计及动态管存的电—气互联系统优化调度与高比例风电消纳

面向高比例风电接入下电—气互联系统(IEGS)的日前优化调度问题,首先提出了风电并网功率比例因子,将其作为控制变量引入风电的随机性模型中,使风电建模可反映风电不确定程度与并网功率的相关性。其次,基于天然气传输的动态管存模型及流量平衡方程,推导了动态管存特性在应对天然气负荷波动时所呈现的缓冲特性机理。进一步地,以IEGS外购能源费用最小为目标,计及动态管存特性,同时引入极限场景的优化方法,建立了含高比例风电的IEGS日前经济调度模型,并对模型进行线性化求解。最后,构建仿真系统,验证了动态管存特性对风电不确定性功率的缓解作用,可有效提升系统运行的灵活性。同时,得出电转气(P2G)设备的应用有利于提升风电消纳能力的结论,但该能力受到风电不确定程度的制约。     

考虑风电时空相关性的电气互联系统分布式优化调度

风电具有的波动性及间歇性给电气互联系统的优化运行带来了随机性问题，增大了电气互联系统运行管理的难度。首先，应用基于预测箱的场景生成方法得到典型风电场景，对风电的波动性与多风电场间的相关性进行表征。其次，建立考虑配电网、天然气网络及各种耦合元件的电气互联系统日前经济调度模型，并基于ADMM（交替方向乘子法）进行分布式求解。最后，以IEEE 33节点配电网和7节点天然气网组成的电气互联系统为例，验证了所提模型的有效性。     

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。     

考虑风电不确定性的互联电力系统分散协调调度模型

针对含高比例风电的直流互联电力系统经济调度问题,采用鲁棒优化方法描述风电出力,提出了一种基于目标级联分析法的分散协调调度模型。首先,采用鲁棒优化方法中的多面体集合来描述风电出力的不确定性,为了降低问题求解的保守度,引入了鲁棒保守度调节因子。然后,根据分散协调算法的分解原理将待解决的经济调度问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为上级调度中心协调优化互联电力系统之间的直流联络线功率,子问题为下级调度中心独立优化各区域电网的发电计划。最后,通过两个算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提方法不仅可以弥补鲁棒优化方法偏于保守的不足,而且能够在应对风电出力不确定性的同时实现风电的跨区域消纳,适合中国电网目前的分层分区调度模式。     

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略

大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。     

基于非零和博弈的互联系统协同消纳风电调度法

实现可再生能源的大规模利用和共享是能源互联网的主要目的。以"开放、平等、协作、分享"互联网精神为主旨,文中针对输电网,提出了一种基于非零和博弈的多区域大规模风电协调消纳策略,使区域间以进一步分配的形式共享所创造的利益,提高其风电消纳积极性。首先,设置区域等效成本作为博弈因子,生成非零和博弈双成本矩阵;其次,结合离散粒子群算法和策略迭代博弈法找出纳什均衡点以及混合策略纳什均衡;最后,采用帕累托最优分析法确定谢林点。算例结果表明,所提出的博弈消纳策略在兼顾互联系统经济性的同时,可以实现区域间利益的合理分配,提高风电消纳区的积极性,进一步消纳大规模风电。     

考虑风电不确定性的电气能源系统两阶段分布鲁棒协同调度

燃气轮机、电转气装置的应用加深了电气能源系统间的耦合关系,为消纳风电提供了新途径。同时,传统的随机规划和鲁棒优化算法在处理风电出力不确定性时均存在一定的局限和不足。基于此,将分布鲁棒优化方法应用到电气能源系统的经济调度问题中,建立了以燃气轮机、电转气装置为耦合元件的两阶段调度模型。模型的第一阶段以综合系统总成本为目标函数,同时融合了风电预测场景信息,制定出包含机组启停计划、机组计划出力值、天然气计划供气量的日前鲁棒调度方案。基于日前调度计划,模型的第二阶段(实时运行层面)通过机组出力调整、天然气供气量调整以应对风电的不确定性,并综合1-范数和∞-范数同时约束不确定性概率分布置信集合。整体两阶段分布鲁棒协同调度模型采用列与约束生成(CCG)算法进行求解。最后,通过算例验证了分布式鲁棒优化算法的有效性。     

消纳风电预测偏差功率的电采暖负荷群运行调度策略

构建以新能源为主体的新型电力系统将面临尖锐的调节资源供需矛盾,电采暖负荷具有可时移特性,是优质的存量可调节资源。拟挖掘电采暖负荷调节功率作为电网辅助备用,针对风电功率预测偏差消纳问题,设计了负荷聚合商响应风电预测偏差功率的调度架构,构建了电采暖负荷群响应风电预测偏差功率的轮流调控响应策略以最大化消纳偏差功率,设计了电采暖负荷群-风电场算例系统,基于此对所提出的电采暖负荷群响应风电预测偏差调控方法的有效性进行了仿真验证,并分析了负荷群参与响应后的经济性。     

含电转气的电-气互联系统风机失效的风险调度模型

基于燃气机组和电转气(P2G)装置的含风力发电的电-气互联系统正快速发展,电网故障和机组自身故障造成的风电机组失效给互联系统的安全运行带来了较大的风险。目前,关于电-气互联系统的运行调度较少计及系统存在的风险,而燃气轮机和P2G装置的控制策略给系统风险带来的影响不可忽略,独立电力系统中的调度方法难以直接应用于电-气互联系统。为此,基于电-气互联系统的运行特性及风机失效风险,建立了考虑P2G的电-气互联系统的风机失效风险指标,并基于该指标建立了以风机失效风险最小、燃煤机组煤耗成本最少的多目标优化调度模型,以权衡系统运行过程中风险与煤耗成本之间的矛盾。算例结果表明,所提的多目标风险调度模型能够有效降低电-气互联系统的运行风险,提高风电的消纳能力。     

考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度

针对源、荷不确定性引起的电-气互联综合能源系统非经济运行的问题,构建了考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度模型.建立了考虑电转气技术的园区电-气互联综合能源系统模型;从源、荷两侧出发,用模糊隶属度参数来表征新能源及负荷的不确定性,建立了计及风电及电、气负荷不确定性的可信性模糊机会约束模型,并通...     

含碳捕集装置的电气综合能源系统低碳经济运行

面对当前电气综合能源系统在新能源消纳、低碳性方面存在不足的问题,在系统中引入碳捕集装置进行优化.首先通过弃风惩罚因子将弃风量转化为弃风成本,以系统运行成本与碳排放量为多目标建立一种含碳捕集的电气综合能源系统低碳经济运行模型,使用法线边界交叉法构造多目标问题的Pareto前沿,并利用模糊隶属度函数选择出综合满意度最大的解...     

考虑相依特性的电-气互联网络故障评估方法

随着电网和天然气网的耦合程度不断加深,电网与天然气网间的相依特性引发了新的系统安全运行问题,增加了电-气互联网络发生连锁故障的风险.为此,提出了一种考虑电网与天然气网间相依特性的电-气互联网络故障传播的影响分析方法.分析电-气互联网络的相依特性以及故障在两网间的传播机理;基于此分析电网与天然气网不同耦合程度下故障在两网间的传播特性;进而建立计及天然气网慢动态特性的电-气互联网络准稳态潮流模型,从系统供能效率与供能可靠性角度,采用负荷损失率和全局网络效能损失率指标评估分析电-气互联网络的故障传播及其对系统运行的影响,以此构建电-气互联网络连锁故障评估模型.     

含氢能气网掺混输运的综合能源系统优化研究

电转气技术的发展缓解了弃风弃光问题,提高了电网和天然气管网的耦合性。在保证安全的前提下,将制得的氢气掺混进入天然气管网进行远距离运输,使天然气管网成为可再生能源的搬运工,能充分缓解能源的时空供需矛盾,提高能源利用率和系统经济性。文中建立了掺氢电-气综合能源系统经济性分析模型,针对华中地区某电-气综合能源系统分析了不同掺氢比下的系统经济性,并与不同储氢容量的本地储氢系统进行了对比。结果表明气网掺氢和本地储氢均能提高系统的经济性,且气网掺氢收益优于本地储氢。但掺氢会导致电网侧的成本和气网侧的收益同时上升,实际运行中须综合考虑燃气定价策略与系统气网结构选择最大掺氢比,从而使系统经济性达到最优。     

考虑供气约束与净负荷预测误差的电-气综合能源系统调度策略

当前电-气综合能源系统调度存在天然气供气流量波动性较大、调整次数过多等问题,导致配气系统调峰压力较大。为此建立天然气供气模型,包含供气流量调整幅度、方向、总次数等约束;对天然气系统标幺制进行推导,通过合理选择基准值可对天然气系统的相关参数进行合理放缩变换,以便观察分析;用高斯混合模型对净负荷预测误差概率分布进行精确拟合,基于此提出考虑天然气供气约束和净负荷预测误差的电-气综合能源系统调度策略,并采用数据驱动的机会约束规划来处理净负荷预测随机性。最后,通过算例验证所提策略的有效性,仿真结果表明所提策略可明显降低天然气供气流量波动,保障系统的可靠经济运行。     

电-气互联系统预测-校正型仿射能流算法

综合能源系统能流耦合渐趋紧密,与此同时可再生能源和负荷需求的强不确定性对系统能流分析提出了挑战。因此,提出一种电-气互联系统(IEGS)仿射型区间能流算法,在仿射能流计算结果中保留噪声元特征,通过噪声元系数分析各独立不确定因素对系统状态变量的影响程度。建立电、气子系统仿射模型及能流方程。提出基于域收缩思想的IEGS预测-校正型仿射能流算法,根据灵敏度对状态量的解域进行保守的预测,并构建优化模型对解域进行压缩校正。同时,采用多能流分布式迭代方法进行求解,其无须考虑复杂耦合网络中的多能流计算顺序。最后通过仿真验证了所提方法在保守性、计算效率方面的优势,并量化分析了不确定因素对系统状态量的影响。     

计及中长期合同电量分解和风电不确定性的电-气综合能源系统日前优化调度

将中长期合同电量分解模型引入电-气综合能源系统日前调度决策过程中,实现了合同电量分解和调度计划制定的嵌套优化。针对合同电量分解结果可能在实际调度计划中不可执行的情况,提出了一种基于拉格朗日乘子的机组日分解电量越限因素定位方法,并通过中长期合同电量分解模型与日前调度模型的协调迭代消除越限电量,保证了中长期交易的有效性。此外,在模型中考虑了天然气网络约束和风电随机性对中长期交易计划的影响,并利用机会约束规划理论构建含风电不确定性的优化调度随机模型。基于风电等效随机输出样本矩阵和随机模拟技术实现机会约束向确定性表达式转化。通过仿真算例验证了所提方法的有效性。     

含氢能气网掺混运输的综合能源系统优化研究

随着能源结构的不断调整,各能源子系统集成耦合的综合能源系统成为重要的发展方向。电转气（P2G）技术的发展缓解了可再生能源发电波动性大、弃风弃光严重的现象,加强了电网和天然气管网的耦合性,因此电-气综合能源系统的协同优化十分必要。在保证安全的前提下,将制得的氢气掺混进入天然气管网进行远距离运输,使天然气管网成为可再生能源的搬运工,充分缓解能源时空供需矛盾,提高了能源利用率,提升系统经济性。本文建立了掺氢电-气综合能源系统的数学模型,并以经济性为目标对系统协同运行优化问题进行求解。算例针对华中地区某电-气综合能源系统分析了不同掺氢比情况下系统的优化结果,并与不同储氢容量的本地储氢系统进行了对比,结果表明气网掺氢和本地储氢均能提高系统的经济性,且气网掺氢收益优于本地储氢,但掺氢导致电网侧的成本和气网侧的收益同时上升,实际运行中需综合考虑气价定价策略与系统的气网结构选择最大掺氢比,从而使系统达到经济性最优。     

气电联合系统的双向优化调度

针对气电联合系统双向互联的发展需求,该文提出了含电转气和燃气轮机热电解耦的双向优化调度模型。在电至气与气至电两个方向,分别建立净效益最大电转气容量配置模型与考虑弃风成本、燃气轮机热电解耦的发电总成本最小模型,运用带权极小模函数和遗传算法对电转气设备净效益与系统发电总成本间的矛盾问题进行求解。研究结果表明,电转气设备能够提高风电消纳能力并产生较高的净效益,热电解耦提高了燃气轮机发电的灵活性,且减小了发电成本。