考虑灵活性不足风险的园区综合能源系统优化调度

园区综合能源系统可以实现能源的高效利用,提高可再生能源的消纳能力。但是,随着可再生能源的渗透率升高,系统的运行灵活性需求激增,给其安全、经济运行带来了巨大挑战。在这种背景下,该文提出一种考虑运行灵活性不足风险的电-热园区综合能源系统优化调度方法。首先,综合考虑电力子系统与非电(热力)子系统的运行灵活性需求,给出园区综合能源系统的运行灵活性需求和供给的数学表达,并以运行灵活性裕量和运行灵活性不足风险成本作为系统运行灵活性的评价指标。然后,基于条件风险价值,推导出系统运行灵活性不足风险约束的数学表达。由于考虑灵活性不足风险的电-热园区综合能源系统优化调度问题具有随机性、非凸性、非线性和0/1离散整数变量,在数学上属于NP-hard问题,因此,在马尔可夫决策过程框架下对其进行建模,并采用近似动态规划算法对所提模型进行求解。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

含碳捕集及电转氢设备的低碳园区综合能源系统随机优化调度

针对工业园区的零碳转型需求,建立了一种“新能源发电+氢储能”与“火电+碳捕集”的多能互补技术组合。系统考虑将氢能直接售卖给氢能汽车获益以达成经济性目标,将氢能汽车减排量加入碳交易以实现低碳性目标。通过可再生能源渗透率、弃风弃光率及氢能汽车减排量3个指标来量化系统的低碳效益。考虑风光出力不确定性,基于蒙特卡洛算法对风光曲线进行场景生成,基于概率距离削减法削减至4个典型场景,然后采用随机优化方法分析典型日运行成本。结果表明:该系统既能增加风光新能源的消纳、降低碳排放,又能降低系统日运行成本,验证了零碳园区转型的可行性。

求解含风电场随机机组组合问题的动态削减多切割方法

风电大规模集中并网使得实际大电网机组组合问题变得更加难以求解。以场景法为基础,文中提出了动态削减多切割方法。该方法首先将模型分解为用于求解机组的开停机方案和预测场景下机组出力方案的主问题和用于求解误差场景下机组出力方案的子问题;然后通过最优切割将主问题和子问题联系起来,实现交替求解。在迭代过程中,通过动态削减对主问题约束较弱的最优切割,使得迭代进入某一个阶段后最优切割数目保持不变,从而降低了主问题求解规模,并解决了多切割方法随着迭代次数增多主问题规模急剧增大的问题。最后采用含大型风电场和180台火电机组的某省级电力系统进行计算,结果表明所提出的方法在收敛性、计算速度方面均具有优越性。

考虑风电随机性的电力系统厂/网双层分解协调经济调度方法

针对大规模风电接入给省级电网带来的挑战,提出一种考虑风电随机性和网络安全约束的厂/网双层分解协调经济调度方法。上层以电网的安全经济运行为目标,决策变量是各个电厂的出力和弃风量,交替求解主问题和误差场景子问题,以确保使全网运行费用最小和电网有足够的能力去应对风电的随机性;下层求解电厂子问题,以电厂内机组的经济运行为目标,决策变量为各个机组的出力。采用Benders分解算法求解上述模型,产生2种最优切割以近似误差场景子问题和电厂子问题。通过对含3个风电场的某省级电网的计算,验证了所提方法的有效性。

多区域电力系统分散式动态经济调度的割平面一致性算法

文中采用割平面一致性算法对多区域动态经济调度问题进行分散式优化。每个区域均构建本区域的主问题对原问题进行近似,不同区域之间仅传递割平面约束,不需要上层的协调器。对割平面一致性算法进行如下改进:第一,区域之间仅传递最新的割平面以减少传递信息量;第二,当割平面约束在连续若干次迭代不起作用时将其删除以减少迭代次数。对不同规模的电力系统,文中方法均能够不调节参数直接解出正确的结果。通过对3区域IEEE RTS系统和一个实际4区域2298节点系统进行测试,证明文中方法的有效性。

内近似约束空间整合的灵活性资源集群响应方法

针对规模化灵活性资源的管理需求,提出了一种内近似约束空间整合的灵活性资源集群响应方法。首先,建立储能、温控负荷和电动汽车充电桩的通用模型,并通过紧凑型约束空间描述其响应特性。其次,采用一种基于内近似与闵可夫斯基和的约束空间整合方法,实现对多个灵活性资源响应特性的整体描述。然后,采用一种灵活性资源集群的双层响应方法,既可利用整合后的等效模型形成集群的整体响应策略,又可根据个体特性和整体特性的映射关系,直接得到群内各个灵活性资源的响应策略。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

含随机风电的大规模多目标机组组合问题的向量序优化方法

向量序优化是一种新的解决多目标、超大计算量、复杂优化问题的有效方法。文中以煤耗量、购电费用、SO2排放量为优化目标,首次引入向量序优化理论求解含大规模随机风电的多目标机组组合问题。以含大型风电场及水、火、核、气、生物质能等复杂电源的某省级电力系统为例,将所提算法的优化结果与基于GAMS-BARON求解器的混合整数非线性规划法(mixed integer nonlinear programming,MINLP)进行对比分析,结果表明所提算法的求解速度大大优于传统的MINLP且优化结果偏差很小,验证了采用向量序优化方法求解含随机风电的大规模多目标机组组合问题的有效性。

ADMM应用于求解多区域互联电网分布式无功优化问题

该文应用交替方向乘子法求解多区域互联电网的分布式无功优化问题,并提出改善其收敛性的方法。以区域间的联络线作为边界,将电网分成若干个通过边界线路连接的子区域,构建边界线路两端节点电压幅值和相角的线性耦合约束,并把边界线路的有功损耗计入所归属子区域的总损耗之中,从而建立分布式无功优化模型。针对交替方向乘子法收敛慢的问题,采用两种改进策略,即调整罚因子和引入松弛因子。通过4个标准系统和1个1 855节点实际系统的测试表明,引入改进策略后算法的收敛速度得到大幅提升。

考虑直流功率调节次数限制的交直流系统动态无功优化

为避免直流功率的频繁调节,建立了考虑直流调节次数限制的交直流系统动态无功优化模型,并应用广义Benders分解方法求解.分解迭代中,将直流功率变量同整数变量一起划分到上层主问题中,这样下层问题能够分解为多个独立的单个时间段面的交直流优化子问题,同时采用一种紧凑的Benders割将子问题的优化信息传递到主问题中.在逐次线性逼近最优直流输电功率中,提出了一种动态调整直流功率变化步长的策略.最后以一个实际交直流互联大电网为例,验证了文中算法在限制直流功率调节次数方面的有效性和正确性,同时分析了不同最大调节次数限制取值对交直流动态无功优化结果的影响.

面向区域统一电力市场的超大城市虚拟电厂关键技术研究综述

建设虚拟电厂为挖掘超大城市电网灵活性提供了有效途径,但已有研究和实践尚不足以支撑实现双碳目标下虚拟电厂与区域统一电力市场的有机协调。全面总结了当前虚拟电厂建设运行及市场机制现状,深入分析了超大城市虚拟电厂参与区域电力市场存在的技术挑战。基于区域电力市场和未来电力系统建设需求,进一步提出了虚拟电厂安全并网、运行控制、低碳调度、支持系统等关键支撑技术研究方向,并对未来发展前景进行展望,从而促进区域电力市场、电网调度与虚拟电厂安全、有序、可持续发展,推进超大城市电网新型电力系统建设。

区域电力现货市场差异化出清模型研究

区域电力市场建设是发挥市场力量在更大范围内优化配置资源、推动区域电力高质量发展的最有效举措之一。南方电网联系紧密,具备互联互通、自由流动的物理条件,具有区域市场一体化运作的独特优势。分别构建了面向区域电力现货市场的一级出清和两级出清模型,研究了差异化出清模型下省间联络线功率的功能定位和优化方法。然后,基于南方电网典型日96时段的实际运行数据,构建了南方区域电力现货市场出清模拟算例,并通过电力市场模拟运行软件量化分析结果,论证了一级出清模型在南方区域现货市场出清中的优势,包括出清流程简约、经济性最优等,同时也揭示了两级出清模型在南方区域现货市场中的运营风险和安全运行风险等。

基于边缘网关的电动汽车集群SOC聚类调控方法及系统

电动汽车大规模接入电网时容易对电网造成冲击,经典的充电桩各自调控充电的模式不容易实现电网最优调控。而有序充电方式有助于减少对电网的冲击,但还存在应用推广的难题。本文提出一种基于边缘网关的高渗透电动汽车调控方法,利用边缘网关收集到的各个充电桩充电信息,根据电网可分配给充电桩的电量裕度,进行全局的充电桩电量分配,实现不冲击电网基础上的最大程度满足充电桩充电。论文首先研究基于边缘网关的电动汽车集群调控系统的框架和关键模块,接着研究基于电动汽车SOC的高效聚类方法的充电桩调控方法和流程,最后的算例验证了本文方法相较于充电桩各自调控的传统方法具有更好的效果。

电动汽车接入配电网的分区评估方法

当前研究多采用频率或电压单一状态的阈值,识别电动汽车高渗透接入电网状态,存在灵敏性不够的问题,本文依托现有电动汽车测控系统的采样和计算能力,充分利用频率和电压两个指标的变化来观察电动汽车接入对电网的影响,通过构建“电压-频率”的二维坐标,在同一个坐标上进行电压和频率的直观展现,以更灵敏地揭示电动汽车接入电网的运行状态变化,对电网波动状态及时预警。本文首先研究电动汽车大规模接入电网的频率和电压变化原理。接着具体介绍“电压-频率”九区识别方法,最后的算例验证了本文方法的有效性。

含风电场电力系统的动态经济调度分散随机优化方法

针对含风电场电力动态经济调度的信息私密性和不确定性问题,提出一种分散随机优化求解方法。根据目标级联分析的原理,将含风电场的动态经济调度集中优化模型转化为随机分散优化模型。利用近似动态规划对各个区域的随机动态经济调度问题进行分散优化,并根据区域间边界节点相角信息对它们的优化方案进行协调。通过6节点2区域系统、IEEE多区域系统和某实际系统的算例分析,从多个角度验证了所提方法的有效性。

基于多尺度聚类分析的光伏功率特性建模及预测应用

光伏功率曲线的建模和预测是电网运行调度和规划建设普遍关注的问题。对大量光伏电站录波数据的挖掘和利用为波动性光伏功率的建模提供了新的方向。提出了一种多尺度分析策略来实现对光伏功率时间序列的固有和随机特性的挖掘和建模。结合大时间尺度的多子集聚类分析和小时间尺度的标准化变换和概率分布建模方法,实现了对光伏功率波动性和规律性的挖掘,并与气象领域的理论模型进行了交互验证。最后通过实际光伏电站的日前功率预测实例验证了所述方法和模型的有效性。

含风电接入多区域电力系统的分散式随机动态经济调度方法

该文提出一种含风电接入的多区域电力系统随机动态经济调度问题的分散求解方法。首先利用场景法对风电随机性进行建模,对每个区域的风电单独抽样,并构建预测场景和误差场景的边界节点相角一致性约束。其次通过复制边界节点变量和构建上层协调器,对多区域电力系统按区域进行分解。最后利用目标级联分析法对多区域随机动态经济调度模型进行分散优化,并采用部分聚合多切割方法高效求解各区域随机优化问题,构建上层协调器主问题、区域预测场景子问题和误差场景子问题交替求解。此外,为提高计算效率,先对预测场景下的确定性多区域动态经济调度模型进行优化,当算法收敛后再交替进行各区域的随机优化和上层协调器的分散协调。最后通过对三区域IEEE RTS系统和一个实际四区域2298节点系统进行测试,证明了该文方法的有效性。

复杂波动时间序列的多尺度分解算法及其在可再生能源发电建模应用中的性能评估

新能源发电曲线的准确预报对电网运行至关重要。针对这类随机波动型时间序列的建模分析,本文研究了3种具有代表性的多尺度分解算法:小波变换、经验模态分解和数学形态学分解。以波动规律复杂的风电时间序列为例,对比了3种分解算法的效果。基于信息熵理论和希尔伯特变换技术,从信息复杂性、幅值特性和频率特性3个方面,建立了一套评价分解算法应用性能的指标体系,并采用分解算法和神经网络的组合预测模型进行验证。结果表明,本文所提评价体系有效,为新能源建模中分解算法的选择和应用提供参考。

欧洲统一电力市场演变和日前市场出清模型

本文首先梳理了欧洲一体化电力市场的融合过程,介绍了用于计算电价及跨境容量的区域价格耦合项目;其次研究了泛欧混合电力市场集成算法,研究了节点边际电价、可用传输容量和基于潮流的市场耦合数学模型;最后总结了各种市场耦合模型的特点,并针对南方区域电力现货市场建设提出了建议。

电力市场综合评估指标体系及评价方法

随着我国电力市场建设进程的不断推进,完整的电力市场综合评估指标体系及评价方法对确保电力市场安全、稳定、高效、可靠运行具有重要作用。在充分考虑指标体系构建原则和市场规则设计原则的基础上,本文从公平性、安全性、经济性和环保性四个维度出发,分层分级地构建了一套完整的电力市场综合评估指标体系。同时,基于主流的指标评估多层次模糊综合评价法,提出了电力市场综合评估指标体系的评估流程。基于广东中长期电力市场公开数据的算例表明,所构建的综合评估指标体系具备一定的适用性。

大湾区电力现货市场建设路径及出清模型

区域统一电力现货市场对于促进电力资源在更大范围内的优化配置、促进可再生能源跨区消纳等方面具有重要作用。以南方区域电力现货市场为基础,构建粤港澳大湾区统一电力现货市场,对于优化港澳电源结构、降低大湾区用电成本、提高港澳系统运行可靠性等方面具有重要作用。然而,粤港澳大湾区的经济制度、法律体系和行政体系存在巨大差异,决定了当前电力资源并不能在大湾区完全自由流动,直接建成粤港澳大湾区统一电力市场具有相当大的难度。本文以统一电力现货市场为研究对象,结合大湾区现状,研究提出大湾区统一电力现货市场的市场模式和建设路径,提出区域起步阶段、分散协调阶段和统一分级阶段的出清数学模型,及第二阶段出清求解方法,为大湾区统一电力市场建设提供参考。