Day-ahead Complementary Operation for a Wind-hydro-thermal System Considering Multi-dimensional Uncertainty

Along with the wide-ranging addition of wind power into power systems,multiple uncertainties are produced due to continuous changes of wind power,which in turn will affect the dispatching and operational process of the power grid.In this process,excessive pursuit of the lowest risk of wind energy may bring an apparent influence on the economic effect of the multi-energy complementary power generation system because a continuous imbalance between demand and supply may lead to wind curtailment.To solve these issues,a new model that couples the multi-dimensional uncertainty model with the day-ahead complementary operation model is developed for a wind-hydrothermal system.A multi-dimensional uncertainty model(MU)is used to deal with wind uncertainty because it can quantitatively describe the complex features of error distribution of hourly dayahead wind power forecasting.The multi-dimensional interval scenes attained by the MU model can reflect hour-to-hour uncertain interaction in the day-ahead complementary operation for the wind-hydro-thermal system.This new model can make up for the shortcomings of the day-ahead operation model by reducing wind power risk and optimizing the operational costs.A two-layer nested approach with the hierarchical structure is applied to handle the wind-hydro-thermal system’s complex equality and inequality constraints.The new model and algorithm’s effectiveness can be evaluated by applying them to the Shaanxi Electric Power Company in China.Results demonstrated that:compared with the conventional operation strategies,the proposed model can save the operational cost of the units by 7.92%and the hybrid system by 0.995%,respectively.This study can offer references for the impact of renewable energy on the power grid within the context of the day-ahead electricity market.

考虑非汛期库水位动态控制的水-光互补中短期调度研究

为解决大规模水-光互补系统在非汛期的多时间尺度耦合调度难题,阐明了库水位动态控制调度模式下的水-光中短期互补的基本原理,分别构建了考虑非汛期库水位动态控制的水-光互补中期和短期多目标优化调度数学模型,并以青海省黄河上游班多水-光互补系统为例验证模型有效性。结果表明,与传统调度模式相比,库水位动态控制调度模式下水库非汛期日初库水位平均增高0.94~1.17 m,水电日均发电水头平均提高0.06%~0.80%;非汛期水-光互补系统发电量提高0.221%,弃光电量降低0.025%。因此,非汛期库水位动态控制调度可提高水-光中短期互补性能。

多能互补发电系统故障识别与测距方法

随着大量新能源的接入,使得多端柔性直流系统(modular multilevel converter based multi-terminal direct current, MMC-MTDC)故障特征愈加复杂,快速准确的故障识别与测距是亟需解决的关键难题之一。为此,提出了一种风-光-储-蓄互补发电站经柔性直流输电外送系统故障识别与测距方法。首先,搭建风-光-储-蓄互补发电站经柔直外送系统,在此基础上,提出了一种Teager能量算子能量熵的新方法,利用测量点正负极Teager能量算子能量熵的比值构建故障选极及区段识别判据。接着,针对已识别的故障线路,提出变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与Teager能量算子(teager energy operator, TEO)相结合的故障测距方法。最后,利用PSCAD/EMTDC进行仿真,结果表明所提识别方法可以准确判断故障所在线路,所提测距方法能在故障发生2 ms时间窗内实现故障测距,误差率不超过2.55%,并具有较高的耐过渡电阻能力。

计及短期运行特征的水风光互补中长期调度

传统基于旬/月尺度的中长期调度模型难以描述风、光出力随机波动性所诱发的运行风险,无法有效指导水风光互补系统的中长期运行。为此,提出计及短期运行特征的水风光互补中长期调度规则编制方法。首先,构建短期调度模型评估水风光联合运行中的弃电、弃水及失负荷风险;其次,基于短期调度长系列调度样本,提取水电出力与弃电、弃水及失负荷之间的响应关系;最后,将响应关系嵌套在水风光互补隐随机优化调度模型中提取调度函数。以黄河上游千万千瓦级水风光互补系统为研究对象进行验证,结果表明:相比于简化运行策略,所提出的方法能够增加系统发电量6.5%,同时降低失负荷率3.71%。在水风光互补中长期调度模型中嵌套短期运行风险能够降低系统的弃电与失负荷风险,从而有效指导互补系统中长期调度运行。

考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。

基于基序列构造二元互补序列集

互补序列集凭借其理想的非周期自相关函数特性,在通信与感知领域得到广泛应用。针对互补序列集长度受限的问题,该文以基序列为初始序列,利用级联算子和交织算子提出两类二元互补序列集的新构造方法。所提构造填补了二元互补序列集在特定长度上的空白,并解决了由Adhikary和Majhi提出的公开问题。

面向产黏性卵鱼类繁殖需求的水风光生态协同调度

黏性卵黏附于砾石表面或砾石间隙中、近岸浅坑中发育孵化,对产卵场水文条件有特定需求。水风光互补运行下水电调峰造成日内下泄流量变化率增大,易导致黏性鱼卵暴露于空气中干燥死亡。已有生态流量缺乏日内流量变化率的量化研究,水风光协同调度缺乏鱼类繁殖适宜流量过程的考虑。提出通过计算不同流量工况下鱼类繁殖适宜生境面积的重叠率,以评估不同基准流量下生态适宜的流量变化率。同时,综合考虑水电调峰对新能源消纳及其对水文情势的改变,提出一种面向鱼类繁殖需求的水风光生态协同调度模型。以羊曲坝下河段为例,结果表明,为满足产黏沉性卵鱼类繁殖需求,最大流量增率不宜超过120 m^(3)/(s·h);生态权衡调度方案相比调峰效益最大解,平水和枯水时期分别减少7%和6%的新能源消纳量,减少2%和6%的水电出力,但水文情势的改变量相比降低了15%和21%。研究成果可为鱼类产卵期水电站生态调度优化运行提供技术支撑,促进水电可持续发展。

光伏发电系统运行数据时间序列补齐与降维方法研究

分布式光伏发电系统(photovoltaic generation system,PGS)往往存在运行数据采集缺失及维数过多问题,这给平稳电力供应的PGS发电功率准确预测建模带来困难。为此,该文提出一种应用插补+主成分分析(principal component analysis,PCA)的PGS数据时间序列补齐与降维方法,以采集时间戳的环境、光伏发电数据完整为目标,采用线性插值、多重插补、生成对抗插补网络等3种典型插补算法对PGS数据时间序列补齐构成完整数据集,并对数据集所包含13种输入变量、3种输出变量进行PCA处理,有效地减少数据维度及减低建模难度。实验选取环境温度、光伏发电功率缺失数据,时间序列补齐数据表明多重插补相对于线性插值、生成对抗插补网络效果更佳;对环境温度、光伏发电功率补齐数据PCA处理,5主成分累计贡献率>95%,较好地完成时间序列补齐与降维处理,有助于数据后续建模、预测及其他挖掘工作,其研究工作具有重要的推广应用价值。

黄河上游水风光能源资源互补性分析

水风光多能互补是促进新能源消纳、促进能源系统绿色转型的创新模式。分析水风光能源资源的互补性对于水风光互补系统的科学规划具有重要意义。论文以黄河上游千万千瓦级水风光互补清洁能源基地为研究对象,分析水风光能源资源多时间尺度的互补性。结果表明:黄河上游风光出力在日内和年内的互补性均较弱;而水风、水光在年内的互补性较强,且水风互补性强于水光;水、风、光三种能源之间具有互补性,论证了实施水风光一体化的必要性。

含混合式抽水蓄能电站的水光蓄日内互补运行研究

在传统水电机组基础上加入可逆式机组构成混合式抽水蓄能电站增加水电调节能力,可与光伏电站联合运行,平抑新能源发电的不稳定性。为研究不同季节典型日下,含混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补运行方式,构建以发电量最大和出力波动最小为目标的水光蓄互补运行短期调度模型,提出双层嵌套模型求解思路,考虑光伏出力的波动性,求解不同运行工况下含混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补运行短期调度模型。计算结果表明,在不同来水及不同光伏出力过程的前提下,混合式抽水蓄能电站可采取不同运行工况以满足目标函数,不仅可以促进光伏并网消纳,还可增加水电发电量,减少弃水,为大量光伏资源并网下混合式抽水蓄能电站运行方式提供参考。

融合阶梯式碳交易与需求响应的源荷协同优化

为实现多能互补的区域综合能源系统的低碳经济运行,提出一种融合阶梯式碳交易需求响应的源荷协同优化运行方法。首先,通过引入阶梯式碳交易机制和电转气设备来提高源侧可再生能源的消纳水平并降低碳排放量;其次,在负荷侧引入考虑用户满意度的电气热多能耦合的激励型需求响应,并结合调峰收益实现多元负荷的削峰填谷;基于此,建立考虑碳交易与需求响应的区域电气热综合能源系统优化运行模型;最后,算例结果表明所提调度模型能够优化电气热负荷曲线并降低系统碳排放,实现区域综合能源系统的源荷协同降碳和经济性运行。

水风光多能互补运行关键技术研究现状及展望

在全球能源结构转型背景下,水风光多能互补系统作为现代能源体系关键组成部分,正日益受到重视。探讨了我国水风光资源分布情况,并分析了互补基地建设规划。剖析了水风光多能互补系统在规划期资源评估与系统集成、运行期预报调度与高效运行、消纳期电力交易与市场营销等关键阶段技术挑战。总结了当前在资源评估方法创新、系统集成优化、智能调度系统开发以及储能技术应用等方面最新研究进展,并对未来研究趋势进行了前瞻性展望,研究成果可为相关领域研究和实践提供参考和借鉴。

考虑多能一体化互补的网源协调规划方法研究

为了充分挖掘不同类型电源的多时空互补潜力、提升能源利用水平,提出一种考虑风光水火储一体化互补运行的网源协调规划方法。首先,引入净负荷、多能互补系数和风光水火储一体化电站约束,构建双层网源规划模型。其次,以人工蜂群(ABC)算法为基础,保留蜂群的全局寻优策略,在蜜源搜索环节引入量子粒子群优化(QPSO)算法,综合考虑局部最优和全局最优进行位置更新,并采用改进混合遗传算法和ABC-QPSO对上下层模型进行求解。最后,以改进IEEE-24节点系统为例,对网源规划模型的有效性与算法的优越性进行验证。该方法考虑风光水火储一体化互补运行,能够减少电网建设投资,得到兼顾经济性、安全性与协调性的规划方案。该方法具有广泛的适用性,能应用于多种场景。

考虑混蓄与纯蓄配置方式的水风光蓄互补系统调度运行对比研究

流域梯级水风光综合能源基地配建抽水蓄能构建水风光蓄互补系统,是提高风光消纳能力、加速可再生能源一体化开发的重要途径。水风光蓄互补系统因地制宜既可配置混合式抽水蓄能,又可配置传统常规抽水蓄能。针对何种配置方式更优问题,从调度运行需求出发进行了研究。首先量化分析了水风光资源的季节互补性和日内互补性。然后分别考虑配置混蓄与纯蓄,基于精细化流域梯级水电模型,以负荷跟踪偏差率最小、弃能最小、水量利用率最大为目标构建了水风光蓄互补系统短期优化调度模型,从调度运行角度探究不同抽蓄形式对水风光蓄互补系统的影响。最后,通过某流域梯级水风光一体化基地算例表明,配置混蓄相较于配置纯蓄,不同运行场景下负荷跟踪偏差率均更小、弃能均降低、水量利用率均提高,综合运行效率也得到提升,表明配置混蓄对水风光蓄互补系统调度运行的提升优于纯蓄。研究可为流域清洁能源基地、抽水蓄能规划建设及调度运行提供决策支持。

金沙江上游水光互补中长期协调运行方法研究

充分发挥流域梯级水电站的灵活调节能力,实现水光互补系统的协同运行,是提升可再生能源消纳水平的重要途径。以金沙江上游川藏段正在开展前期规划工作的梯级水电站及沿江光伏电站为研究对象,建立了水光互补系统发电量最大化的中长期协调运行优化模型,同时计及梯级水电站、光伏电站和外送直流输电线路的运行约束,以评估水光互补系统的外送消纳水平。在算例分析中,测算了不同梯级水电站规划装机下的光伏电站最大装机和典型日外送发电曲线,并从丰-平-枯水平年、直流日最大调节幅度和是否配置抽水蓄能电站等方面进行模型验证和灵敏度分析,结果表明,金沙江上游川藏段水光出力具有季节资源互补性和日内电源互补性,提升梯级水电站或直流输电线路的调节能力、配置抽水蓄能电站均可以使光伏最大可接纳装机进一步增长。

基于遗传算法的风光最优互补运行策略研究

为了充分考虑风光功率在不同时间空间尺度的各类特性,发挥风光发电的互补特性及其协同效应,提高风光系统的发电效率和经济效益,提出一种基于遗传算法的风光最优互补运行策略,该方法构建以功率平衡、运行成本最小为目标函数,以风光发电运行条件和风光发电最大功率变化量为约束条件的多目标优化模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法对模型进行优化求解。

基于水电深度开发的龙羊峡水风光蓄一体化基地电源配置研究

在能源发展新形势及新要求下,依托常规水电站建设抽水蓄能是推动水电深化利用和抽水蓄能发展的重要途径。为深入研究水电融合改造抽水蓄能的建设形式选择和容量配置方法,通过以水电扩机和水电结合开发的抽水蓄能为灵活调节电源,对龙羊峡水风光蓄一体化基地电源配置进行研究,基于一体化外送基地优化调度模型开展电力系统8760 h时序运行模拟,对包括水电扩机、可逆机组和储能泵站等建设形式和规模与风电和光伏进行优化配置。结果表明:加入水电融合改造抽水蓄能电站后,一体化基地调节能力增强,可配置更大容量的风光资源,推荐龙羊峡水电站扩机规模1200 MW,抽水蓄能电站装机容量4000 MW。所提基于时序生产运行模拟的抽水蓄能建设形式和容量配置方法对所在流域水电融合改造抽水蓄能的水风光蓄一体化基地电源配置提供参考。

基于互补免疫算法的变压器故障诊断

基于自组织抗体网络(so Ab Net)的变压器故障诊断方法中没有网络压缩机制,并且网络的初始抗体是随机选取的,网络性能不稳定。针对这一问题,提出了基于互补免疫算法的变压器故障诊断方法,结合变压器故障诊断的特点详细设计了免疫算子以弥补so Ab Net的不足。免疫算子中接种疫苗利用K-means最佳聚类算法为so Ab Net提供初始抗体,并通过免疫选择压缩网络规模,其参数由粒子群算法进行优化。变压器故障诊断实验结果表明,所提出的互补免疫算法能够充分利用系统的先验知识,并有效地提取故障样本的数据特征,与单一智能方法相比具有更高的诊断准确率。

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。

大型水电与光伏互补运行的并网优先级研究

合理确定多能互补系统内不同能源的并网优先级对于效能提升具有重要作用。为此,本文提出大型水电与光伏互补运行的并网优先级确定方法。首先,建立长-短期嵌套调度模型对水光互补运行过程进行精细模拟;其次,从发电经济性、资源利用率以及供电可靠性三个维度,建立多能互补效能评估指标体系;最后,设置水电优先、光伏优先、汛期水电优先且非汛期光伏优先三种典型情景,对比效能指标以确定并网优先级。以西藏忠玉水光互补、黄河上游龙羊峡水光互补电站为实例,结果表明:光伏优先并网的运行方式可以更好地发挥多能互补效能。研究结果可为多能互补系统的高效运行提供决策支持。