基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

基于机会约束目标规划的风火储系统滚动调度

为有效降低风电预测误差随机性对电力系统调度的影响,优化含风电电力系统运行的安全性与经济性,提出了基于机会约束目标规划的滚动调度模型。首先,研究了误差分布与预测超前时间的关系,并指出预测远端可信度下降对电力系统调度的影响。然后,基于机会约束目标规划建立了可直接利用多时间尺度预测信息的滚动调度模型。其中,调度计划的制定能够有效利用全局预测信息,有侧重地兼顾运行安全性与经济性;调度计划的更新能够通过分时逐次调节降低系统调节难度,同时调整计划更具预见性。最后,利用算例对所提滚动调度模型的有效性进行验证分析。结果表明:模型能够结合误差分布变化,利用多时间尺度风电预测信息优化含大规模风电系统运行。     

考虑源荷双侧不确定性的模糊随机机会约束优先目标规划调度模型

针对风电功率和分时电价(TOU)下用户响应行为的双重不确定性对电网调度运行的影响,提出了基于模糊随机机会约束目标规划(FRCCGP)和优先目标规划(PGP)结合,求解计及预测误差模糊随机性的双层调度模型。首先,深入研究了电网调度运行的不确定因素,利用模糊随机理论对预测误差的模糊随机性进行建模。然后,引入机会约束目标规划构建表征系统备用不足风险的偏差量指标,利用优先目标规划建立双层调度模型,对安全性目标和经济性目标设立明确的等级顺序。最后,利用算例验证模型的有效性,结果表明双层调度模型在保证安全性的基础上实现了经济最优性。     

基于随机分层分布式模型预测控制的风电集群频率控制规划方法

大规模风电集群功率输出不确定性对接入电网频率造成不利影响,为了使风电集群与传统电源协调配合共同参与系统调频,提出一种基于随机分层分布式模型预测控制(stochastic-hierarchical-distributedmodelpredictivecontrol,S-H-DMPC)的风电集群频率控制机会约束目标滚动规划方法(chance constrained goal rolling programming,CCGRP)。首先,建立考虑功率波动相关性的风电集群功率预测误差模型;其次,提出考虑风电集群功率预测误差随机向量的双层机会约束目标滚动规划方法,上层规划侧重电网拓扑结构及全区系统经济性,下层规划侧重平均系统频率增广模型(average system frequency augmented model,ASFAM)及分区运行安全性;最后,提出基于蒙特卡罗随机模拟的模型求解方法,该方法采用仿射变换算法,通过对风电集群功率预测误差随机向量进行抽样实现机会约束条件的处理。仿真算例表明,所提控制方法能有效提高风电集群参与系统调频的准确性,证明了方法的可行性与鲁棒性。     

计及风电不确定性的混合储能系统优化配置研究

为减小风电并网产生的不利影响,提高风电消纳空间,在含风电出力的主动配电网中增设混合储能系统,并对其进行优化配置.考虑风电随机出力对潮流的影响,建立风电、储能系统接入配电网后的数学模型.以有功网损、电压偏差以及总投资费用最小为目标,引入机会约束建立储能系统优化配置模型.在此基础上,以IEEE 33节点配电网络为算例,通过改进灰狼算法对模型进行求解,得到储能系统的最优配置方案.仿真结果表明,所提模型和算法能有效地对储能系统进行配置,提高整体经济性和安全性,同时提高系统的风电消纳能力.     

基于两阶段鲁棒区间优化的风储联合运行调度模型

为了全面和准确地考虑风电出力的不确定性和消纳能力,并兼顾系统运行的经济性和可靠性,通过在风电不确定区间可优化的鲁棒区间经济调度模型中引入常规机组和储能系统运行状态的离散决策变量,建立风储联合运行的双层鲁棒区间机组组合模型。针对连续变量和离散变量间存在耦合关系,导致计算过程中对偶转换失效而使模型难以求解的问题,提出基于Benders分解算法的两阶段迭代求解策略。仿真分析表明,所提模型在确定风储联合运行方式时,能更全面地考虑风电不确定性及消纳能力对系统运行经济性和可靠性的影响。     

考虑区域供热系统及不确定性因素的综合能源系统日前调度

在电热综合能源调度中,热电机组作为电热系统耦合部件,冬季时会产生"以热定电"现象,影响系统风电消纳能力提升,同时负荷和风电不确定性会对系统经济性造成负面影响。在调度中充分考虑区域供热系统热特性和不确定性因素,以最小化运行费用和弃风率为目标,建立了基于模糊机会约束规划的电热综合能源系统日前调度模型。通过算例对模型进行验证,算例采用Python和Gurobi仿真求解,验证了模型的有效性。结果表明:所建模型提高了系统经济性和消纳风电能力,并通过置信水平和模糊度的选择,可以实现系统在一定风险下的最佳经济性。     

考虑制氢储能参与的互联电力系统优化调度研究

在能源互联网背景下,可再生能源发电并网比例快速增长,而由于风电出力特性等因素的影响,风电并网时出现大量弃风,未能实现全消纳。以减少弃风为前提,运行成本和环境成本最小为目标,构建含制氢储能的电–气综合能源日前经济调度模型。通过对比系统中制氢储能单元参与前后的弃风电量、运行成本和环境成本,验证了制氢储能对减少弃风,提高系统经济性和环保性的作用。仿真算例表明:构建的电–气综合能源系统,在很大程度上实现了风电全额消纳,且制氢储能的参与使整个系统的经济性和环保性都有所提高。在能源互联网的背景下,该模型的提出对系统能够经济、环保地运行具有重要意义。     

考虑电转气消纳风电的电–气综合能源系统双层优化调度

电转气(power-to-gas,P2G)技术使电力网络与天然气网络的单向耦合转变为双向耦合,其运行特性为风电消纳提供了有效途径。该文提出一种考虑电转气合理利用弃风并考虑天然气系统优化运行的电力–天然气综合能源系统双层优化调度模型。首先,介绍含电转气的天然气系统运行模型;其次,以基于价格的含电转气的天然气系统优化调度为上层模型,基于直流潮流的含风电和电转气的电力系统经济调度为下层模型,构建电–气综合能源系统双层调度模型;再次,根据下层模型的Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件将双层模型转化为单层模型,并对非线性方程进行线性化,从而将非线性模型转化为混合整数线性规划(mix-integerlinear programming,MILP)问题,并调用CPLEX求解器进行求解;最后,通过算例分析验证所提出模型的合理性与有效性,并证明电转气可以有效提高电网的风电消纳能力。     

含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度方法

含储热和电加热的光热电站的出力具有良好的灵活性和可调度性,能够有效提升电力系统调节水平和新能源消纳能力。首先,基于光热电站运行机理,建立含储热及电加热的光热电站运行模型,描述光热电站的能量转换特性及运行约束。进而,以系统运行成本最优为目标,计及系统各项运行约束,建立含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度模型,并利用优化软件CPLEX求解模型。该模型综合考虑光热电站提供备用容量能力、系统运行稳定性及整体经济性,从而确定最优日前调度策略。最后,通过IEEE 39节点系统算例仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

基于机会约束混合整数规划的风火协调滚动调度

为降低大规模风电随机性和波动性对电力系统调度的影响,保障电力系统运行的安全性和经济性,提出了考虑风电功率特性的基于机会约束混合整数规划的滚动调度模型。首先,研究了风电功率特性及风电预测误差和风电爬坡事件对系统调度的影响。然后,建立了考虑风电功率特性的机会约束混合整数规划滚动调度模型。通过滚动调度策略,有效减少系统备用容量,降低系统运行成本,提高系统的经济性,模型考虑风电爬坡约束,能有效降低风电爬坡事件的危害,提高系统的安全性。最后,通过算例对所提模型和调度策略的有效性进行了验证,结果表明,模型和调度策略能结合风电功率特性,有效兼顾系统的安全性和经济性。     

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。     

计及阶梯式碳交易机制的海岛综合能源优化调度

针对以柴油发电为主的传统海岛供电模式，存在污染环境、成本高且不易运输等问题，提出一种含碳交易机制的海岛综合能源优化运行策略。在以净收益最大为目标的同时，考虑阶梯式碳交易机制、新能源消纳、系统运行约束，构建了一种含阶梯式碳交易的光热储能配合风电制氢的日前综合能源优化调度模型。最后，通过cplex求解模型并对各类优化调度方案进行对比。结果表明，本文所提方案能有效提高系统收益及新能源消纳率，具有有效性和经济性。     

考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置

风光和火电打捆外送是新能源消纳的重要方式,如何确定其容量比成为难题。储能调节灵活,可以平抑新能源出力不确定性造成的影响,但频繁充放电会对电池储能的寿命造成影响。考虑储能的放电深度和循环次数建立了电池寿命量化模型,提出了计及储能寿命的风光火储打捆外送系统双层容量优化模型。上层以系统总成本最小为目标,下层以典型日调度成本最小为目标。利用机会约束处理新能源出力不确定性对系统备用容量的影响,基于序列运算将概率性机会约束转换为确定性约束,将问题转换为易于求解的混合整数线性规划问题。算例结果表明,配置储能可以有效降低系统成本。同时考虑储能寿命可以在保证经济性的前提下制定更合理的调度策略,延长储能使用寿命,验证了模型的有效性。     

计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

计及风电最优逆鲁棒指标的双层优化调度策略

引入双层逆鲁棒优化方法来应对风电不确定性影响。同时为提高风电消纳能力,对抽蓄电站的抽水-发电工况进行优化,建立含抽水蓄能电站的双层逆鲁棒优化风电调度模型。该模型内层以发电总成本最小为目标,外层根据目标函数的理想扰动约束来引入风电出力的最优逆鲁棒指标(optimal inverse robust index,OIRI),以此来分析发电总成本与消纳风电量之间的极限制约关系。利用在网格多目标细菌群体趋药性(grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC)算法中加入拓扑映射和二分法来求解该模型。最后应用某地区电网系统数据对模型和求解方法进行模拟,通过对比显示了所提方法的经济性和有效性。     

考虑功率预测不确定性的风电消纳随机调度

针对风电并网消纳中的随机调度问题,基于随机规划理论,建立了考虑功率预测不确定性的风电消纳期望值模型,提出了基于Monte Carlo随机模拟和遗传算法相结合的模型求解算法步骤,并在含风电场的IEEE 30节点系统上进行算例分析,验证方法的可行性和有效性。研究表明:基于期望值模型的的风电消纳随机优化调度能够很好地量化风电功率预测误差带来的不确定性,实现调度目标期望值的最优化,对提高风电并网随机调度的量化决策水平,促进风电消纳具有积极作用。     

基于风荷耦合特性的源荷储的优化调度

风电的随机性和波动性给电力系统的运行与控制带来了挑战。在研究新疆某地风电负荷数据的基础上得到了风荷耦合特性,基于此提出一种源荷储双层优化调度策略。上层优化模型以风电消纳最大为目标,通过风荷耦合特性确定工业负荷转移时段及容量,并得到常规机组的运行情况形成日前调度计划。下层优化模型以系统运行成本最优为目标,基于上层优化结果,通过调节常规机组出力及储能电站充放电功率来抑制风电波动。最后通过改进的粒子群算法求解模型验证了所提调度策略的有效性。     

计及线路随机故障的机会约束最优风电消纳模型

在大规模风电并网的背景下,为提升电网运行的经济性与安全性,基于最优风电消纳比的概念提出一种计及输电线路随机故障的两阶段机会约束机组组合模型。一方面,采用机会约束量化风电出力的不确定性,确定最优的机组组合方式与风电消纳比;另一方面,综合考虑电网基态与故障态的运行方式,在故障发生后引入弃风、切负荷等控制措施,保证电网的稳定运行。为应对机会约束模型带来的求解难题,采用采样平均近似算法处理机会约束,并通过双线性Benders分解法将原问题分解为预测风电出力下的预测主问题和风电出力波动条件下的场景子问题,主子问题迭代求解,得到系统优化运行策略。6节点系统与IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。