基于异质能源多时间尺度互补的动态经济调度策略

大规模新能源并网给电力系统的经济调度带来了巨大的挑战,构建互补系统联合运行可有效地提升电网对新能源的消纳能力,但是目前单一的互补系统日前调度模型没有考虑互补系统实际的互补及平抑效果。为此,提出了一种基于风光水火多时间尺度互补的动态调度策略。利用异质能源之间的互补特性将风、光、水打捆成虚拟电源(VP),并定义负荷跟踪指标表征VP对负荷的跟踪能力,使VP出力能很好地追踪负荷曲线。建立含日前24 h计划、日内4 h滚动计划以及实时15 min计划在内的多时间尺度互补协同调度模型,设置滚动修正的弃风弃光约束,使前一尺度调度计划中弃风、弃光量更大的时段在下一尺度调度计划中具有更大的弃风、弃光上调裕度,利用不断更新的预测数据,滚动修正日前调度计划,从而始终保证VP对负荷的良好追踪,实现互补效果的最大化。通过算例验证了所提调度策略能够有效地提升互补系统实际的互补和平抑效果、减轻调度压力并且降低发电费用。     

风电消纳目标下基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法

针对大规模风电基地风电消纳受阻问题,在进行风电受阻分析及高载能负荷调节特性分析的基础上,提出将高载能负荷纳入调节控制。在考虑高载能负荷调节约束的基础上,首先将具有离散可调节特性的负荷纳入日前调度计划,充分挖掘高载能负荷的电量调节能力,建立以消纳风电电量最大化为目标的荷源电量控制优化模型;其次将具有连续可调节特性的高载能负荷纳入日内功率控制,建立以消纳风电功率最大化为目标的荷源功率控制优化模型;最后提出基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法,实现荷源滚动优化控制,提高电网对风电的消纳能力,从而缓解风电消纳受阻问题。以甘肃河西电网为例的仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。     

基于MPC含分布式光伏配电网有功功率—无功功率协调控制

为应对配电网中光伏出力和负荷需求的波动性和随机性,保证系统的安全与经济运行,提出一种基于模型预测控制的含分布式光伏配电网有功功率—无功功率协调控制方法。该方法将控制过程划分为长时间尺度优化控制和短时间尺度优化控制,不同时间尺度优化控制针对各自的控制目标及控制变量分别执行单独的模型预测控制。长时间尺度优化控制基于光伏出力及负荷需求预测信息,采用多步滚动优化求解有功、无功出力,短时间尺度优化控制以长时间尺度的优化控制结果为基准值,滚动求解有功、无功出力增量。长时间尺度及短时间尺度优化控制模型均为难以求解的非凸、非线性模型,本文将模型转化为二阶锥规划问题实现求解。采用改进的IEEE 33节点配电网系统进行算例分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

计及负荷特性的配电网多时间尺度电压控制及协调修正

针对第三方光伏电源大量并入配电网的市场背景,提出了一种计及负荷特性及光伏无功成本的配电网电压协调控制方法。该方法分为日前优化和实时优化两个阶段。日前优化以网损及有载调压变压器和并联电容器组动作成本最优为目标,优化产生未来24h有载调压变压器分接头和并联电容器组动作方案;日内优化中建立了光伏电源无功输出成本模型,以网损和光伏无功成本最优为目标,通过优化光伏无功输出消除预测误差产生的影响,并增加了对日前优化的校正环节。同时,为了能在工业负荷和商业负荷占比较高的地区达到更好的优化效果,在无功优化中考虑了负荷静态电压特性,建立了考虑负荷特性的潮流计算模型,改善了优化效果。通过实例仿真表明,所提出的协调控制方法能够很好地消除预测误差对实时运行的影响,平抑电压波动,减少控制成本。     

海水淡化与电制热负荷联合消纳风电的多时间尺度调度策略

协调控制负荷侧灵活性资源消纳风电是构建新型电力系统的关键技术之一。考虑到风电预测精度随预测时间尺度缩短而提高,提出利用海水淡化、电制热等灵活性负荷消纳富余风电的多时间尺度优化调度策略。首先,分析多元协调消纳风电的电力电量平衡关系,建立海水淡化和电制热负荷的可调控支撑能力运行特性模型。其次,考虑负荷调度优势及运行边界,分析其在不同时间尺度下风电消纳调度需求的适应性,建立多时间尺度优化调度机制。在此基础上,建立日前、日内和实时优化调度模型,提出含电-水-热-储的多介质、多能源转换协调消纳风电的多时间尺度优化调度方法。最后,以中国北方某沿海城市冬季供暖期为例进行数值分析。结果表明,该方法在风电正调峰出力和反调峰出力时均表现出很强的跟随风电波动能力,能够有效提升风电利用率和运行经济性。     

新型电力系统电力电量平衡调度问题的思考

随着新能源渗透率的不断加大,电力系统的电力电量平衡特性、分析方法和应对策略都将发生重大改变。有效应对新能源出力的不确定性,保证电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳的难度显著增加。基于新能源出力预测精度与电力调度保供应、保消纳决策目标期望均随时间尺度的缩短而逐渐提高的特点,提出一种按时间尺度逐层分解、递进优化的电力电量平衡分析方法与调度优化策略。通过分层递进与目标解耦,可在新能源高占比场景中实现以电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳为目标的高效求解。以某电网的新能源高占比规划场景为例,对该系统中的电力电量平衡分析与调度策略优化问题进行年、月、周、日等各时间尺度上的全过程研究,揭示新能源高占比场景中调度机构开展电力电量平衡工作面临的新问题与新挑战,提出调节资源协同配置、发电机组检修策略调整、送受电策略调整及配套电力市场机制建设等建议措施。     

交直流静态安全域下计及时间特性直流有功调整方法

随着交直流混联系统状态及控制变量广域耦合程度不断提高,各元件时间响应特性差异巨大,系统的控制目标会因为各控制参数时间尺度的不协调而难以实现。为解决上述问题,首先,在交直流混联系统静态安全域理论基础上研究了其边界曲面线性回归拟合及二维投影的刻画方法。在考虑安全域和控制设备时间参数的基础上,提出具有时间特性的控制安全域及域内最优调整曲线的通用模型。然后,通过高压直流输电主回路参数计算得到直流输送有功和无功补偿、触发角、熄弧角以及变压器分接头等电气量的稳态关系,并依此结合计及时间特性控制安全域的刻画方法以完成直流有功控制域的表征,且在域内以整个调节时间内系统中敏感母线平均电压波动最小为优化目标给出最优调整曲线,从而保障交直流系统有功调整在时间维度上的安全性。最后,基于改造的两区四机交直流混联系统进行仿真计算,验证了理论分析的正确性与可靠性。     

基于多类型储能协同的新型电力系统调节能力建设

在构建新型电力系统背景下,新能源将大规模接入电力系统,这对系统调节能力提出了更高要求。而储能是一种优质的灵活性调节资源,对构建多时间尺度电力系统调节能力具有重要意义。分析电力系统不同时间尺度的调节需求,结合各类型储能技术特点,提出考虑多类型储能协同建设电力系统多时间尺度调节能力的建议。     

分布式电源高渗透率的微电网快速稳定控制技术研究

通过分析分布式电源高渗透率微电网的运行特性及其给配电网运行带来的影响,提出了一种基于三层控制架构设计多态多时间尺度的微电网综合稳定控制方法。从微电网电力电子设备快速稳定控制、微电网暂态稳定控制、微电网动态稳定控制、微电网稳态稳定控制四个层面构成了多态多时间尺度稳定控制的技术体系,以实现微电网内功率快速调节、扰动快速平抑、故障快速隔离、运行效率提高、稳定水平趋优等控制目标。重点研究了微电网内电力电子设备参与微电网稳定运行控制的实现方法。相关工程实践表明,该方法效果良好。     

面向多用户的多时间尺度电力套餐与家庭能量优化策略

在智能互联网环境下,居民用户参与需求响应时的不确定因素对家庭能量管理调度策略的实施效果存在较大影响。为此,提出了一种计及用户响应不确定性的多时间尺度可变电价套餐和用电策略。首先,明确多时段可变电力套餐的定义,基于价格型和激励型响应不确定性机理构建电力套餐的模型,并建立完成聚类后的多用户与电网的模型。其次,通过求解基于多用户和电网的非合作和合作博弈模型,获得最优的电价方案和日前优化计划。然后,根据需求响应信息和用户用电安排建立日内滚动优化模型,获得局部动态分时电价和日内调度计划。最后,根据用户实际响应偏差建立实时调整模型,获得动态激励和实时用电计划。以多家庭用户调度组为例进行仿真分析,通过比较不同模型优化结果,验证了考虑用户响应不确定性的电力套餐及多时间尺度协调优化的有效性。