抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度

<正>考虑峰谷分时电价政策和减少弃风等各方面的因素,并充分发挥抽水蓄能电站的调峰填谷作用,分析了抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度的运行模式,提出了风水联合体申报计划出力的新模式。该模式基于火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,以风电-抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,计及抽水蓄能电站的库容、抽水发电、黑启动电源预留水量和旋转备用等约束,建立1天96个时段的混合整数规划模型,分析了抽水蓄能电站配合风电场对综合效益和电网稳定性的影响。算例分析表明,抽水蓄能电站配合风电场联合运行可以提高风电场的效益并减少弃风,起到调峰填谷的作用,并降低电力系统调度计划的不确定性。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

考虑调峰效益和电量效益的风蓄联合运行优化模型及算法

大规模具有随机性、波动性和反调峰特性的风电接入电力系统后,给电力系统的运行调度带来了很大的挑战。抽水蓄能电站具有快速启动带负荷、调峰能力强等良好的运行特性,让抽水蓄能电站配合风电出力将有利于降低风电并网对电力系统的影响,提高风电利用率及电力系统运行的技术经济性。以最大化风蓄联合运行的调峰效益及电量效益为目标建立了风蓄联合运行优化模型,并研究了求解所建立的多目标优化模型的启发式算法。通过算例验证了所建模型及方法的有效性及实用性。     

抽水蓄能电站与风电的联合优化运行建模及应用分析

抽水蓄能电站具有优良的调峰填谷能力,能够有效提高电网消纳风电的能力.基于蒙西电网和呼和浩特抽水蓄能电站的实际数据,对抽水蓄能电站与大规模并网风电联合优化运行进行了模拟和研究.考虑风电的间歇性和波动性,建立了抽水蓄能电站与风电联合运行的优化模型.然后分别利用供热期和非供热期的系统数据,对蒙西电网中呼和浩特抽水蓄能电站与风电的联合运行进行了模拟,验证了模型的有效性,并说明了抽水蓄能电站与大规模并网风电联合运行的可行性以及带来的显著效益:供热期存在弃风时,抽水蓄能电站充分发挥调峰填谷的能力以减少弃风;非供热期弃风不明显时,抽水蓄能电站主要为风电提供备用,并平衡风电出力波动.     

考虑输出波动的风电-抽蓄联合日前优化运行

基于风电场及抽水蓄能电站的运行特性,建立了考虑输出波动的风电-抽水蓄能联合优化运行的模型。以风电-抽水蓄能联合体输出功率最平滑为目标,引入上水库库容日循环约束和抽水蓄能机组最大启停次数约束。基于风电场4种典型风电参数设计了算例系统,采用改进的粒子群算法进行优化求解,仿真结果表明:风电场与抽水蓄能电站联合运行不但能够降低风电波动性对电网运行的影响,提高电网消纳风电的能力,而且还能够对联合输出功率起到平滑作用。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

风电-光伏-抽水蓄能联合优化运行模型建立与应用

风电、光伏发电出力具有随机波动性,与电力系统用电负荷特性呈现较大差异,对电网调峰能力提出较高要求。抽水蓄能电站运行灵活,启停速度快,配合风电、光伏采取合理的运行方式可以有效缓解系统调峰压力,提高系统对风电、光伏的消纳能力。以风电-光伏-抽水蓄能联合出力曲线跟随系统负荷特性曲线为目标,以抽水蓄能机组发电与抽水工况下的出力特性、上下水库库容、电力电量平衡为约束条件,建立了风电-光伏-抽水蓄能电站联合优化运行模型。对河北省丰宁抽蓄电站调节风光出力的案例进行分析,对风光出力在常规情景与极端情景分别进行了模拟,验证了模型的有效性。     

基于改进细菌群体趋药性算法的风-蓄-火联合调度

具有随机性与波动性的风电直接接入电网后,给电网的调度运行带来很大的风险。针对风电出力的随机性,结合抽水蓄能电站削峰填谷特点,利用风电场景模拟风电出力波动,编制日前发电计划,引入时前调度模型修正各机组出力,建立了含风-蓄-火联合系统的优化调度模型,并利用改进的细菌群体趋药性算法求解该模型。用IEEE-10机组标准算例进行仿真,仿真结果验证了所建调度优化模型的合理性及算法的有效性,模型可供制定含风电和抽水蓄能的电力系统发电调度方案时参考。     

利用风蓄联合削峰的电力系统经济调度

风电出力具有波动性和反调峰特性,大规模风电接入电网间接拉大了负荷的峰谷差,使火电机组频繁启停,系统运行成本增大。抽水蓄能电站因其良好的储能能力以及调度的高度灵活性往往作为系统的调峰电源。将二者结合,提出了风蓄联合系统削峰的调度策略,利用抽水蓄能的储能环节将风电出力时空平移,使原本波动无序的风电成为稳定可调度的电源,具备削峰填谷的能力,平滑净负荷曲线。建模引入最大化风蓄联合出力的目标函数,不仅减少了火电出力的燃煤耗费,而且避免了弃风的遗憾,充分发挥了风蓄节能环保的优势。算例分析验证了所提模型的可行性和有效性。     

风电和抽水蓄能联合送出时大型风电最优入网规模研究

风电与抽水蓄能电站联合运行有利于减少弃风电量,降低风电波动对电网运行产生的不利影响。从经济效益和运行效益两个角度出发,计及风蓄联合系统(wind power and pumped hydro storage,WP-PHS)接入电网的输电极限约束,构建了以风蓄联合系统经济效益和风蓄联合系统送出功率平稳为优化目标的大型风电和抽水蓄能电站协调的多目标优化模型。基于上述模型设计了风电入网最优规模计算方法,该方法通过对不同风电规模下各优化目标的比较来获得风电最优入网规模。应用上述方法对某大型风电基地和抽水蓄能电站进行仿真分析,结果表明,风电最优入网规模的确定有助于降低弃风电量,减少风电的盲目装机,提高风电运行的安全性和经济性。     

风-光-蓄联合系统日内日间优化调度研究

随着新能源发电装机容量的持续增长,大规模的风电、光伏并入电力系统,但由于风电、光伏受自然因素等影响,其出力呈现出较大的波动性。为解决大规模风光并网给电力系统造成的波动,考虑为系统配置运行灵活的抽水蓄能电站,配合系统出力,建立了以系统出力特性与系统负荷特性吻合、效益最大化的模型,采用遗传算法分别对系统日内、日间及日内日间结合的联合优化调度计算。算例验证了模型的有效性,风-光-蓄联合系统进行优化调度可有效避免弃风现象,使得系统效益得到大幅提升。     

基于改进粒子群算法的风储联合系统多目标协同调度

为了平滑风电场输出功率的波动,提高风能的利用率,建立了以最小化风电出力波动和最大化风电场发电效益为优化目标的风储联合系统多目标调度模型。提出了基于虚拟理想粒子的多目标改进粒子群算法(particle swam optimization algorithm,PSO),并用该算法对模型进行了求解。算例仿真结果表明,所提方法可以有效平抑风电场输出功率的波动和提高联合系统的发电效益。     

基于半绝对离差风险的联合经济调度

在含风电场的经济调度中,风电的不确定性将引起运行成本的不确定,给经济调度决策过程带来风险,即运行成本风险。为考虑风电的不确定性,并进行运行成本风险管理,文中通过一组风电出力场景及其发生概率来描述风电出力,结合投资组合管理中的均值—半绝对离差(mean lowersemi-absolute deviation,MLSAD)模型,提出一种利用半绝对离差计量运行成本风险的经济调度模型,以同时考虑运行成本的期望和风险。此外,抽水蓄能机组以其快速响应的特点成为平衡风电的有力手段,文中考虑风电、火电、抽水蓄能电站的联合经济调度。算例表明,提出的模型能够反映联合经济调度的本质特征,能够转化为简单形式和快速求解,能够考虑电力运行者的风险偏好,并较好地权衡运行成本的期望和风险。     

基于混合储能系统的风电场调度策略

分析了风电机组出力的波动特性,提出利用储能装置使风电场参与电网调度的方法。按照风场出力频谱特性设置低通滤波器,将风电有功出力分解为高频出力和低频出力;并分别采用快速响应型和大容量型储能装置平抑风电中的高频波动和低频波动,使联合系统出力跟踪上发电计划,从而完成调度任务。针对高频、低频波动的不同处理方式,建立了高频、低频波动联合调度模型和高频、低频波动各自独立调度模型。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。所提方法适用于风况稳定的风电场,也可用于评估已投入运行的风电场。     

风蓄火联合运行电力系统动态经济优化调度

针对风电的波动性和反调峰特性,为减少火电系统调峰压力,考虑到抽水蓄能机组启停迅速、工况转化灵活等良好的运行特性,建立风电-抽水蓄能电站-火电站联合调度模型。以充分利用清洁能源、降低系统运行成本和火电机组平稳运行为目标建立多目标优化调度模型,充分发挥抽水蓄能机组在电力系统中的调节作用。以避免系统容量冗余、避免火电机组频繁启停和低负荷运行为原则,确定火电机组调度台数。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例分析,研究抽水蓄能机组的运行效益及联合调度时抽水蓄能机组的调度运行规律和各类机组间的配合运行特点,计算结果表明模型能够为充分利用风电提供良好的调度运行策略,具有一定的实用性。     

计及风电输出相依结构和柔性负荷激励/补偿机制的随机调度策略

同一地区风电场出力之间存在相关性,构建基于相关性的风电联合出力概率密度公式有利于提高分析的准确性。采用Gumbel-Copula函数描述风电场出力相依结构,建立了多风电场联合出力模型。在此基础上,在含风力发电的调度体系中引入柔性负荷作为调峰资源,以总运行费用、温室气体和污染气体排放、系统运行风险最小为目标,提出计及风电输出相依结构和柔性负荷调峰的随机调度方法。该方法体现出风电功率内在联系的同时,很好地利用柔性负荷的潜在调峰效益。模型中对风电功率随机性采用机会约束处理,经过抽样平均近似后,将随机模型转化为确定性模型求解。算例分析表明,采用的调度策略能够使系统运行于高效的负载水平,在兼顾经济效益和环境效益的同时,促进系统对风电的消纳。     

计及风电输出相依结构和柔性负荷激励/补偿机制的随机调度策略EI北大核心CSCD

同一地区风电场出力之间存在相关性,构建基于相关性的风电联合出力概率密度公式有利于提高分析的准确性。采用Gumbel-Copula函数描述风电场出力相依结构,建立了多风电场联合出力模型。在此基础上,在含风力发电的调度体系中引入柔性负荷作为调峰资源,以总运行费用、温室气体和污染气体排放、系统运行风险最小为目标,提出计及风电输出相依结构和柔性负荷调峰的随机调度方法。该方法体现出风电功率内在联系的同时,很好地利用柔性负荷的潜在调峰效益。模型中对风电功率随机性采用机会约束处理,经过抽样平均近似后,将随机模型转化为确定性模型求解。算例分析表明,采用的调度策略能够使系统运行于高效的负载水平,在兼顾经济效益和环境效益的同时,促进系统对风电的消纳。     

电力现货市场环境下抽水蓄能日出力曲线优化模型

在我国电力现货市场的背景下,抽水蓄能电站以经验型调度为主的调度方式无法实现与火电机组的高效协调运行,由此造成社会效益损失,针对这一问题,设计了抽水蓄能电站日前和实时出力曲线优化模型。该模型基于负荷预测和发电报价,以全社会发电成本最小为目标,综合考虑抽水蓄能电站的调节能力及运行约束。新的调度模型能够更好地发挥抽水蓄能电站提供备用及削峰填谷的作用,增加整个社会的经济效益。IEEE 30节点算例验证了该调度模型的优势。     

风电-储能联合日运行优化调度模型

以风电-储能联合运行的总收益最大为目标,建立了考虑联合出力惩罚约束的风电-储能联合日运行优化调度模型。通过引入辅助的连续变量和0-1变量及相关约束,将联合运行优化问题转化为混合整数线性规划问题,最后通过调用GAMS软件中的CPLEX对模型进行求解。并分别分析了不同场景下的风电场独立运行和风-储联合系统运行的经济性。算例结果表明,风电场和储能装置联合运行可降低风电出力波动对系统运行的影响,具有较好的经济性,同时验证了所建模型的合理性及方法的有效性。