风电动态接纳区间与备用的协调优化

消纳问题是制约大规模并网风电高效利用的瓶颈,而调度决策是消纳并网风电的核心问题。根据风电功率预测误差概率分布及功率波动概率分布与备用需求变化间的关联关系,建立并网风电的备用需求模型,定量的表示风电出力的不确定性。在调度决策中,将风电视为可“主动”参与调度的电源,构建了风电动态接纳区间与备用协调优化的调度模型。模型计及了风电的不确定性,通过制定合理的风电并网容量区间计划和机组出力计划,在保证系统运行安全性的同时兼顾了系统运行的经济性,为含大规模并网风电系统最大程度地合理消纳风电提供了方法。     

基于功率预测的波动性能源发电的多时空尺度调度技术

中国风电发展已经进入了持续稳定阶段,规模化并网发电成为主流的发展模式。风电的波动性、随机性突出,而且在不同时间、空间尺度表现出不同的特性,对电网的安全稳定运行产生了深刻的影响.统计分析中国风电的波动性和随机性及风电大规模接入对电网调度的影响,建立电网-波动性电源-可控电源的新型网源协调互动调度运行机制;指出风电功率预测是解决风电波动性影响的关键基础,而将风电功率预测信息纳入调度体系建立新的预控调度技术是实现高比例风电消纳的关键途径.     

风电功率超短期多步预测误差评估及分析

超短期风电功率预测误差分析有助于改进预测精度,进而降低风电不确定性对电力系统带来的不利影响.以LSTM模型为例,对超短期多步预测的误差特性进行分析.首先,对超短期风电功率预测误差进行静态特性分析,研究了预测误差随预测步长的动态变化特性;然后,提出了数值天气预报在超短期风电功率预测中的误差占比定量评估模型;最后,提出了一种综合考虑形状和时间损失的神经网络损失函数,降低由于输入信息不足引起的时滞和幅值误差.结合吉林省20个风电场的实测数据,对风电功率多步预测误差特性进行全面分析,为风电功率多步预测模型的评估、修正提供了参考.     

基于条件风险方法的含风电系统旋转备用优化调度

针对风电出力波动性和间歇性对电力系统运行的影响,构建基于条件风险方法的电力系统旋转备用模型。以发电总成本和旋转备用总费用最小为目标,在常规调度优化约束基础上,增加正、负旋转备用CVaR值的不等式约束,量化风电不确定性因素。采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合,解决旋转备用CVaR值解析的难题,将函数离散化,计算方便简捷。仿真结果表明,旋转备用的条件风险方法可获得不同置信水平和不同风电出力情况下的经济成本和备用容量,更大限度利用风电出力,降低常规能源调度成本,有效解决了风电等新能源带来的随机性调度问题。     

一种计及概率风险的备用优化方法

提出一种计及概率风险的备用优化方法,促进机组组合决策中火电机组与储能系统的合作与协调。通过建立两层优化模型实现日前机组组合配置和实时风险备用调整的协调与迭代求解。日前机组组合计算发电计划、储能计划和备用配置,实时备用优化基于条件风险价值(conditional value-at-risk, CVaR)指标计算不确定性引起的备用需求,体现了调度结果的概率优性,以可靠性和经济性相互牵制与协调的折中决策为手段,用与储能配合的方法来缓解或消除风电不确定性。所提方法验证了储能在降低火电机组备用容量的同时,减少了机组频繁的启停,从而降低系统运行的成本。同时,该方法还可以配合风力发电,降低弃风以及切负荷的风险,增强电网运行的可靠性。最后通过6节点系统与确定性风险备用方式进行比较,验证了所提概率风险备用优化模型的有效性。     

飞轮储能在风电功率预测系统中的应用探究

风能是一种间歇性能源,风电功率经常处于波动之中,风电功率的预测对风力发电系统并网的安全性和稳定性具有重要的意义.天气预报提供的气象数据有一定误差,机组调度需要计及风电功率预测高估和低估所带来的代价.本文以风电功率预测的传统方法为基础,用飞轮储能对预测出来的风功率进行适时调节,从而优化了风电质量,最终使用Matlab/GUI开发了风电功率预测系统.该系统提高了风电功率的预测精度,可为风电功率预测提供参考.     

大规模风电并网条件下的电力系统调度

由于风能具有很强的随机性,风电预测的误差很大,另外风电具有反调峰特性,而现有水火电机组调峰能力有限,使电力系统调度十分困难.通过对风电预测误差进行统计,建立了在不同风能输出功率水平下预测误差的离散概率分布模型.与系统中机组的累积停运容量概率表结合形成考虑风电的累积停运容量概率表,并采用高斯函数拟合.将投运风险度约束以解析表达的方式引入机组组合的拉格朗日松弛法中,建立考虑风电并网条件下概率约束备用的机组组合模型.最后以26节点测试系统为例,分析了风电接入对机组组合结果的影响.     

考虑电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度

负荷侧灵活性资源协同源侧多模式供热有利于电热综合能源系统低碳运行,为缓解“三北”地区“风热冲突”现象、提高风电消纳量从而降低系统碳排放量提出一种计及电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度模型。源侧通过配备储热装置的光热电站(Concentrated Solar Power, CSP)和电加热装置(Electric Heater, EH)协同热电联产机组(Combined Heat and Power, CHP)供热在一定程度上解耦其“以热定电”工作模式,网侧建立了稳态电热潮流,荷侧计及电热需求响应,模型的综合优化目标考虑了系统总运行成本、弃风惩罚成本及碳交易成本。基于改进的IEEE30电网与6节点热网系统对所建立模型进行仿真,算例结果表明源荷协调运行可有效降低系统总调度成本、提高风电并网发电量及减少系统碳排放量。     

计及碳排放权交易与需求响应的风电并网调度优化模型

为缓解风电出力随机性、波动性对系统安全运行的影响,提升风电并网电量,引入需求响应理论和碳交易机制,分别构建了需求响应协助风电调度优化模型、碳交易协助风电调度优化模型;进一步构建了需求响应和碳交易协同作用下的风电调度优化模型。随后以10台火电机组和2 800 MW的风电场构成模拟仿真系统,对所提模型进行算例仿真。结果显示需求响应的引入能够平滑用电负荷曲线,提升了风电并网空间。碳交易的引入提升了火电发电成本,增加风电参与发电调度的竞争优势。同时引入需求响应和碳交易能够最大化减少风电弃风,提升机组利用效率,降低系统发电煤耗,系统利润较单一引入需求响应的328.45万元和碳交易的293.38万元提升至330.62万元。因此,需求响应和碳排放权交易能够促进风电并网调度,协同效益明显。     

基于组合优化算法的短期风电功率预测

针对风电功率的长记忆、大波动性特点,提出了一种短期风电功率组合预测算法。利用集合经验模式分解算法在风电功率序列分解过程中添加成对的正负噪声分量,得到的不同复杂度的子序列,提高信号重构精度和分解速度。风电功率子序列的线性分量应用自回归分数积分移动平均模型进行预测,风电功率子序列的非线性分量利用自回归分数积分移动平均模型的残差序列训练优化后的支持向量机模型来进行预测,最后组合得到风电功率预测结果。通过对国内某风电场风电功率数据进行验证,表明该组合预测模型的预测精度更高,且模型具有更好的适应性。     

基于分布式储能系统的风储滚动优化调度方法

根据风电预测精度随时间尺度的减小逐级提高的固有特性,建立了多时间尺度多目标协调调度的滚动优化模型。依据风电并网标准与分布式电池储能系统(distributed battery energy storage system, DBESS)能快速修正风电波动的低频分量,以系统经济性最优和弃风电量最小为目标函数建立优化模型,采用加入4个风电场(wind farm, WF)和2个电池储能系统(battery energy storage systems, BESSs)的IEEE-39节点标准系统进行算例分析,遗传算法(genetic algorithm, GA)对目标函数进行迭代求解。结果证明,本研究提出的基于DBESS的风储有功滚动优化调度模型,可以有效降低系统运行经济性以及提高电网对风电的接纳能力。     

考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型

网风电场输出功率的随机性与波动性给电力系统经济调度带来了严峻挑战,建立一个考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型．在自回归滑动平均模型的基础上得到风速的概率分布,结合风机出力和风速的对应关系,获得风电场出力的概率分布;基于该分布,在经济调度模型中加入一种基于风电实际出力低于计划出力的惩罚函数,并在约束条件中增加与风电实际出力大小有关的额外旋转备用容量约束;采用混合整数规划方法求解该经济调度模型．将模型应用于一个含风电场的10机算例系统计算分析,结果表明,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．     

基于多目标多任务进化算法的含可再生能源混合发电系统优化调度

可再生能源发电的快速发展为电力系统的安全和经济运行带来了新的挑战。在此背景下,构建了能够计及火电阀点效应非线性,风电、光伏发电系统出力不确定性和水电一次能源浪费的多目标优化调度模型。假设风速服从Weibull分布、光照服从Beta分布的前提下,含可再生能源混合发电系统优化模型综合考虑了能源利用、环境保护、成本以及损耗等限制因素。在此基础上,创新的引入了多目标多任务进化算法,同时优化多个任务的多个目标,并行处理多个发电系统的优化调度问题,从而大幅提高了搜索速度。仿真算例采用标准IEEE30节点和IEEE118节点系统,验证了该算法在解决多目标多任务多电源发电系统优化问题时的优越性。     

基于改进萤火虫算法的含风电系统环境经济调度

人们对环境保护意识的提高以及风电渗透率的不断攀升,使得电力部门对含风电系统的调度提出更高要求。为了在降低碳排放量及促进风电消纳的同时将发电成本控制在最低,该文建立考虑环境与经济指标的含风电系统环境经济调度模型,模型中的目标函数考虑火力发电成本、旋转备用成本、碳排放权交易成本、风力发电成本及弃风惩罚成本。针对传统萤火虫算法寻优过程中易出现的振荡问题,该文提出一种变步长萤火虫算法对模型进行求解。结合修改后的IEEE 39节点算例进行仿真分析,仿真结果验证了所提模型的可行性以及变步长萤火虫算法求解此类问题的有效性。     

钒液流电池的建模与充放电控制特性

随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加,风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响,储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一,因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要.钒液流电池作为一种新型储能电池,具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点,适合于可再生能源发电系统应用.研究钒液流电池（VRB）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态SOC及充放电输出特性,构建10 kW/h VRB仿真系统模型,详细研究VRB的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率,并讨论应用于独立光伏发电系统的VRB优化充电方式.     

考虑源-荷波动的电力系统灵活性运行域研究

为了评估电力系统应对和响应不确定因素的能力，以系统的源-荷波动作为研究对象，提出电力系统灵活性运行域（PSFOR）的概念，即在保证一定灵活性运行水平下电力系统所能接受的最大不确定性因素波动范围. 在此基础上，阐述灵活性运行域的边界和应用范围，并构建包含源-荷波动区间和运行经济性的数学优化模型，提出极限场景法（ESM）和基于列和约束生成的鲁棒优化算法（CRO）对模型进行求解. 通过对6节点系统和IEEE RTS-39节点系统进行仿真计算验证所提算法的合理性和有效性，并将平均值和标准差作为灵活性运行域的评价指标，进一步分析各种灵活性资源对运行域的影响. 结果表明，灵活性运行域可以有效反映系统的运行状态和接纳的不确定性范围，能够为电网的规划和调度运行提供一定的理论指导.     

考虑网损的联营体日前发电竞价模型

从联营体模式下日前电力市场购电成本最小发电计划模型出发,基于发电机组上网电能实际利用率,提出考虑网损的竞价上网发电计划模型.该模型核心是上网电能实际利用率的计算,以直流潮流为基础,引入虚拟网损负荷变量并构造出带有松弛负荷变量的有功不平衡方程雅可比矩阵,一次求解n阶矩阵的转置矩阵,获得各发电机组的上网电能实际利用率.通过IEEE-30节点算例分析表明,此竞价模型较不考虑网损的发电竞价模型,减少了总的发电量,降低了整体购电成本.     

基于主成分分析和LightGBM算法的风电场发电功率超短期预测

风力发电场发电功率的超短期预测越精确,越有利于电力系统的稳定运行和优化调度。为提高风电场发电功率超短期预测的准确率,提出了一种基于主成分分析和GBM算法的风电场发电功率超短期预测方法。该方法首先进行PCA主成分分析将与风电功率相关程度低的维度剔除,降低数据的冗余性,然后利用GBM算法建模实现风电场发电功率的超短期预测。实验结果表明基于GBM算法的风电场发电功率超短期预测效果良好,优于传统机器学习方法在风电场超短期的功率预测上的精度。     

考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型

随着对节能减排的广泛关注,为了减少能源的消耗,冷热电联供系统（CCHP）、可再生能源发电在全球得到了广泛的应用,但传统冷热电联供系统经济调度忽略了污染物排放对环境的影响。为此,考虑各机组运行的环境成本,提出考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型;考虑可再生能源的随机性,在目标函数中加入可再生能源备用容量补偿成本,借助排污系数法将机组运行的环境成本并入机组运行总费用目标函数中,从而将环境经济调度模型从多目标优化转为单目标优化问题。基于Matlab优化工具箱以IEEE-14节点系统为例进行系统仿真,验证了优化模型的有效性和实用性。