高比例新能源并网含抽蓄的联合系统变时段日前调度

为提高高比例新能源并网电力系统中火电机组的平稳运行,提出含抽蓄联合系统变时段日前调度策略。首先,根据抽蓄机组的最优调节区间进行净负荷频谱分析,得到其频域下的波动性质;其次,将波动量与高频分量的模糊熵共同作为评价指标,划分为不同调度模式;再次,以系统总成本最小为目标,建立考虑抽蓄最优调节的变时段日前调度模型,确定调度计划;最后,通过算例分析验证所提策略的有效性。

基于联邦强化学习的社区共享储能日前调度

社区家庭共享大容量储能设备,实现低储高发套利和家庭需求的时空转移,在分时电价下具有广阔的应用前景。然而,传统储能调度方法难以应对动态变化的储能调度环境。储能调度涉及家庭详细的能源消耗数据,泄露家庭作息习惯、人口数量等隐私信息的风险也不可忽视。为此,采用深度近端策略优化(deep proximal policy optimization,DPPO)强化学习方法,设计了考虑社区实时负荷、分时电价和储能老化的社区共享储能日前调度模型。考虑社区之间的隐私保护需求和数据壁垒问题,进一步提出隐私保护的联邦强化社区共享储能调度模型。该模型通过交互本地与全局DPPO模型梯度等参数信息,保护社区数据隐私。最后,仿真实验表明,所提方法在成本节约以及隐私保护方面具有优势。

考虑需求响应的小型堆热电综合能源系统日前调度

核供热具有清洁低碳、高效可靠等优点,特别是一体化小型堆供热-发电综合能源系统具有热电逆向耦合特性,合理利用这一特性有助于提高系统经济性,促进风电消纳。考虑需求响应是实现综合能源系统经济高效运行的重要途径。基于SMR控制回路阐述其运行过程中存在的热电逆向耦合特性,根据电力负荷价格弹性响应模型推导建立需求响应模型。以系统运行成本最小为目标,建立SMR热电综合能源系统日前优化调度模型,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后划分不同供能场景进行仿真,计算结果表明,需求响应模型可以准确描述电价对多能用户的影响,为系统运营商提供更为合理的调度方案,考虑需求响应的SMR热电综合能源系统日前调度模型在提高系统的经济效益和综合能效方面优势显著。

计及旋转备用要求的抽水蓄能电站日前调度研究

抽水蓄能电站具有灵活的调峰、调频、调相和事故备用等作用,可以平抑电网新能源出力波动和促进新能源消纳,提升电网安全稳定运行水平。然而,在现阶段两部制电价下,抽水蓄能电站在电网中旋转备用价值没有得到充分的体现。以风电-光伏-抽水蓄能电站互补为背景,构建了考虑旋转备用要求的抽水蓄能电站日前调度模型,以电站运行效益最大和电网其他电源出力峰谷差最小为目标,通过权重法将其转化为单目标优化问题求解,并进一步分析比较现状两部制电价和峰谷电价对抽水蓄能电站调度策略与收益影响。算例结果表明:考虑旋转备用要求可以显著提升抽水蓄能电站运行收益,并且调度目标对电站运行方式影响显著。模型与方法可用于制订抽水蓄能电站日前调度计划。

计及源端不确定性的综合能源日前调度方法研究

可再生能源出力的多重不确定性对系统安全、经济运行的影响,已成为以风、光为主体的高比例可再生能源综合能源系统亟须解决的问题。在构建的日前调度模型基础上,基于可再生能源发电功率概率预测模型,以其预测置信度为决策变量,引入经济性、风电机组及光伏机组发电功率越限惩罚三个评价指标,提出一种外层为多目标优化、内层为两阶段鲁棒优化的日前调度方法。仿真结果表明:通过对可再生能源发电功率概率预测模型置信度的寻优,可以得到兼顾鲁棒性和经济性的日前调度计划。该方法可充分考虑可再生能源多重不确定性对日前调度计划的影响,为含高比例可再生能源的综合能源系统的安全、高效运行提供指导。

考虑碳排放交易的日前调度双阶段鲁棒优化模型

在应对风荷不确定因素影响的同时,如何在日前调度中实现电网的低碳经济运行,是当代电力系统面临的重要挑战。该文提出利用双阶段鲁棒优化模型应对风荷不确定因素,并利用碳交易机制平衡电网的经济性与环保性。同时为了响应政府的碳减排目标,提出碳配额交易量约束,并基于双阶段鲁棒优化模型对碳配额额度上下限进行求解。算法上,基于列和约束生成算法对模型进行求解,将主模型线性化为混合整数线性规划（mixedintegerlinear programming,MILP）模型,将子模型基于时间解耦后求解,提高计算效率。以IEEE118节点为算例并采用GAMS/CPLEX编程求解,分析低碳调度模型、碳配额交易量、碳交易价格以及不确定量对调度结果的影响,验证了提出模型的有效性。

计及可转移负荷的含风电场日前调度模型

风电的高渗透率给电力系统运行带来了一系列复杂的问题,需求响应(DemandResponse,DR)项目的实施成为应对这些问题的有效途径。为此,对可转移负荷的特性进行了研究,构建了可转移负荷的模型,并将其融入到含风电场的日前调度中,以提高调度的灵活性。在研究可转移负荷特性的基础上,综合考虑用户参与DR项目的水平对风电利用率和系统运行的影响,以火电机组运行成本、环境成本以及激励成本总和最小为目标函数,建立日前调度优化模型,并用商业软件CPLEX对模型进行求解。算例分析结果表明,激励用户转移负荷的DR能够降低系统运行成本,减少火电机组污染气体排放,改善负荷曲线,提高风电利用率。

基于风险约束的风电和水电联合日前调度优化模型

为解决风电随机性对电力系统稳定运行的影响,引入梯级水电机组为风电机组提供调峰备用,构建了考虑风险约束的风电和水电联合日前调度优化模型。首先,分别构建了梯级水电机组输出功率模型、风电机组输出功率模型,以系统调度净收益期望值最大化作为目标函数,综合考虑风水电协调约束、系统功率平衡约束,构建了风水电联合调度模型。进一步,为了考虑风电不确定性给系统带来的风险因素,建立了计及风险约束的风水电联合随机优化调度模型,并采用启发式算法对模型进行线性化处理。最后,选择3个风力发电场和2个流域的7个水力发电厂组成仿真系统,对风水电联合调度优化进行算例仿真模拟。结果表明:所提出的水风电联合运行策略可以用来促进风力发电,最大化系统运营期望收益的同时最小化系统运营风险,因此,在进行风电和水电联合调度时应综合考虑内部和外部不确定性因素,以获得能够兼顾运营收益和风险的最优解。

考虑电解水与甲烷化运行特性的电转气系统日前调度方法

电转气(P2G)系统通过直接利用新能源盈余电量合成天然气缓解弃风、弃光问题。现有忽略P2G系统内部的电解水环节和甲烷化环节运行状态的调度结果与实际情况偏差较大。为解决该问题,提出一种精细化的P2G系统日前调度方法。电解水模型考虑了产氢流量与耗电功率的非线性关系,甲烷化模型计及了启停过程多状态转换耗时耗能特性,调度模型还体现了储氢装置在电解水与甲烷化环节间的调节作用。考虑电解水与甲烷化运行特性的日前调度方法能够有效反映P2G系统的实际运行情况,实现对P2G系统的高效利用。仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于多进程并行计算的日前调度计划安全校核技术

采用计算机集群的多进程并行计算技术解决日前调度计划96时段静态安全校核。通过计算机集群中管理进程和计算进程的协同工作,实现计算进程对96时段计算资源的优化并行计算。多个实际电网算例的测试结果表明,基于多进程并行计算的日前调度计划安全校核技术可以有效地提高计算速度,在实际工程应用中有重要意义。

风电/水电聚合虚拟发电厂的日前调度策略

为充分利用风电等清洁能源,中国西部地区出现了间歇性电源分散式接入高压配网的新形式。为有效管理风电/水电富集区域电网,结合两部制电价提出了虚拟发电厂-外部电网交互策略,以量化风电/水电富集区对外的容量和电量特性;基于区间分析法,量化分析了风电、负荷和来水区间不确定性对虚拟发电厂运行的影响,提出了虚拟发电厂的日前运行策略。最后,结合实际电网算例,验证了调度策略的有效性:在保证计算精度的同时,显著减低了计算的难度;并说明了电价机制和预测技术对虚拟发电厂运行的影响。

考虑随机性的微电网日前调度与储能优化模型

针对微电网中可再生能源发电的随机性,以运行成本最小为优化目标,建立了微电网日前调度和储能优化的调度模型。首先,分别对传统发电机组和储能系统建立了确定性模型,并对可再生能源发电机组建立随机模型。然后,考虑到可再生能源发电机组的线性成本函数和传统发电机组的二次成本函数,并结合功率平衡和功率交换限制等约束条件建立了优化模型。通过不同成本函数的可再生能源发电机组和传统发电机进行了仿真。结果表明,该模型可以获得最优调度结果,同时实现储能电池的最优储能。

计及蓄电池储能寿命影响的微电网日前调度优化

蓄电池储能是进行微电网日前调度需要综合考虑的重要单元。为了充分发挥蓄电池储能平抑可再生能源波动、调节系统峰谷差及减小系统备用的功能,需要综合考虑其剩余容量、充放电功率及充放电次数对蓄电池寿命的影响。文中通过推导得出了反应蓄电池每一次放电损耗的数学模型,并对其进行了适当简化,通过权重因子将其引入到日前调度优化的目标函数中;针对蓄电池储能约束条件时间上耦合的特点,文中将基于拉格朗日松弛和内点法的动态规划方法应用于模型求解;通过算例分析,表明了所述方法对微电网日前调度具有良好的优化效果。

计及不确定性需求响应的日前调度计划模型

为增强需求侧资源参与日前调度计划的效果,针对不同类型需求侧资源的响应机理进行精细化描述,分别构建了分时电价(time-of-use,TOU)的不确定响应机理模型和考虑时间响应特性的可中断负荷(interruptible load,IL)机理模型。考虑不确定性的影响,采用模糊参量对TOU实施背景下的日前负荷进行拟合,并将IL作为虚拟机组融入日前调度计划,由此构建基于模糊机会约束的日前调度计划模型。根据不确定规划理论将可信性机会约束转化为清晰等价类,结合混合整数规划方法进行求解。通过算例分析了TOU和IL在日前调度计划编制中发挥的效果,并验证了用户响应不确定性对日前调度计划的影响。

基于日前调度时段组合的联络线功率可行域分析

借助联络线可用传输容量(available transfer capability,ATC)来评估跨区电网的通道传输能力,可能导致据此得到的联络线计划与子区域的运行条件不匹配或引起额外的再调度成本。提出了一种基于广域和邻域时段组合的联络线功率可行域分析方法,可以更好地适应日前调度的场景需求。首先,借助多面体投影理论分析了时段耦合关系对可行域计算的影响,并提出应对思路。然后,针对日前调度跨时段耦合的特点,设计了广域和邻域时段组合的策略并构造可行域模型,兼顾时段跨度较大的耦合约束以及相邻时段的耦合约束的影响,将广域和邻域时段可行域的计算结果合成得到日前调度各时段的联络线功率可行域。最后,基于118节点系统比对了不同方法计算可行域结果的差异,并分析了广域、邻域组合策略的互补作用;以与118节点系统互联的39节点系统为例,分析了联络线功率可行域对子区域调度计划的影响,由此验证了所提方法的有效性。

计及共享全电船舶参与的海岛电网日前调度研究

针对远洋海岛呈现源荷空间逆向分布的特征,提出一种计及共享全电船舶(shared electric vessel,SEV)参与的海岛电网日前调度策略。首先,提出SEV概念,利用电动旅游班船的闲置储能的共享化,实现岛际能量的转移。进而,根据SEV的时空转移特性,建立了精确的SEV模型。在此基础上,以系统运行成本最小为目标,构建了计及SEV参与的海岛电网日前调度模型,并通过Shapley值法对运营利益在SEV方和海岛电网方进行合理分配。仿真结果表明,基于SEV的远洋海岛能量供给系统在兼顾客运需求的同时实现灵活的新能源消纳和负荷支撑,通过"共享"实现"双赢"。

计及需求响应电量约束的日前调度策略

由于风电出力的不确定性对电网的安全稳定具有重要影响,在电力系统调度中考虑需求响应,可以提高系统对风电的消纳能力,保证系统运行稳定性。本文将需求侧资源融入到优化调度模型中,以经济性最优为目标,在发电总成本函数中加入调用负荷成本,在此基础上增加考虑需求侧可控负荷的电量约束条件以提高调度运行的可靠性。采用混合整数线性规划方法,建立计及需求响应电量约束的日前调度模型,并在6节点系统算例中仿真验证了该方法的有效性。

基于机会约束的主动配电网热泵日前调度模型及可解性转换

采暖热泵的大规模接入导致当地配电网需要大面积扩容改造,而采暖负荷日峰谷差大,因此设备利用率低。为了降低配电网扩容成本,提高设备利用率,需要研究有序用电策略。作为有序用电策略的重要组成环节,热泵日前调度决策面临很强的源荷预测不确定性。文中提出了一种基于机会约束的热泵日前调度模型,可以有效处理源荷不确定性。进一步将该机会约束模型转化为确定性混合整数二阶锥规划模型,可被有效求解。算例系统测试表明,该优化调度策略可在保证室内温度舒适度的前提下降低配电网和相关台区的峰谷差。

计及能量补给时刻非整的远洋海岛群微网日前调度策略

具有传输延迟特性的能量流参与电网调度时,现有的以小时计的日前调度往往直接对能量包出发/到达时间取整,导致优化结果出现较大误差,而细化日前调度时间单位后再取整,将引起优化变量剧增、求解压力显著增加。为此,该文建立适配日前调度体系的微网优化调度模型,并将其应用到远洋海岛群能量经济调度中。首先,针对基于储电船舶(electric vessel,EV)实现海岛群能量流动的设想,量化分析环境因子场对能量供给–输送–需求的综合影响。进而,考虑到EV岛际转移时间的可变特性,建立兼容差异化延迟时间的岛际能量传输模型。在此基础上,针对岛际能流传输延时的非整问题,提出适配日前调度体系的微网优化调度策略。最后,采用快速群搜索算法(fast group search optimizer,FGSO),实现优化模型的高效求解。仿真验证所提策略的合理性与可行性。

考虑出力稳定性的日前调度计划模型与方法

机组计划曲线稳定性对发电机组运行效率有较大影响，频繁的计划出力调整将大幅降低机组运行效率。为此，设计了机组计划曲线稳定性指标，通过在日前调度计划中内嵌该指标，提出了考虑机组计划曲线稳定性的日前调度计划模型，最后基于某电网实际数据构造算例，验证了所提出的分析方法有效性。