面向灵活爬坡服务的高比例新能源电力系统可调节资源优化调度模型

随着高比例新能源接入电网,新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先,提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法,根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度,量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次,基于生成的净负荷不确定性场景,提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型,从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后,基于IEEE-RTS-24节点系统,在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性,降低系统运行成本。     

基于分布鲁棒优化的灵活爬坡备用调度方法

可再生能源大规模接入电网对电力系统的爬坡能力提出很大挑战,工业界得到应用的灵活爬坡产品的调度模型为含确定性爬坡需求约束的模型,该模型无法保证得到的爬坡容量决策解在不确定性实现下的可行性。该文研究灵活爬坡备用的分布鲁棒调度方法,提出考虑灵活爬坡备用可调度性的两阶段分布鲁棒调度模型,并考虑安全约束违反的风险,基于Wasserstein距离构建不确定性模糊集。所提方法能自动确定系统所需的灵活爬坡需求,并能保证得到的爬坡容量具有可调度性。所建两阶段模型可等效为混合整数线性规划问题直接进行求解。通过IEEE 14节点系统和IEEE 118节点系统的算例分析,验证所提方法的有效性。对比所提方法相对于含确定性爬坡需求调度模型和考虑不确定性的随机调度模型的优势,并进行灵敏度分析。     

计及爬坡场景覆盖的高比例新能源电网平衡策略研究

随着高比例新能源接入电网,系统在安全、可靠性等方面面临着新的挑战,通过改进日内平衡资源配置方案增加系统调度的运行灵活性的相关研究受到广泛关注。该文在日前既有调度方案的基础上,在日内2h尺度确定快机开停机及各类灵活性资源的出力、灵活性预留结果,并关注灵活性预留的可调度性,建立场景覆盖指数以评价该备用配置方案在实时时间尺度系统可响应量。基于此构建计及日内爬坡场景覆盖的高比例新能源电网日内平衡策略。算例结果说明该文提出的日内平衡策略由于更精确地计及了机组爬坡特性,而使得系统灵活性资源的预留具备可量测性,提高了系统的灵活性水平,减少了弃风/切负荷事件的发生概率。     

考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度

针对风光等不确定性电源并网后对电力系统带来不确定性的影响,并引起了大量弃风弃光弃水的问题,以提高可再生能源消纳能力为目标,提出一种考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度方法。首先,对电源的灵活性供给与灵活性需求进行量化分析;其次,从提升系统可再生能源消纳和节能的角度考虑,对系统的互补目标性、互补需求性分别进行分析;再次,基于互补指标和灵活性裕度约束,建立以可再生能源消纳量最大为目标的多能源电力系统互补协调分层优化调度模型;然后,提出基于互补性指标和各能源灵活性约束的分层求解策略;最后,基于西北某省实测数据进行实例分析,证明了所提调度方法和求解策略正确、有效。     

可再生能源电力系统运行灵活性需求量化及优化调度方法

以风、光为代表的波动性能源发电占比快速增加,对电力系统的运行灵活性提出了更高要求。综合考虑风光出力不确定性、波动性及相关性特征,用多胞体描述多个随机源的联合波动域,构建系统灵活性需求量化模型;并利用多胞体在线路上的投影得到灵活性需求的空间分布特征。针对灵活性需求优化调度问题,建立了考虑灵活性需求空间分布约束的区间优化滚动调度模型,给出满足给定置信度下灵活性要求的发电调度方案。在IEEE 39节点系统及我国西北高比例新能源电力系统上进行算例验证,证明了所提的灵活性需求量化方法及调度策略的有效性。     

考虑并网友好性的风电实时有功调度

为了最大程度消纳风电及激励风电场改善并网特性,提出了一种考虑并网友好性的风电实时调度策略及相应的调度模型。基于电网运行工况及电网外送通道联络线功率偏差,动态计算电网风电消纳实时裕度。基于历史运行数据及超短期预测信息评估风电场出力预测精度、出力波动性及负荷跟随特性,评价风电场并网友好性。建立计及风电并网友好性及最大化消纳风电的风电实时有功调度模型。将提出的调度模型应用于IEEE 31节点系统,仿真验证了该方案的有效性。     

基于灵活性矩阵与优劣解距离的新能源功率预测评价方法

鉴于功率预测评价对电力系统运行和调度的重要性,文章充分考虑电网调度实际需求,从不同时期下机组的出力大小和不同时段下电网调度对预测精度的需求2个方面分析现有功率预测评价指标的不合理之处,并提出了新的准确率指标.首先,对不同时期下系统灵活性进行计算得到灵活性矩阵并对其进行预处理;其次,将处理后的灵活性矩阵输入到优劣解距离法...     

高风电渗透率下储能配置与系统调节能力提升关联分析

高比例风电是新型电力系统发展的突出特征,但风电随机性与反调峰特性导致系统灵活性需求加剧。储能可有效提升系统应对风电不确定性的灵活调节能力,定量分析储能对系统调节能力的影响有利于储能的合理规划利用。基于源荷储互动经济调度模型,考虑储能参与系统调峰、爬坡和旋转备用,通过越限约束边界的迭代生成计算风电可调度域;对比不同容量规模和空间布点的储能配置方案下系统风电可调度域正负偏差边界,量化表征储能配置对系统调节能力提升的贡献。基于IEEE 30节点系统,仿真分析了储能与其它灵活性资源在布点以及容量比例上的配置格局对系统不同方向灵活调节能力提升的影响,为参与电网调度的储能规划提供决策支持。     

综合考虑电动汽车充电与储能及可中断负荷调度的配电网两阶段灵活性提升优化方法

分布式电源出力的强波动性及电动汽车(EV)的无序充电使配电网的灵活性不足问题日益凸显,因此非常有必要通过灵活性资源的有效调度提高配电网灵活适应性。在充分分析配电网灵活性提升措施的基础上,提出了能够表征配电网灵活性的净负荷峰值裕度、净负荷谷值裕度、净负荷允许波动裕度3个灵活性评价指标;建立了综合考虑EV充电与储能及可中断负荷调度的配电网两阶段灵活性提升优化模型,阶段1构建了基于蒙特卡洛树搜索的EV有序充电策略,合理引导EV负荷在谷时段进行充电;阶段2在阶段1的基础上,建立了计及储能及可中断负荷的优化调度模型,并采用粒子群优化算法进行优化求解。IEEE 33节点系统算例验证了所提灵活性指标及EV有序充电模型的有效性,结果表明配电网两阶段灵活性提升优化方法能有效提升配电网的灵活性且整体经济性最优。     

电网应急资源调度方案研究

电网应急资源调度作为电网应急指挥辅助决策系统的重要内容和组成部分,在应对电网由于外力因素引发的突发性故障中起着重要作用。根据电网应急资源需求的特点,充分利用接入电网应急指挥系统的信息,以对称三角模糊数模拟应急物流中的不确定性因素搜索最优物流路径。以最大程度增强系统的运行稳定裕度和减小停电损失为目标确定电网恢复顺序,并在此基础上综合考虑应急资源保障率建立电网应急资源调度方案。并用算例验证了该设计方案的正确性及有效性。     

基于TOPSIS法考虑电力安全事故风险的运行规划分负荷方案优化

为综合评价电网运行规划阶段分负荷方案的优劣,构造了一套涵盖电力系统经济性、安全性、可靠性和电力安全事故风险的电网运行规划分负荷方案评价指标体系。该指标体系首次将电力安全事故风险纳入评价考虑,涵盖范围广,能综合反映电网运行规划分负荷的实际需求。在获取各分负荷方案评价指标值的前提下,利用TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）方法求解分负荷方案优化这一多目标决策问题,简单实用、可操作性强。实际系统仿真算例验证了     

高比例可再生能源电力系统中计及灵活调节产品的实时调度

并网运行的间歇性可再生能源发电（intermittent renewable energy generation, IREG）出力的波动性和不确定性对电力系统运行灵活性提出了更高的要求,系统灵活性匮乏时有可能导致切负荷和/或弃风弃光等问题。在此背景下,灵活调节产品（flexible ramping product, FRP）的概念应运而生并逐步引起广泛关注。FRP为电力系统消纳IREG提供了一种新思路。文章首先概述了电力系统灵活性的定义、特点与灵活性资源的获取问题。接着,提出了针对发电机组与需求响应（demand response, DR）资源提供FRP情形下的电力系统实时调度模型。该调度模型可容纳不同类型的需求响应资源,并考虑了未来时段机组的启停约束以及上行爬坡/下行滑坡速率约束。之后,基于负荷水平和IREG出力水平的预测值,采用拉丁超立方抽样获得多个相应的不同实际值的运行场景,并通过对实际调度过程的仿真来评价所获得的调度方案。最后,采用算例系统说明了FRP在提升系统灵活性以及消纳IREG方面的作用,以及不同因素对系统运行灵活性的影响。     

光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度*

针对风电并网消纳困难问题,文中利用光热电站中蓄热系统的可调度性和电加热装置自身的消纳能力,提出一种光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度方法。该方法以一种光热-风电系统结构为基础,分析光热电站的内部简化模型和风电功率爬坡事件的短时间尺度辨识方法。然后以系统综合成本最低为目标,考虑各种机组的运行特性和约束条件,建立光热-风电优化模型,对系统进行优化调度。利用MATLAB优化工具箱在IEEE-RTS24节点系统上对该方法进行仿真验证。结果表明,高比例风电并网时,光热电站的参与可以缓解系统中火电机组快速出力调节的压力,在保证系统运行经济性的同时,促进风电并网消纳。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

电力系统安全经济协调的概率调度理论研究

该文构建电力系统安全与经济相协调的概率调度模型。该模型通过电网安全价值系数使经济性和安全性折中,从而构成统一的期望目标,在满足电网正常状态和一定预想事故集合对应约束下,获取概率的最优解。其中,所谓调度的经济性,是考虑了系统的期望运行耗费,并包含事故状态下发电机组再调整和负荷中断所对应的安全校正耗费;所谓调度的安全性,是考虑了电网期望载荷的严重程度。因此,实现了调度经济性与安全性的均衡协调,采用安全经济风险圆图对运行风险水平进行了可视表达,适应市场环境下有功优化调度的智能决策理念。最后以6节点系统为例,详细分析本文模型的机理,论证其有效性和合理性。     

基于供区的输电网接线图厂站网格布局算法

输电网接线图是电网调度运行支撑的重要工具,其自动生成是一个复杂的多目标优化问题,其中厂站的自动布局难度与厂站数和线路数相关。给出了厂站网格均匀图布局的数学模型并提出了针对供区划分的力导向网格布局改进算法。针对供区划分,设计了供区的布局区域划分和厂站的全局优化方法;针对任意画布下的厂站网格均匀布局,引入了厂站权重系数,重新定义了力导向算法的排斥力和吸引力计算公式,并且采用两向模拟退火算法控制布局均匀。实验结果显示,该算法得到的网格布局具有划分合理、厂站布局均匀、线路交叉点较少等优点。     

基于供区的输电网接线图厂站网格布局算法

输电网接线图是电网调度运行支撑的重要工具,其自动生成是一个复杂的多目标优化问题,其中厂站的自动布局难度与厂站数和线路数相关。给出了厂站网格均匀图布局的数学模型并提出了针对供区划分的力导向网格布局改进算法。针对供区划分,设计了供区的布局区域划分和厂站的全局优化方法;针对任意画布下的厂站网格均匀布局,引入了厂站权重系数,重新定义了力导向算法的排斥力和吸引力计算公式,并且采用两向模拟退火算法控制布局均匀。实验结果显示,该算法得到的网格布局具有划分合理、厂站布局均匀、线路交叉点较少等优点。     

电力系统运行灵活性与灵活调节产品

间歇性可再生能源发电大量接入电力系统对系统运行灵活性提出了很高的要求。为解决实时调度中系统爬坡和滑坡能力不足问题，美国的一些独立系统运行机构（independent system operator， ISO）提出了一种新的电力市场产品--灵活调节产品（flexible ramping product， FRP），即通过预留额外的灵活性容量来满足系统可能的爬坡和滑坡需求，从而提高系统运行灵活性以便应对多种运行情况。首先，介绍电力系统运行灵活性的基本概念和相关问题，指出在任意时间尺度和多种复杂运行情况下能够保证供需平衡是系统具备高灵活性的重要特征之一，并分析了高比例可再生能源发电接入对系统运行灵活性的影响；接着，介绍灵活调节产品的基本概念、产品特点、定价机制和出清模型，并将其与现有的一些辅助服务进行比较；之后，通过2个算例直观展示灵活调节产品在提高电力系统运行灵活性方面的作用；最后，概述灵活调节产品的研究现状，并对未来灵活调节产品的研究进行展望。