计及火电阶梯式爬坡率的耦合系统优化调度方法

北方地区普遍存在可再生能源和火力发电通过同一并网点接入电网的耦合方式。在该方式下,火电和可再生能源可作为一个整体共同参与调峰辅助服务,进一步挖掘两者的协同调度潜力。该文首先针对该类耦合方式,对耦合系统的定义进行研究,并分析耦合系统的特征和潜力;其次,根据火电机组深度调峰的运行特性,提出计及阶梯式爬坡率的火电机组运行模型,并在此基础上建立耦合系统优化调度模型;最后,以辽宁某局域电网为例的仿真结果表明,计及阶梯式爬坡率的火电机组运行模型能更精确地反映深度调峰时机组的实际运行状态,且耦合系统在现有政策下可进一步提升可再生能源和火力发电的整体控制性能和经济效益。     

考虑多时段耦合特性的联络线功率可行域确定方法

为了解决现有方法未计及多时段耦合特性、无法准确刻画联络线功率可行域的不足,提出一种考虑多时段耦合特性的联络线功率可行域确定新方法。所提方法可考虑火电机组多时段爬坡耦合约束,基于时段聚类思想,将多时段联络线功率可行域解耦降维表征,缓解了现有方法在高维联络线功率可行域刻画中的计算量爆炸问题,从而有效刻画联络线功率可行域。同时,为推动电力资源的广域优化配置,研究分析了以火电机组深度调峰为代表的弹性资源对多时段联络线功率可行域的影响。以IEEE 30—IEEE RTS96节点联合算例的仿真分析验证了所提方法的有效性和准确性。     

交直流静态安全域下计及时间特性直流有功调整方法

随着交直流混联系统状态及控制变量广域耦合程度不断提高,各元件时间响应特性差异巨大,系统的控制目标会因为各控制参数时间尺度的不协调而难以实现。为解决上述问题,首先,在交直流混联系统静态安全域理论基础上研究了其边界曲面线性回归拟合及二维投影的刻画方法。在考虑安全域和控制设备时间参数的基础上,提出具有时间特性的控制安全域及域内最优调整曲线的通用模型。然后,通过高压直流输电主回路参数计算得到直流输送有功和无功补偿、触发角、熄弧角以及变压器分接头等电气量的稳态关系,并依此结合计及时间特性控制安全域的刻画方法以完成直流有功控制域的表征,且在域内以整个调节时间内系统中敏感母线平均电压波动最小为优化目标给出最优调整曲线,从而保障交直流系统有功调整在时间维度上的安全性。最后,基于改造的两区四机交直流混联系统进行仿真计算,验证了理论分析的正确性与可靠性。     

计及可行解恢复的高载能负荷-新能源有功-无功协调调度

高载能负荷具有较强的用电调节能力,可通过与新能源协调促进新能源消纳。考虑节点电压约束和内部电网潮流方程的高载能负荷自调度问题是一个混合整数非线性非凸问题,现有的求解器难以求解。而采用线性潮流等简化方法求得的自调度结果不够精确,无法保证实际运行时的节点电压约束。针对以上问题,首先采用二阶锥松弛方法对原问题进行凸化以降低问题求解难度,进而采用基于交流潮流的可行解恢复过程以保证二阶锥松弛后的自调度结果精确合理。通过对比线性潮流自调度结果、基于二阶锥松弛的自调度结果、采用可行解恢复的自调度结果和原始自调度模型的结果,证明采用可行解恢复过程的自调度结果避免了基于线性潮流或基于二阶锥松弛的自调度解不精确问题。同时,相比利用现有商业求解器直接求解原问题,采用该方法可以在较短的时间内快速求得一组优化结果,有效地降低了原问题求解的难度。     

基于可行域投影理论的新能源电力系统协同运行方法

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统可行域,并通过并行伞约束辨识法剔除模型冗余约束,进而提出一种基于投影等值理论的新能源电力系统协同运行模式,通过可行域的交互实现各级调度体系间的高效协同,并提出了三种应用场景：配电网/虚拟电厂可行域聚合、省间多通道安全域计算和多时段输配电网协同运行。算例结果表明,所提算法和模式能够有效地降低区域电网规模,从而降低区域电网与调度中心的信息交互量,提升新能源电力系统运行优化效率。     

基于耦合约束解耦的虚拟电厂动态可行域求解方法

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建立计及分布式电源出力不确定性的虚拟电厂动态可行域求解模型,进而通过李雅普诺夫优化将求解模型内部耦合约束松弛解耦为虚拟队列稳定性问题,提出以顶点搜索与队列稳定为目标的数学模型,最终通过建立虚拟时间队列形成求解算法。所提算法通过耦合约束解耦以提高求解效率;通过满足调度能力约束以提升资源调度能力。算例结果表明,在日前与日内场景下,所提算法具备提升计算效率与约束满足能力等方面的优势。     

计及电网结构参数变化的有功静态安全域快速构建方法

注入功率空间有功静态安全域(APSSR)表征了在给定网络结构下电力系统安全稳定运行的注入功率可行域,有助于电网在线安全评估和预防控制。随着以可控串联补偿器(TCSC)、统一潮流控制器为代表的柔性交流输电装置的接入,电网结构参数连续可调。传统的APSSR构建方法基于固定结构参数得到,电网结构参数频繁调整时计算速度受限于高维导纳矩阵的求逆运算,难以满足在线应用的需要。为此,以TCSC为例进行研究,将电网结构参数变化对潮流分布的影响转化为修正节点注入功率,构建了计及电网结构参数的APSSR超平面边界系数矩阵的显式表达式,为APSSR的快速构建和在线应用提供了一种可行思路。进一步,针对APSSR安全裕度评估对电力系统预防控制和结构参数优化两方面的指导作用进行了分析。最后,基于多个不同规模、不同数量TCSC的IEEE算例,验证了所提方法的正确性和在计算效率方面的优越性,并以某省级电网500 kV输电线路为例进一步对所提方法的应用价值进行说明。     

考虑机组启停的省间电量交易可行域确定方法

互联电网通过跨区域电力传输实现电力资源的优化配置.精准刻画省间电量交易可行域,有助于保证省间电力交易的可执行性和最优性.省间电量交易需满足最小启停时间等与机组启停相关的物理约束.因此,该文首先从省间电量交易可行域定义出发,揭示考虑机组启停的电量交易可行域的数学本质.进一步,提出基于双层确定模型的电量交易可行域确定方法....     

计及系统调频需求的风电场有功调整方法

随着风电并网容量的快速增加,风电功率的波动性与随机性给系统调频控制带来的困难也更加突出。从风电场参与系统调频控制的角度出发,结合风电场和风电机组调节特性以及系统频率分级调整的特点,建立一种适用于大规模风电并网系统的风电场及其风电机组有功功率分级控制框架,并提出基于系统实时频率偏差的风电场及其风电机组有功调控算法。仿真结果表明,该方法能够使得风电场根据系统调频需求快速调整有功功率输出,从而缩短频率异常时间,给系统的频率稳定提供有效的支撑。     

计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合综合能源系统为对象,提出了一种计及灵活爬坡需求的低碳经济调度模型。首先,计及了电力系统、天然气系统和碳捕集电厂的运行约束,构建了计及碳排放成本的低碳经济模型。然后,考虑了发电机组与碳捕集电厂提供运行灵活性爬坡服务,建立了计及灵活爬坡产品的综合能源系统低碳经济调度模型。最后,算例测试定量分析了碳价对于综合能源系统低碳调度决策的影响,量化了燃气机组与碳捕集电厂的运行灵活性。     

基于日前调度时段组合的联络线功率可行域分析

借助联络线可用传输容量(available transfer capability,ATC)来评估跨区电网的通道传输能力,可能导致据此得到的联络线计划与子区域的运行条件不匹配或引起额外的再调度成本。提出了一种基于广域和邻域时段组合的联络线功率可行域分析方法,可以更好地适应日前调度的场景需求。首先,借助多面体投影理论分析了时段耦合关系对可行域计算的影响,并提出应对思路。然后,针对日前调度跨时段耦合的特点,设计了广域和邻域时段组合的策略并构造可行域模型,兼顾时段跨度较大的耦合约束以及相邻时段的耦合约束的影响,将广域和邻域时段可行域的计算结果合成得到日前调度各时段的联络线功率可行域。最后,基于118节点系统比对了不同方法计算可行域结果的差异,并分析了广域、邻域组合策略的互补作用;以与118节点系统互联的39节点系统为例,分析了联络线功率可行域对子区域调度计划的影响,由此验证了所提方法的有效性。     

多运行方式下恢复交直流系统潮流可行域的控制策略

电力市场化后,电力系统将运行在更加接近稳定约束边界的状态。当系统按正常网架运行时,由节点负荷和发电机出力确定的运行方式随时都在变化,系统可能在某些运行方式下出现不满足稳定约束条件的情况。针对一系列预想故障,提出了一种多运行方式下交直流互联系统静态电压稳定的预防控制策略,以使系统在所有的运行方式下对N-1情况都运行在潮流可行域范围内。以潮流雅可比矩阵的最小模特征值确定系统的最严重预想故障,根据节点注入无功对最小模特征值的参与因子,挑选出在恢复潮流可行域的优化计算中需要切除负荷和调整发电机出力的节点,并配合调整直流变量恢复系统至可行域范围内。算例分析表明所提方法是有效的。     

基于轨迹的最优潮流问题可行域计算方法

可行域对最优潮流问题求解具有至关重要的作用,然而如何构造最优潮流问题的可行域是一个具有挑战性的问题。本文基于一种非线性动力学系统提出了一种可行域计算方法。在指定空间中,该方法从已知可行解出发不断寻找其周围位置上的可行解,直到全部等间隔的可行解被找到,从而实现可行域的计算。利用所提出方法,本文研究了一个9节点及一个118节点系统的可行域。通过观察,得到了最优潮流问题在中载条件下最好解的启发性结论,并验证了可行域在较大规模算例中的非凸性。     

光伏发电系统的发电机有功和无功功率补偿器

光伏发电系统作为分布式电源,它发出的电能通过逆变器输向电网.目前用于分布式系统的大多数逆变器是运行于单位功率因数电流源型逆变器.如果将电压源型逆变器用电流源型逆变器取代,那么光伏发电系统可以在任何时间发出无功功率.根据瞬时功率的理论,逆变器的无功功率可以通过改变其输出电压幅值控制,而有功功率可以通过调整输出电压相位来控制,且有功功率的供给和无功功率的补偿都可以同步进行.当光照强度弱或者光伏模块无法运行时,光伏系统的无功补偿仍然可以用来提高逆变器利用率.     

匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法及其经济性评估

储能系统被认为是提高电网风电接入规模的有效手段.然而,针对不同目标的储能系统控制方法所达到的调控效果、储能容量配置将有所差异.为提高系统接纳风电能力,避免储能系统过度调控,研究了提高电网风电接纳的储能系统控制问题,分析了制约风电接纳的源网瓶颈,提出了匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法,考虑储能系统成本与运行收益,对提高风电接纳规模的储能系统运行综合效益进行评估.针对某地区实测数据,计算储能系统不同额定功率下的容量需求,对其进行经济性评估.算例结果表明,匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法能够较准确的改善风电功率对系统影响,同时,储能系统高昂成本是制约储能技术大规模应用的重要因素.     

含柔性直流输电的交直流并列系统有功潮流优化方法

基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术是近年来高压直流输电研究和应用的热点。但含柔性直流输电的交直流并列系统会使得电网的潮流分布更趋复杂。由于柔性直流输电系统能够实现有功无功的独立控制,对其有功功率指令值的分析有利于提高交直流并列系统的功率输送效率和效益。然而,目前电力调度中,该有功功率指令值的制定缺乏依据,为此提出了一种计及多目标的有功潮流优化方法。通过计及多个目标的约束,建立了相应的目标函数,利用模糊理论,给各个目标函数指定隶属函数,最终求解多目标优化函数得到交直流并列系统的有功潮流分配优化值。最后通过算例验证了所提方法的可行性。相比当前常常依据运行方式和运行经验笼统地制定有功功率指令值的做法,所提的多目标优化方法给出的指令值既能降低电网损耗,又保证了电网运行的安全稳定性。     

抑制风电爬坡率的风储联合优化控制方法

利用储能平抑风电波动时,应当保证并网功率爬坡率满足国家风电并网标准中的相关要求。文中研究了抑制风电爬坡率的风储联合优化控制方法。根据国家标准中"有功功率变化"的文字说明,提出了新的风电并网功率爬坡率的数学表达,并提出同时考虑弃风和储能控制手段的风储联合控制方法,以风储联合运行的效益最大化为目标,利用风功率超短期/短期预测数据进行滚动优化控制。基于实际的风电场数据设计了算例系统,并采用遗传算法求解。结果表明该控制方法能够保证风储联合发电功率满足国家风电并网标准对风电有功功率变化的要求。     

考虑灵活性收益的需求侧资源可行域聚合方法

为实现需求侧灵活性资源的高效协同调控,一般将其以聚合体的形式参与电力市场。灵活性资源聚合问题的数学本质是求取若干资源运行可行域的闵科沃夫斯基和,该问题的计算负担随聚合对象的维度和数量增加呈指数增长趋势。考虑灵活性在不同时段的收益差异,利用奇诺多面体表征参数的特殊性质实现可行域快速聚合。首先,建立灵活性资源可行域在奇诺多面体表征形式下的近似模型,相较现有模型保留爬坡特性对可行域边界特征的影响;然后,引入随机搜索方法,提升可行域近似模型的求解效率;最后,考虑灵活性资源出力在不同时段的收益差异,提出可行域近似模型的优化目标权重修正策略。基于真实电价数据及储能模型验证了所提方法的有效性。     

先进绝热压缩空气储能热电联供模式下的运行可行域分析

大规模清洁储能技术之一的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)具备热电联供、联储的能力,可作为能量枢纽接入综合能源系统,以提高系统运行的灵活性,促进新能源消纳。提出了一种可直观反映AA-CAES功率约束和储能状态约束的运行可行域刻画方法,为理解AA-CAES的热电耦合关系,分析热电联供模式的运行特点,评估系统的运行灵活性、供能能力和调节裕量提供了一种可视化工具。在此基础上,研究了运行可行域的形状和特点,分析了考虑供热比变化和计及宽工况影响的运行可行域处理方法,并探讨了运行可行域作为分析工具在实时调度中的应用。以某区域综合能源系统为例,验证了所提运行可行域分析方法的有效性和实用性。