面向新能源高渗透系统调峰和调频的系统级储能容量需求分析

高渗透新能源的强不确定性及火电机组占比的逐步减小使得系统灵活性资源不足,系统级储能可高效缓解系统的调峰和调频压力。为此,从系统角度提出了一种面向新能源高渗透系统调峰和调频的系统级储能需求容量确定方法。基于分位数回归分析和高斯混合模型聚类,提出了一种刻画净负荷不确定性的场景集生成方法;基于生成的场景集,建立了一种无储能容量约束的常规火电机组与储能联合优化运行模型,以获取最优运行时储能参与调峰和调频的功率;为了同时兼顾储能利用率和系统运行成本,构建了基于储能电量偏离程度、运行成本增长率指标的储能功率修正模型,并确定储能需求功率和容量,进而分析新能源渗透率、储能功率和容量与满足需求的置信度水平三者之间的关系。算例仿真结果表明,所提方法能够有效确定新能源高渗透系统调峰和调频对储能的需求容量。

计及氢储能与需求响应的路域综合能源系统规划方法

随着高速服务区汽车电-氢充能需求及自身多能源消耗需求增加,构建路域综合能源系统能够满足多能需求并提升风光的接纳能力。为此,提出一种计及氢储能与需求响应的高速公路路域综合能源系统规划方法。首先,分析电解槽、氢燃料电池、空调等多能源转换及储氢设备能量流动的基础上,构建路域综合能源系统框架;其次,利用蒙特卡洛方法模拟路域内汽车无序充能行为,同时引入需求响应与氢储能挖掘电-热(冷)-氢负荷的调节潜力;然后,以经济性、稳定性和用户舒适性最优为目标构建路域综合能源系统多目标规划模型,利用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)和商业求解器Gurobi进行求解,并通过仿真验证了其有效性;最后结果表明,引入氢燃料电池和需求响应后,风光消纳率得以提升,风电、光伏投建容量上升4.45%、12.24%,系统总成本降低17.27%。引入多目标规划方法后,兼顾系统的稳定性、经济性与用户舒适性,系统稳定性提高了0.26%,系统总成本提高4.26%,负荷用户舒适性降低0.09%,可为含氢储能的路域综合能源系统资源规划提供参考。

计及氢储能-制氨-碳捕集的综合能源系统低碳优化调度

针对高风光渗透率的综合能源系统存在的弃能及备用压力问题,考虑氢能单元、碳捕集和制氨装置联合运行,提出了一种含氢能、氨能与碳捕集的综合能源系统低碳优化调度方法,以提升系统的风光消纳能力和运行灵活性。一方面,提出了综合能源系统的运行框架,分析了氢能单元、制氨装置和火电机组掺氨燃烧以及碳捕集装置参与消纳风光的灵活经济运行策略,并进行了机理分析与建模;另一方面,为了缓解系统备用压力,建立了氢能单元-碳捕集-火电协同备用优化模型,挖掘氢能单元与碳捕集装置的备用能力,进而以总运行成本最小为目标,建立了综合能源系统的低碳经济调度模型。基于改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,结果验证了所提调度方法的有效性和可行性。

基于两阶段鲁棒的多综合能源微网-共享储能电站协同优化运行策略

多综合能源微网(integrated energy microgrids,IEM)配置共享储能电站(shared energy storage plant,SES)能显著提升系统能源利用率以及储能利用效率。然而,系统在实际运行中面临着主体协同管理、新能源出力随机性、多能负荷功率不确定性以及各个主体隐私保护等诸多挑战。针对上述问题,该文提出基于两阶段鲁棒的多综合能源微网-共享储能电站协同优化运行策略。首先,构建min-max-min两阶段鲁棒优化模型,第一阶段决策各IEM与SES电能交互量,第二阶段决策最恶劣情况下各IEM内调度计划。针对第二阶段含有“0-1”整数变量无法用卡鲁什·库恩·塔克(KarushKuhn-Tucker,KKT)条件转对偶求解的问题,据此提出重构与分解(reconstruction and decomposition,RD)—列和约束生成(column constraint generation,C&CG)算法的求解方法。其次基于纳什谈判理论,建立多IEM-SES系统运行效益最大化问题和电能交易支付最大化问题。最后,为保护各IEM隐私采用交替方向乘子法对两个问题进行分布式求解。通过仿真验证,所提策略兼顾了系统的鲁棒性和经济性,有效地保护了各主体的隐私性。

考虑风电爬坡备用需求的风电高渗透电力系统优化调度方法

准确描述风电出力预测误差特性有助于合理配置系统备用容量,优化日前调度计划,提出了一种考虑风电爬坡备用需求的电力系统日前优化调度方法。首先,基于风电爬坡段提取爬坡特征,建立爬坡幅值-预测功率二维区间,采用自适应核密度估计方法拟合风功率预测误差概率分布。其次,基于风电预测误差分布确定系统备用需求,以含备用成本和风险成本的系统综合运行成本最小为目标,建立连续时间日前优化调度模型。然后,采用Bernstein多项式插值解空间变换进行模型转换求解,优化备用容量、机组组合及出力计划。最后,通过算例验证了建立的风电预测误差分布模型能更准确地描述风电随机波动特性,提出的日前调度方法可以合理配置系统备用容量,保证运行安全性和经济性。

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。

计及循环寿命和运营策略的风电汇集区域储能电站优化配置

风电汇集区域建设储能电站可在保证整个区域一次调频能力的同时提高经济性。针对风电汇集区域建设储能电站提出一种基于运营策略的储能容量配置方法。储能电站采用独立运营机制,在保证区域一次调频容量的前提下参与电力市场交易,实现储能利用率、效益最大化。提出储能电站运营配置协同优化双层模型,外层以全生命周期投资回报率最大为目标进行储能配置,内层计及储能循环寿命以日运行期望利润最大为目标优化运营策略,内外层联合优化达到综合最优,从而得出储能配置结果。提出一种改进麻雀搜索算法提高收敛速度,对双层配置模型进行求解。通过算例验证了所提方法能够在确保区域具备一次调频能力的同时提高储能的经济性。

计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度

充分利用灵活性资源的调节作用能够有效平抑风电的随机波动,提高风电接纳能力。提出一种计及源荷储综合灵活性的电力系统日前优化调度方法。分析了电力系统灵活性需求及源荷储灵活性供给特性,综合考虑系统运行灵活性概率平衡特性;基于条件风险价值(CVaR)度量灵活性不足给电力系统带来的风险损失,将CVaR融入目标函数以优化分配有限的灵活性资源;构建了计及灵活性的随机优化调度模型。以IEEE 39节点系统和实际区域电网为算例验证了所提方法和模型的可行性、有效性。

考虑风电并网友好性的日前分层调度计划模型

为了最大程度消纳风电及激励风电场改善并网特性,提出了一种考虑风电并网友好性的日前分层调度计划模型。上层调度模型中,通过风电和常规机组的协调调度,实现系统综合成本最小的目标。下层调度模型中,建立风电友好性评估模型对风电场并网友好性予以评估。以风电功率预测信息及上层调度模型的风电出力计划等作为约束,制定各风电场的日前调度出力计划。最后通过在IEEE 30节点系统进行算例仿真,验证了该方法的有效性。

计及运行风险和备用可用性的含风电系统两阶段优化调度

针对风电和负荷的不确定性对系统日前调度的影响,提出一种计及运行风险和备用可用性的日前两阶段优化调度方法。首先,考虑风电和负荷的不确定性及容许误差区间,利用条件风险价值(Conditional Value-at Risk,CVaR)度量系统调度运行风险。然后,建立日前两阶段优化调度模型。其中第一阶段优化模型以包含风险成本的系统运行成本最小为目标函数,优化制定有功调度及备用计划,保证系统运行经济性。基于第一阶段优化结果生成极限潮流场景集,第二阶段优化模型校验极限场景下的备用可用性并将结果反馈至第一阶段模型,确保系统运行鲁棒性,并提出迭代求解算法。最后,以IEEE39节点系统和实际区域电网为算例验证了该方法的可行性和有效性。

考虑并网友好性的风电实时有功调度

为了最大程度消纳风电及激励风电场改善并网特性,提出了一种考虑并网友好性的风电实时调度策略及相应的调度模型。基于电网运行工况及电网外送通道联络线功率偏差,动态计算电网风电消纳实时裕度。基于历史运行数据及超短期预测信息评估风电场出力预测精度、出力波动性及负荷跟随特性,评价风电场并网友好性。建立计及风电并网友好性及最大化消纳风电的风电实时有功调度模型。将提出的调度模型应用于IEEE 31节点系统,仿真验证了该方案的有效性。

基于风电场运行特性的月度合同电量编制方法

针对电网通常采用平均分解的方法编制风电月度合同电量,调度实施难度较大的问题,提出一种基于风电场运行特性的月度合同电量编制方法。基于年合同电量月分解值滚动修正,建立融合预测误差、出力波动性、负荷跟随特性的风电场运行特性指标,并计及风电场负荷率偏差范围约束,编制各风电场的月度合同电量。编制结果既满足各风电场合同电量约束,又在电量分配时考虑了各风电场的运行特性。通过算例分析验证了所提方法的有效性。

考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法

在新能源高渗透系统规划阶段计及源荷储灵活性资源协同优化可以有效提升系统整体灵活性,促进新能源消纳,推进“双碳”目标的实现。基于灵活性供需分析,提出了一种考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法。综合考虑规划决策和运行模拟,将灵活性资源调节效益和碳贸易收益纳入优化目标,构建了多时间尺度协调优化规划模型。采取分解协调和多阶段迭代优化结合的方法求解可以简化问题规模,统筹规划风光火多源与源荷储灵活性资源。通过算例应用验证了所提方法能够实现资源的优化利用,在满足灵活性需求的同时实现经济性与环保性更优,提高系统的新能源消纳能力。

需求响应分段参与的多时间尺度源荷协调调度策略

需求侧主动参与调度能够减轻电源侧发电压力,提高系统消纳新能源能力。如何充分发挥负荷侧调度潜力,合理利用需求响应成为目前需要研究的问题。提出了一种考虑需求响应分段参与的多时间尺度源荷协调调度策略。首先基于不同负荷在响应特性和响应时长的差异,将需求响应负荷分为4类,再将一天24 h分成不同的参与时段,通过负荷代理分段参与电网的调度并构建负荷响应模型。然后,构建“日前-日内2 h-日内15 min”的多时间尺度调度模型,对源荷资源进行协调调度。最后在改进的10机系统中进行了仿真验证。结果表明所提策略能更大限度发挥负荷侧潜力,提高电力系统调度运行的经济性,增强系统消纳风电能力,减少弃风。

促进自备电厂参与风电替代的撮合模式研究

针对如何在市场机制的调节下促进自备电厂更公平地参与风电替代的问题,提出了计及网损的促进自备电厂参与风电替代的撮合方案。在分析替代交易对网损影响的基础上,建立以社会效益最大和网损最小为目标函数的自备电厂参与替代的撮合交易模型,并设计了相应的组织流程。通过算例验证该撮合模式能在兼顾促进风电消纳和市场机制的调节作用的前提下,推动自备电厂与风电企业更加公平、有序的开展替代交易。

浅谈雷达信号在不同传输网络中的比较——基于民航中南地区业务接入网

随着我国民航业的飞速发展,民航中心业务雷达、甚高频等的传输能力也面临着新的挑战。目前,以TDM技术为核心的心的传输网络正投入建设,为民航空管系统所用。本文分别介绍了民航中南地区空域的两种接入网络及雷达在其中传输的异同。

考虑柔性负荷的新能源接入系统旋转备用优化

新能源大规模接入增大了系统运行的不确定性,传统方法仅以常规机组为来源按负荷百分比配置旋转备用已不能很好地兼顾可靠性、经济性与灵活性。在分析负荷参与旋转备用服务的能力基础上,提出柔性负荷参与旋转备用的优化配置方法。该方法根据负荷响应特性将柔性负荷分为可转移负荷、可削减负荷和虚拟负荷,明确可转移负荷通过分时电价引导响应缩减负荷峰谷差提高常规机组备用能力,可削减负荷、虚拟负荷参与旋转备用交易市场提高系统备用能力;综合考虑小概率、高风险场景下失负荷与弃新能源发挥的重要作用,以电网购置备用成本、柔性负荷成本、失负荷与弃新能源成本之和最小为目标建立旋转备用优化配置模型,获得各时段旋转备用优化配置容量。最后以新疆区域电网为算例,仿真验证所提方法的可行性。

考虑风电不确定性的主动配电网阻塞管理策略

随着需求侧灵活性资源和风电等分布式资源的快速发展,灵活性资源用电行为的随机性以及风电出力预测的误差,使配网系统潮流发生改变,增加配电网潮流阻塞风险。为了解决风电不确定性造成的配网阻塞问题,研究考虑风电不确定性的主动配电网阻塞管理策略。首先基于Copula函数抽样生成表征风电不确定性的典型出力场景,将不确定变量转化为确定性场景进行优化计算,进而考虑主动配电网元件的运行特性,建立主动配电网双层阻塞管理优化模型。上层模型中,负荷聚合商预测日前电价,基于收集的风电、微型燃气轮机出力信息以用户用电成本最低为目标制定用电需求计划,并上报至配电网系统运营商;下层模型中,配电网系统运营商以总社会利益最大为目标对日前电价进行迭代,以线路功率和节点电压安全为前提求解最优潮流,得到节点边际电价并发布至负荷聚合商,指导其调整日前用电计划;通过上下双层的迭代交互,实现阻塞管理和社会利益最优。最后,通过IEEE 33节点算例进行仿真验证。结果表明:所提阻塞管理策略能保证线路功率和节点电压满足安全约束,有效解决主动配电网的阻塞问题。

计及需求响应及抽水蓄能的含风电系统鲁棒机组组合

针对大规模风电接入电力系统带来的消纳问题,提出一种考虑需求响应及抽水蓄能的鲁棒机组组合优化方法。一方面,建立计及需求响应和抽水蓄能机组运行特性的数学模型,协同优化提高系统运行的灵活性;另一方面,采用考虑不确定预算的风电功率不确定集合描述风电随机波动特性。综合考虑系统运行约束及鲁棒可行性约束,采用基于仿射补偿机制的再调度策略,以系统运行成本最小为目标构建鲁棒机组组合模型,同时根据对偶原理将构建的鲁棒优化模型转化为确定性的数学规划问题进行优化求解。在改进的IEEE 39节点系统中进行算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。

含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度方法

含储热和电加热的光热电站的出力具有良好的灵活性和可调度性,能够有效提升电力系统调节水平和新能源消纳能力。首先,基于光热电站运行机理,建立含储热及电加热的光热电站运行模型,描述光热电站的能量转换特性及运行约束。进而,以系统运行成本最优为目标,计及系统各项运行约束,建立含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度模型,并利用优化软件CPLEX求解模型。该模型综合考虑光热电站提供备用容量能力、系统运行稳定性及整体经济性,从而确定最优日前调度策略。最后,通过IEEE 39节点系统算例仿真验证了该方法的可行性和有效性。