虚拟电厂参与下含高渗透可再生能源系统的运行策略

为电力系统能够规模化灵活控制分布式可再生能源与可控负荷参与系统市场交易和优化调度。本文提出一种虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)参与下含高渗透可再生能源的双层优化调度模型,将虚拟电厂作为独立市场主体参与系统调度,两层之间交替求解,实现协同优化;同时利用威尔分布、贝塔分布模拟风电、光伏的随机性,计及可再生能源出力不确定性带来的高估与低估成本。针对双层优化模型,混合整数、非凸、非线性、多目标的特点提出一种新颖的多目标飞蛾扑火算法(Multi-objective Moth-flame optimization, MOMFO)。最后通过修改后的IEEE39节点为算例验证文中提出的模型可均衡各层收益主体,在维持安全稳定运行的前提下,系统运营利润最大化,有效实现了电力系统的可持续性发展;同时也验证了多目标飞蛾扑火算法的有效性与竞争性。     

基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。     

基于模糊-概率策略实时反馈的虚拟电厂多时间尺度优化调度

虚拟电厂(VPP)日前计划和日内运行方案是其在内、外部随机性上,实现经济或技术效益的有力保证.提出VPP日前计划-滚动计划-实时调度在内的全时域优化调度框架,建立不同尺度优化模型并通过"多级调度、逐级细化"的思想达到优化鲁棒性.在日前计划中,以虚拟电厂最大化市场效益为目标建立模型;在日内优化中,基于马尔科夫决策过程(M...     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

考虑可控负荷参与的虚拟电厂协调优化调度模型

可再生能源(Renewable Energy Source,RES)发电固有的间歇性和波动性给其并网消纳造成了困难.虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)是聚合分散分布的RES并对其进行统一协调管理的有效方法.首先,深度挖掘负荷侧供能潜力,提出可控负荷概念,并建立可控负荷储备率函数和可控负荷参与度指...     

基于改进量子遗传算法的虚拟电厂在多时间尺度下参与AGC优化调度

介绍虚拟电厂参与AGC调频控制过程,建模分析新能源机组及柔性负荷出力特性;提出一种计及传统发电机组、新能源发电机组、储能系统和柔性负荷的虚拟电厂参与AGC调频多时间尺度优化调度方法,使得虚拟电厂整体在多时间尺度下参与AGC调频收益最大、综合调频效果最佳。研究一种引入量子交叉和量子变异的改进量子遗传算法,并与传统AGC分配方法及自适应遗传算法进行仿真对比,结果表明所提算法具有收敛速度快、全局寻优能力强的优点。     

高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战

高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态,为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革.文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点,将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征.结合这一领域的研究成果,全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战,分析了电力系...     

基于能源路由器的多区域虚拟电厂优化调度

为避免风、光、热等资源浪费,建立了在风、光电全消纳情况下,基于能源路由器的多区域虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)优化调度模型,该模型包含风电、光伏、电动汽车(Electric Vehicles,EVs)、垃圾焚烧电厂、燃气轮机、电转气(Power to Gas,P2G)技术以及需求响应。以改进的IEEE 9节点系统为例,利用MATLAB求解模型,得到不同场景下调度模型的净运行利润。算例分析表明:VPP通过同时参与电力市场、加装余热回收装置和烟气联合处理装置、P2G技术及各区域间电能互补,极大地提高了能源利用率,同时使得VPP净运行利润增大。     

高比例可再生能源渗透下的电力市场价值分配机制设计

大力发展可再生能源、构建清洁高效的能源体系已成为贯彻落实能源革命的必然选择。在电力市场环境下,随着可再生能源渗透率的持续提升,传统火电份额被不断占据。由于尚未建立合理的市场机制保障火电提供容量的基本收益,火电企业缺乏为高比例可再生能源提供辅助服务的动力。市场价值分配的核心思想在于按照“谁创造的价值谁分享,谁产生的成本谁承担”来量化市场成员的贡献和价值,并分配利益。为此,提出一种高比例可再生能源渗透下的电力市场价值分配机制。基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制,定义一台火电机组的价值为该机组对其他发电资源的替代效益,精准辨识火电为可再生能源并网消纳付出的真实成本,从而激励火电机组真实报价,主动预留辅助容量,形成高比例可再生能源电力市场互利共济的格局。     

考虑虚拟电厂调度方式的售电公司多时间尺度滚动优化

为了增加售电公司参与电力市场的灵活性和经济性,提高售电公司对分散式资源的利用效率,基于虚拟电厂的聚合管理方式,提出了一种售电公司多时间尺度滚动优化模型。日前阶段以售电公司收益最高为优化目标,融合多场景分析方法,制定售电公司购售电策略及各虚拟电厂日前调度计划。日内阶段考虑更高精度的分布式光伏和负荷预测,以虚拟电厂调度成本最低为目标构建日内优化调度模型。实时阶段以机会约束形式考虑虚拟电厂容量备用,修正虚拟电厂部分单元的出力,并将不确定性单元出力情况向日内阶段反馈校正。算例仿真验证了售电公司采用所提多时间尺度优化模型能够改善运营策略,合理分配资源,实现自身经济效益最大化。     

含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置

广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、势能和电能等的可控负载。针对含有高渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题,提出了广义储能配置的二层优化模型。根据所提方法,外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案,内层根据动态规划算法得到广义储能的最优运行策略,通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义储能容量优化配置,并在IEEE 33节点配电网中对提出的方法进行验证。仿真计算结果表明,在高渗透率可再生能源条件下,所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源,显著减小固定储能配置容量,降低系统的运行成本。     

考虑电能交互共享的虚拟电厂集群多时间尺度协调运行策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为整合“源-荷-储”多环节资源的新一代智能控制技术,能够打破地域限制,实现广域范围内的能源互联共享。为应对同一区域内不同VPP“源-荷”资源差异性,解决分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)波动性与用电行为不确定性造成的功率实时平衡问题,引入集群服务商对包含多类型VPP的集群进行合理管控,构建包含多异质DRE、可控机组、储能、电动汽车以及可控负荷的VPP集群系统架构。对VPP集群内部电能互济进行独立定价以激励VPP参与联合调度,针对随机变量可预测性和累积误差随决策时间推进逐步增加的特性,建立包含日前协调调度与日内滚动优化的两阶段联合优化模型,日前阶段侧重于多VPP集群参与外部市场交易和内部电能互济,日内阶段侧重于VPP功率平衡降低偏差,形成多VPP间电能共享交互的多时间尺度调度策略;最后,以整合不同分布式能源的多VPP集群系统为例进行仿真分析,结果表明,通过多VPP协调互动和多时间尺度滚动优化,有效改善VPP集群系统电能均衡问题,显著提升整体运行经济性。     

高比例可再生能源接入的输电网结构适应性指标及评估方法

高比例可再生能源并网和交直流混联电网是未来电力系统发展的基本特征,评估不同输电网结构特别是交直流混联电网结构对源—荷双重波动的适应性,将为未来电力系统经济、安全、可靠、灵活运行奠定基础,但适应性评估难于量化且亟待一套新背景下的评价体系。首先,在分析未来高比例可再生能源接入下输电网基本结构特征的基础上给出了输电网结构适应性的定义;然后,提出一套概率化的输电网结构适应性评价指标体系,并基于蒙特卡洛模拟算法和最优经济模型提出一种实用化的适应性指标计算方法;最后,以IEEE 30节点系统作为基础网架,分别对纯交流和交直流混联电网结构适应性做出评价,同时定量研究了不同因素对结构适应性指标的影响及变化规律。算例证明适应性指标能够有效反映不同输电网结构在高比例可再生能源接入下多方面的适应能力。     

面向高比例可再生能源并网的输电网规划方案综合评价

高比例可再生能源并网是未来电力系统的发展趋势,输电网规划方案综合评价应该契合高比例可再生能源并网的新特点。首先介绍了输电网规划方案综合评价的基本要素和评价流程,并从评价指标体系和综合评价方法两个角度对现有的电网规划评价相关研究进行了综述。然后从可再生能源的强不确定性、可再生能源消纳压力、高度电力电子化与交直流混联等三个方面分析了高比例可再生能源并网对输电网规划评价与决策的影响。在此基础上,从评价对象、评价指标、评价方法以及评价结果的应用等四个维度对未来面向高比例可再生能源并网的输电网规划方案综合评价研究进行了展望。     

含混合储能的独立微电网多时间尺度协调控制策略

提出了一种含混合储能的独立微电网多时间尺度协调控制策略。该控制策略采用“日前优化+日内滚动+实时控制”的方式,对各发电机组的启停和出力计划、负荷投切计划和储能系统的控制进行决策,并且不断修正。该策略可以有效地减轻预测误差带来的影响,从而提高含混合储能的独立微电网运行的稳定性与经济性。     

虚拟发电厂研究综述

随着新能源智能电网的快速发展,虚拟发电厂(virtual power plant,VPP)在国内外逐渐受到学术界和工业界的关注。虚拟发电厂打破了传统电力系统中物理上发电厂之间、以及发电和用电侧之间的界限,充分利用网络通信、智能量测、数据处理、智能决策等先进技术手段,有望成为包含大规模新能源电力接入的智能电网技术的支撑框架。该文总结并阐述虚拟发电厂的概念、功能特征、运行控制方式和工程应用情况,详细介绍了国外的2个工程应用项目实例。最后对虚拟发电厂的发展前景,特别是在我国电力系统中新能源大规模安全高效利用可能发挥的重要作用方面进行分析和展望。     

电网多时间尺度接纳可再生能源能力评估指标体系

以风光为代表的非水可再生能源发电出力具有波动性和随机性,这使得电网在日常调度中将风光发电出力视为负负荷,系统内风光比例的增多会增加不可控因素,使得电网接纳风光发电能力受到限制。限制因素包括电网调峰能力、电网调频能力、风光出力特性、负荷特性、电网外送通道等,构建电网接纳可再生能源能力评估指标可以反映电网的"饱和程度",为电力系统的规划运行提供参考和评价依据。根据影响电网接纳能力的多种因素构建多时间尺度的电网接纳可再生能源能力评估指标体系,分别从电网短期、中期和长期3个时间尺度,兼顾系统运行安全和经济因素,系统地评估电网接纳能力。通过指标量化值反映电网对不同比例的可再生能源的接纳程度。     

基于区块链的多虚拟电厂主从博弈优化运行

在未来以新能源为主体的新型电力系统中,多虚拟电厂的能源管理将更加复杂和具有挑战性。考虑到区块链技术信息安全、机制透明、区域共治的特点,从虚拟电厂的功能特征出发,创建由商业链、技术链和资产链组成的区块链。综合考虑多虚拟电厂形成的多决策主体利益关联与冲突的局面,建立了考虑网络安全约束的多虚拟电厂主从博弈优化运行方法。在此基础上,研究了区块链技术下的多虚拟电厂优化运行模式,从网络层级框架、交互机制、智能合约和激励机制等方面进行了设计。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。