基于"共享储能–需求侧资源"联合跟踪可再生能源发电曲线的市场化消纳模式

可再生能源发电出力波动性大给电力系统运行带来了诸多挑战,这也直接影响了可再生能源电力的消纳。鉴于此,提出了一种考虑"共享储能–需求侧资源"联合跟踪可再生能源发电曲线的市场化消纳模式。首先梳理了用户参与该交易的全过程步骤,然后以用户的净收益最大化为目标函数建立了混合整数线性规划模型,最后通过实际算例验证了该模式优于仅考虑"共享储能"模式、峰谷分时电价需求响应模式。所提出的联合跟踪模式增强了用户利用自身需求侧资源和共享式的储能设备提高其对可再生能源电力的消纳能力,为进一步探索"源网荷储一体化"提供了一定思路。     

数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的建模和变温控制

随着数据中心的广泛部署,解决其高能耗问题正成为一大技术挑战。为降低数据中心用能成本和缓解环境污染问题,利用可再生能源为数据中心供电正成为关注热点。然而,由于可再生能源的随机性和波动性,数据中心对其消纳率低下。在考虑可再生能源随机波动特征和数据中心制冷系统负荷可控特征的前提下,提出一种面向数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的变温控制策略。通过数据中心制冷功耗与可再生能源发电即时匹配,使制冷量随可再生能源出力而变化,发挥数据中心机房热惯性对温度变化的衰减和延迟作用,确保在制冷量波动的情况下数据中心维持在安全运行温度。搭建了数据中心能耗模型和温度动态响应模型,并提出了适用于评价数据中心可再生能源利用率的新型能效指标,验证了所提变温控制策略能够大幅提高可再生能源利用率并降低市电消耗。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

主动配电网的6个主动与技术实现

提出了主动配电网(active distribution networks,ADN)的6个主动,即电网公司侧的主动规划、主动管理、主动控制与主动服务及用户侧的主动响应和分布式可再生能源发电侧的主动参与。在电网公司侧,强调对分布式可再生能源进行主动规划、对分布式发电进行主动管理和控制、对上级电网和用户提供主动服务。电网公司的主动规划、主动管理和主动控制可以在确保电网安全稳定运行的条件下,增强对分布式可再生能源发电的消纳能力;主动服务可以为配电网创新商业模式、扩展业务领域提供新的机遇。在用户侧,强调广大用户在力所能及的范围内,承担节能减排的责任,积极响应各种不同形式的需求侧激励措施。在分布式可再生能源发电侧,应充分考虑分布式发电机组对电网的影响,强调发电机组应积极采用有功功率控制和无功电压调节技术,主动参与电网的调度运行。基于上述分析讨论了主动配电网的技术实现,包括规划运行一体化的规划技术、充分考虑高渗透率光伏发电接入的运行控制技术、鼓励用户积极参与节能减排的需求侧响应技术和分布式可再生能源的功率控制技术。     

碳交易机制下计及用电行为的虚拟电厂经济调度模型

虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP)能够聚合发电侧的分布式能源以提高可再生能源消纳程度。由于可再生能源出力的不确定且成本缺乏竞争力,虚拟电厂在运营过程中往往存在弃风弃光现象。建立了一种碳交易机制下计及用电行为的虚拟电厂经济调度模型,使可再生能源能参与到碳交易中,并促进用户侧与发电侧的协同。针对该模型的双层性、非线性和半连续性,提出了一种综合线性逼近、KKT条件和透视变换理论的重构方法,将其转化为单层整数二阶锥模型实现求解。算例表明,促进可再生能源消纳有助于提高虚拟电厂的减排效益。同时,碳交易机制具有提高可再生能源消纳总量的能力,用户的响应则具有改善风能利用分布的能力,而采用合适的电价机制能够进一步发挥二者之间的协同效益。     

计及灵活性负荷资源需求响应和不确定性的楼宇微网调度双层优化模型

针对含分布式发电资源和灵活负荷资源的楼宇微网消纳可再生能源的问题,以电动汽车为灵活性资源,构建了计及需求响应和充放电不确定性的楼宇微网调度优化模型。首先,构建了灵活性负荷资源的电价型需求响应模型和激励型需求响应模型;其次,将电动汽车视为产消一体者,分别采用马尔科夫链和信息间隙决策理论(information gap decision theory, IGDT)处理充放电不确定性;最后,以净收益最大化、光伏消纳最大化、用户满意度最大化、二氧化碳排放量最小化构建确定型楼宇微网调度优化模型。通过算例分析验证了所构建优化模型的有效性,该模型不仅提高了系统的清洁能源消纳率,减少了二氧化碳排放量,还能够为用户带来一定的收益,挖掘灵活性负荷资源参与微网调度的潜力,最终实现供用双方的效益双赢。     

基于博弈理论的微电网电碳联动多边交易优化方法研究

基于目前已有电力交易市场及碳交易市场背景,寻求用户自备电厂与风电发电企业交易双方利益最大化及 促进风电消纳的微电网日前经济调度方法.针对高比例DG 接入的微电网存在调峰难度大、分布式能源消纳难的问 题,提出用户自备电厂发电权的交易机制,传统能源电厂获取发电权和碳排放权交易的收益,新能源发电商获得发电 盈利的收益,引导优质的新能源发电容量置换老旧的传统能源容量,提升发电的经济性及环保性;同时,建立新能 源＋独立用户直接交易模型,引导用户侧资源参与新能源消纳,用户在交易过程中获取消纳新能源的收益,新能源发 电商通过支付用户响应成本获取发电额度,提升发电收益.算例结果表明,在用户侧和清洁能源端开展发电权交易对 于风电消纳具有较高的经济性和可行性.     

考虑需求响应的风光热联合出力优化调度

目前,以风力、光伏为代表的可再生能源发展迅速,但受电网调节能力弱、需求侧资源未充分利用等因素的影响,出现严重的弃风弃光现象。首先,在风光电站与光热电站联合并网的基础上,采用电加热装置将未消纳的风电与光电转换为热能储存于光热电站的储热系统中,构建风光热联合发电系统模型;其次,引入激励型需求响应,按用户响应时段的不同进行区分,采用基于用户响应量差异的阶梯型激励机制,建立考虑激励型需求响应的风光热联合出力调度模型,实现源荷协调调度;最后,调用Cplex求解器,以系统综合成本最优为目标进行日前调度优化,对比分析了不同模型调度结果,验证了所提模型在提升系统风光消纳能力和降低系统综合成本方面均具有有效性。     

碳-绿色证书交易机制下考虑回收P2G余热和需求响应的PIES优化调度

为进一步促进园区级综合能源系统(park integrated energy system, PIES)的可再生能源消纳和碳减排,优化园区级综合能源系统的运行总成本,提出一种碳-绿色证书交易机制下考虑回收电转气(power to gas, P2G)余热和需求响应的园区级综合能源系统优化调度模型。首先,考虑阶梯式碳交易机制和绿色证书交易制度,以促进可再生能源的消纳和碳减排。其次,引入回收余热的电转气设备,优化电-热-气耦合关系来提高系统消纳可再生能源和碳减排水平。然后,建立含可削减、转移、替代负荷的需求侧响应模型,指导用户的用能方式由高能耗、高污染向低碳、可持续转变。最后,以购能成本、弃风惩罚成本、需求响应补偿成本、阶梯式碳交易成本、绿色证书交易收益之和最小为目标,构建PIES优化调度模型。算例结果表明,该模型可以有效促进可再生能源消纳和碳减排并降低系统运行成本。     

可再生能源发电并网关键技术的研究现状与趋势分析

在总结我国可再生能源发展形势的基础上,论述了风电、太阳能发电等间歇性可再生电源的并网消纳对电网安全运行和电能传输质量所产生的影响.可再生能源发展的关键在于并网消纳,涉及发电、输电、配电、运行、调度等电力生产的多个环节,从并网方式、控制技术、输电技术、调度技术等角度分别总结了相关技术发展现状及应用情况.并网友好、控制智能、输电可靠、多能互补是未来可再生能源发电并网关键技术的主要发展方向.     

高比例可再生能源电力系统中计及灵活调节产品的实时调度

并网运行的间歇性可再生能源发电（intermittent renewable energy generation, IREG）出力的波动性和不确定性对电力系统运行灵活性提出了更高的要求,系统灵活性匮乏时有可能导致切负荷和/或弃风弃光等问题。在此背景下,灵活调节产品（flexible ramping product, FRP）的概念应运而生并逐步引起广泛关注。FRP为电力系统消纳IREG提供了一种新思路。文章首先概述了电力系统灵活性的定义、特点与灵活性资源的获取问题。接着,提出了针对发电机组与需求响应（demand response, DR）资源提供FRP情形下的电力系统实时调度模型。该调度模型可容纳不同类型的需求响应资源,并考虑了未来时段机组的启停约束以及上行爬坡/下行滑坡速率约束。之后,基于负荷水平和IREG出力水平的预测值,采用拉丁超立方抽样获得多个相应的不同实际值的运行场景,并通过对实际调度过程的仿真来评价所获得的调度方案。最后,采用算例系统说明了FRP在提升系统灵活性以及消纳IREG方面的作用,以及不同因素对系统运行灵活性的影响。     

促进可再生能源电力接纳的技术与实践

我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家,可再生能源电力接纳问题日益突出,寻求该问题的解决方案将是"十三五"期间的重大任务。为此,该文从电力系统整体出发,分别从电网侧、发电侧及用户侧,梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状,总结了其技术特征与国内外实践经验,为我国"十三五"期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧,特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带,实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系;在发电侧,常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变;在用户侧,可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。     

考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度

在电—热综合能源系统中,利用电力、热力系统的互补特性可提高系统运行的灵活性,从而提升系统消纳可再生能源的能力。电力系统和热力系统通过热电联产、电制热等发生耦合,文中考虑了热力系统中供热管道传输时间延迟和热损失等热动态特性,以及用户供热需求的柔性,建立了考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度模型。算例1以IEEE 39节点电网和26节点热网耦合系统为例进行分析,结果显示所提模型可以通过能量时间平移,优化匹配电—热综合能源系统的源、网、荷,促进可再生能源高比例消纳;算例2则以海宁市尖山新区为例,分析了含高渗透率可再生能源系统中以集中供热拓展能源终端消费的效果。     

热电联产型微网系统的优化调度研究

热电联产型微网以分布式电源为基础,在充分利用可再生能源的同时,统一解决了用户的电能与热能需求问题,实现了能源的梯级利用。采用随机模拟技术模拟了风电功率及电负荷需求的随机性,建立了集中控制模式下的孤网系统运行成本最低、供电可靠性最高和综合效益最高的多目标优化调度模型,并提出了优化调度策略。以一个热电联产型微网为例,运用遗传算法优化了各微电源的出力。优化结果验证了本文所提模型和策略的有效性。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度需求响应资源优化调度

为了解决微电网自身分布式能源就地消纳及参与上层电网需求响应的功率调度问题,提出一种微电网多时间尺度需求响应资源优化调度方法。建立了微电网多时间尺度需求响应调度框架,结合微电网的运行成本和需求响应补偿收益建立了日前最优经济调度模型;为了校正可再生能源和负荷的预测偏差,基于模型预测控制(MPC)方法建立了以联络线功率偏差和储能荷电状态(SOC)偏差最小为目标的日内滚动优化调度模型,通过引入可调容量比例因子考虑了微电网联络线功率的调节能力,保证微电网在消纳可再生能源的同时具备一定的可调容量;以实际微电网示范工程为例分析验证了所提方法的有效性和可行性,实验结果表明所提框架可使微电网有效地参与短时需求响应市场。     

基于MPC的柔性负荷与储能系统超短期调控策略*

为解决风机、光伏出力不确定性导致的弃风、弃光问题,提出一种超短期时间尺度内基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的负荷调控策略。通过对柔性可调负荷与储能系统的超短期调控,对风电、光伏不确定性出力进行快速响应,减少风电、光伏大幅骤变时的弃风、弃光。所提出的基于MPC超短期调控策略以风电、光伏纳入比例最高为优化目标,并在考虑系统可靠性与储能系统寿命的基础上增加柔性负荷可调量的约束,以保证用户舒适度。以某工业园区为研究对象,通过推导目标函数以及约束条件的状态方程并应用动态矩阵控制算法对MPC最优目标进行求解。结果表明:与未采用超短期调控方法相比,采用超短期调控策略时可再生能源消纳比例提高了5. 37%,验证了所提出调控策略的有效性。     

基于系统灵活性的日前高比例可再生能源消纳分析

可再生能源的并网容量逐年扩大,高比例可再生能源接入系统后将对电力系统的运行稳定性带来挑战,故应研究高比例可再生能源并网后的优化调度方法。首先分析了系统的灵活性资源调用成本,其次构建了考虑灵活性资源响应的可再生能源消纳动态优化调度模型,并采用动态最优潮流算法求解,通过考虑源-网-荷-储等多种灵活性资源,研究高比例可再生能源并网后的系统调度运行情况。最后,通过IEEE 39 节点系统对提出的优化调度方法进行了验证和测算。算例结果表明通过电力系统中的灵活性资源响应,可以提高可再生能源的消纳电量,并降低系统的失负荷风险,提高电力系统的安全运行水平。     

考虑联合热电需求响应与高比例新能源消纳的多能源园区日前经济调度

在由风机、光伏电池、燃气轮机、热电联产机组、电锅炉、储气设备、储热设备以及电、热负荷构成的热电联供园区系统的基础上,提出考虑联合热电需求响应的多能源园区日前经济调度模型,进一步提高可再生能源渗透率。仿真结果说明了电转气、电转热、储气、储热设备以及联合热电需求响应对高比例新能源的消纳能力及园区经济效益的提升。     

基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的“三北”地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。     

市场机制下智能电网调度控制系统调度计划应用模型及分析

智能电网调度控制系统调度计划的设计开发具有前瞻性,能够适应三公调度、节能调度、市场机制等不同模式。针对当前电力市场化改革的快速发展情况,文中给出了市场机制下智能电网调度控制系统在日前市场、日内实时市场、辅助服务、安全校核、新能源消纳、联络线优化等环节的具体应用模型及其分析,并进一步提出新形势下的发展思路。