功率波动最小化为目标，提出考虑分时电价、变速机组运行特性的多层次约束条件，建立海水抽水蓄能与风电联合系统运行优化模型；引入NSGA-Ⅱ算法结合罚函数求解；以广东万山群岛微网系统为例，定量对比了含可变速和定速机组的海水抽水蓄能与风电联合系统运行性能，阐明了可变速技术优势。结果表明：在一个日调节周期内，相较于同容量下的常规抽水蓄能与风电联合运行系统，可变速抽水蓄能与风电联合运行系统可提高经济效益4.16%,降低输出功率波动12.10%,减小弃电量26.78%,提高风能利用率1.69%。研究成果对探寻适合中国沿海地区和海岛的海水抽蓄系统发展模式具有借鉴意义。     

考虑抽蓄-风-光-火联合系统运行经济效益的日前优化调度研究

可再生能源大规模开发与利用将助力我国"碳达峰、碳中和"目标的实现。为应对未来大规模具有随机性、波动性和间歇性的可再生能源并网,在兼顾已有火电机组运行的基础上,需推进灵活性储能与可再生能源的联合运行,以实现可再生能源安全经济并网。构建了抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱进行求解,得到联合系统在多种工作场景下日前优化调度结果。结果表明,抽水蓄能可提高联合系统运行经济性,降低系统治理污染成本,减少系统CO₂排放量,提升火电出力稳定性;不同容量配比下的各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系。     

碳达峰背景下抽水蓄能-风电联合系统建模及有功功率控制特性研究

随着"碳达峰,碳中和"目标的提出,风电并网规模日益扩大,抽水蓄能电站在风电出力消纳上将发挥越来越重要的作用。建立抽水蓄能-风电联合系统仿真模型是研究抽水蓄能电站消纳风电波动出力的重要手段。针对现有多能互补模型中的抽水蓄能机组模型通常只适用于小波动过渡过程、且通常简化风电机组动态发电过程的问题,为了进一步揭示联合运行过程中抽水蓄能机组和风电机组的动态调节特性,介绍了抽水蓄能-风电联合系统数值仿真模型架构,建立了一种能模拟抽水蓄能机组全工况范围和反映风电机组发电特性的水风互补联合运行系统仿真模型,重点研究了联合系统在有功功率控制下的动态响应特性。仿真结果表明系统在功率跟踪模式和功率平滑模式下均能较好平抑风电出力波动,并显示出水流惯性限制了抽水蓄能机组的响应速度,可为风电大规模并网下的抽水蓄能机组控制提供技术支持。     

基于风-蓄协调的蓄能机组发电控制策略分析

基于风电与抽水蓄能电站联合调度模式,分析了风能-抽水蓄能联合发电系统的运行方式,探讨了蓄能机组发电控制策略,并以某实际抽水蓄能电站的库水位为约束条件进行了仿真分析。仿真结果表明,联合发电系统与电网的负荷交换功率能够很好地跟踪负荷给定曲线,在最大程度利用风能的条件下,在一定程度解决了风电的波动与不可调节问题。     

风储联合调频中储能的容量优化配置

从风电场自身的一次调频能力出发,将储能控制与风电机组变桨距控制相结合,采用机会约束规划处理可信度和运行成本间的关系,考虑储能全寿命周期成本,以风储联合调频运行成本最小为优化目标,建立机会约束规划模型,利用蚁狮算法进行求解得出风电场储能功率和容量的最优配置方案,通过算例验证,模型可降低系统一次调频总成本和所需配置储能容量。     

电力系统电站群短期运行优化

电力系统电站群短期运行优化的线性规划模型优化的电站包括：水电、火电和抽水蓄能等各种类型的电站。优化的内容包括：水、火电站负荷分配和备用容量分配，短期调节电站的周调节，抽水蓄能电站的发电和抽水运行方式及电网间的功率交换。其目标函数为全系统总运行费最小，用线性规划迭代求解。应用实例表明，模型迭代求解收敛很快，结果令人满意。     

含风电接入的配电网储能系统优化配置

提出了一种计及规划与运行相互影响的电池储能系统双层规划模型以解决配电网风电渗透率提高所带来的电压越限等问题。该模型以配电网投资收益最大为目标,综合考虑了接入位置、容量和寿命等对优化结果有较大影响的因素,并在规划阶段根据风电典型出力曲线模拟储能日内运行方案,实现了风电波动功率消纳。结合启发式算法适应性强和数值分析优化法求解效率高的优点,采用一种遗传算法与二阶锥优化相结合的方法求解所提储能规划,并在IEEE 33节点算例系统进行测试,结果说明合理配置储能系统可以弥补风电波动性等缺点。比较了不同风电渗透率对规划结果的影响,并验证了所提模型与方法的有效性和快速性。     

基于Pareto解的风电-水电联合运行研究

以风电场运行效益和输出电能质量为优化目标,建立风电-水电联合供电优化运行模型,利用改进的多目标克隆选择算法进行仿真求解,得到均匀分布的Pareto解集。结果表明联合优化模型可以为风电场在不同目标与要求下的灵活运行提供参考调度值,同时有效削弱风电的随机性和不稳定性,有利于风电并网。     

远距离外送风电配套运行抽水蓄能电站经济规模分析

以风力发电特性、抽水蓄能运行特点为基础,分析抽水蓄能配合风电运行方式,构建配套运行的抽水蓄能经济规模相关模型,论证风电远距离外送配套一定规模抽水蓄能的经济可行性,以保障风电远距离外送的利用效率,促进我国风电可持续开发建设。     

发电方式对抽水蓄能电站运行影响的定量分析

针对在火电电网中加入抽水蓄能的问题,基于MATLAB优化工具箱建立节能调度模型。以电网煤耗量最小为目标函数,计算在相同等效替代不同发电方式下,抽水蓄能电站在调峰填谷时对电网的节煤效益;并对某个具有一定过剩容量的实际纯火电电网进行计算、分析。在当前的电网负荷下,通过抽水蓄能机组替代中小容量机组进行抽水蓄能调峰填谷效益的计算,得到不同抽水蓄能容量代替中小容量机组时的电网能耗和最佳抽水蓄能容量,得出了"随着抽水蓄能发电效率的提高,对给定的电源结构,同样容量的抽水蓄能,节煤量增大"等结论。     

基于旋转备用和出力预测的风电抽水蓄能并网调度策略

以风电场出力短期预测和电网提供的旋转备用容量为依据,提出了一种风电抽水蓄能并网发电调度策略.在建立系统数学模型的基础上,进行了仿真试验,讨论了电网旋转备用容量大小变化对风电抽水蓄能并网系统性能的影响.通过3种不同特征风速样本的对比仿真试验,分析了抽水蓄能并网系统在不同特征风速下的运行差异.仿真结果表明,所提出的调度策略有效、可行.     

定、变速抽水蓄能机组调度决策关键技术研究

针对抽水蓄能定速和变速机组不同的运行特性进行了分析,构建了基于混合整数线性优化的抽水蓄能与其他各类型机组的联合调度模型。模型计及了机组的运行工况、水库库容、循环类型等抽水蓄能机组约束,还考虑了频繁启停和稳定区外运行给机组带来的损耗问题。利用CPLEX求解器对模型进行求解,省级电网的实证算例分析表明,模型可在考虑机组经济寿命前提下,有效安排抽水蓄能定速和变速机组调度运行出力,充分发挥机组调峰填谷和消纳新能源的作用;变速机组因其灵活的调节特性,能更好地改善系统内其他机组运行条件和促进新能源消纳。     

基于系统运行模拟的抽水蓄能变速机组容量配比优化研究

抽水蓄能机组对于保障电力系统安全、稳定、高效运行作用显著,特别是抽水蓄能变速机组,具有抽水功率可调、运行效率提升和调节范围加宽等优势。考虑到抽水蓄能变速机组投资成本相比恒速机组较高,进行变速机组容量配比优化研究十分必要。本文建立基于电力系统安全约束机组组合的抽水蓄能变速机组容量配比优化模型,可以在给定的区域电源规划方案下,给出新建变速机组占所有新建抽水蓄能机组的经济最优比例。针对西部某区域的算例分析表明,新建抽水蓄能变速机组容量配比在33%左右时,系统运行效益最优。     

融合改造的混合式抽水蓄能与风电联合运行短期调度模型

依托规模庞大的常规水电增建混合式抽水蓄能是加快抽蓄发展的重要途径。相比传统抽蓄电站,融合改造的混合式抽水蓄能电站具有水力联系更紧密、抽-发工况转换更复杂、“量调并重”角色更鲜明等显著特点,为探索其运行模式,本文提出一种融合改造的混合式抽水蓄能与风电联合运行短期调度模型。该模型以联合体整体收益最大为目标,以机组为最小调度单元,针对常规机组和抽蓄机组的差异化运行特性分别精细化建模,并引入状态变量实现运行状态的解耦与关联切换。在模型求解方面,通过线性化方法及建模技巧将原模型转换为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)模型,最后在JAVA环境中采用CPLEX工具进行求解。以西南某流域电站为参考构建的应用示例验证了本文模型和求解方法的有效性,可为推进常规水电站的融合改造提供借鉴。     

风电-抽水蓄能联合跨区域送电研究

由于风电固有的不确定性和间歇性,以及中国特有的风电装机与负荷需求逆向分布的特点,使得中国大规模风电消纳成为一大难题,为此借助抽水蓄能电站良好的调节性能,对风电场-抽水蓄能电站联合跨区域送电展开研究。文章采用核密度估计方法拟合了风电功率的预测误差分布,建立了考虑多个受端电网调峰需求的优化模型,为提高调度结果的精确性,增加抽水蓄能电站的水力约束和单个机组的操作约束,并利用确定性转换和线性化技术将原随机模型转化为确定性混合整数线性规划问题进行求解。实际案例研究表明,风电--抽蓄联合输电可在大规模消纳风电的同时,减小多个受端电网的峰谷差。     

绩溪抽水蓄能机组调速系统的设计特点

近10年,风电、光伏等清洁能源在电网中的比重不断增加,截止到2019年已经有近8％.同时,为了保障电力系统功率平衡,储能也随之更为重要.抽水蓄能作为大型储能机组,在电网中发挥着重要的作用.文章主要介绍了单机容量300 MW安徽绩溪抽水蓄能电站水轮机调速系统的设计特点,希望能为国产抽水蓄能调速系统的设计提供一些参考.     

基于粒子群算法的风电——抽水蓄能联合运行优化研究

从提高风电场效益与供电可靠性的角度出发,建立了风电—抽水蓄能电站联合运行系统的优化模型。利用混沌初始化与混沌扰动的思想对基本粒子群优化算法进行了改进,并对模型进行了求解。运用算例验证了计算方法的正确性,证明了风电—抽水蓄能电站的联合运行,能够提高风电场的收益和供电可靠性,有效缓解了风力发电的随机性和间歇性难题。     

基于NSGA-Ⅱ的多目标风光水储互补优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统逐渐成为电力行业转型升级的发展趋势。由风电、光伏、水电、储能电池多种新能源组成的多能互补系统,通过对出力条件（风力发电机出力、光伏组件出力、水电站水轮机组出力）、储能电池容量以及充放电功率等约束的综合考虑,建立以系统出力波动性最小和运行经济效益最大为目标的多目标优化模型。利用改进粒子群优化算法和NSGA-Ⅱ优化算法,以中国西北地区某风电场、光伏电站、水电站以及电化学储能电站组成的多能互补系统为例,验证目标模型和求解方法的有效性。算例与结果表明：相比改进MOPSO,采用NSGA-Ⅱ算法求解此风光水储联合系统中的多目标问题可以减少15%的出力波动,提高28 835元/年的经济效益,相对风-光-储互补系统,小型水电站的加入通过NSGA-Ⅱ算法可降低31%的出力波动。     

抽水蓄能机组低水头工况分数阶PID控制及多目标优化

为提高抽水蓄能机组低水头工况下的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头分数阶PID(FOPID)控制多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机等机构非线性,建立抽水蓄能机组调节系统精细化模型。在此基础上,引入时间绝对误差积分指标(ITAE)衡量FOPID的控制性能,构造额定水头和低水头工况下机组控制品质的目标函数。进一步,提出了混合变异-邻域搜索多目标粒子群算法对所建模型进行求解。结果表明,本文提出的多目标优化策略在保证机组额定水头工况控制性能的同时提升了机组在低水头工况下的控制品质,优化结果可为机组的安全稳定运行提供决策支持。     

抽水蓄能机组高-低-高变频起动控制策略研究

针对抽水蓄能机组使用高-低-高静止变频器的起动问题,建立了抽水蓄能机组起动平均转矩数学模型,分析了升压变压器在负载换流阶段较低频率时的运行特性。以平均转矩数学模型和变压器低频运行特性为基础,设计了抽水蓄能机组变频起动控制策略。通过Matlab/Simulink建立仿真模型,对提出的控制策略进行仿真验证,结果表明该策略可以获得良好的起动性能。