考虑发用电相似性的海上风电中长期双边协商交易优化决策模型

海上风电是未来最有潜力的可再生能源之一,但其出力具有随机性和波动性。为了更好地促进海上风电的市场化消纳,文中基于海上风电商与负荷聚合商间的中长期双边协商交易构建了优化决策模型。首先,通过时间序列相似性评估方法,为目标海上风电寻找最优的用电负荷组合。其次,考虑需求响应备用容量配置和发用电曲线预测误差,构建了基于两阶段分布鲁棒优化的中长期交易优化决策模型,为海上风电配置适应其未来一段时间内出力特性的需求响应资源,并合理调整中长期交易曲线。最后,通过仿真算例验证了所提模型的有效性和实用性。

考虑多能源同台竞价的电力中长期融合交易机制设计与实践

新能源的入市可加速新型电力系统建设,针对新能源发电的随机性和波动性而导致上网电量与市场交易电量偏差较大的问题,设计了一种多能源同台竞价的融合交易机制。通过设计融合交易机制的组织流程与出清方式构建了新能源发电商(NEP)在不同交易模式下的结算模型,以江西电力中长期市场为背景设置算例参数,对NEP在几种交易模式下的收益进行分析,并对采用融合交易机制的江西电力中长期市场运行情况进行了对比分析。结果显示所提交易机制能促进新NEP达成交易,明显提升NEP的经济效益,有效推动新能源的入市进程并显著减少交易偏差率。

基于历史天气的区域电网负荷预测

随着社会经济的迅速发展,人们对电能的需要日益增加,但是在电网运行中,常常会出现电力产能过剩或者不足的情况,为保证电力系统安全稳定、经济运行,就必须掌握各种区域电网负荷的变化规律和发展趋势。论文对重庆市区供电分公司供电区域电网中长期负荷进行预测,提出一种预测区域电网中长期负荷的方法,即一种基于前12个月历史天气条件和区域电网负荷关联关系的多元非线性拟合的特征参数因子曲线的中长期负荷预测方法,建立基于不同算法的多种预测模型,通过归一化处理,得到的区域电网中长期负荷预测的精度高,与实际区域电网负荷之间的误差小,对于区域电网中长期负荷预测分析具有重要参考利用价值。

交直流互联电网的跨省输电功率可行域分析

交直流互联电网的送受关系复杂,电网运行调控的约束众多,使得完全依赖人工经验来判断送受电计划调整空间的难度较大。为适应市场化交易对于跨省送受电计划调整提出的精细化要求,提出了一种跨省输电功率可行域的分析方法。首先,根据交直流互联电网的运行特点,对调度可行域所含的运行约束进行拓展建模。然后,构建跨省输电功率可行域模型,并采用有序顶点搜索法进行求解。最后,基于南方区域电网的实际运行场景展开算例分析,并利用全网调度优化模型的计算结果验证了跨省输电功率可行域的有效性。依据可行域的计算结果可以获知特定送受场景下跨省输电功率的限值范围,从而为中长期送受电计划校核调整提供参考依据。

考虑合约转让的风-水-火中长期交易出清模型

风电出力的不确定性导致执行中长期合约时产生弃风或遭受偏差惩罚,为弥补中长期合约交易灵活性的不足,提升风电的消纳比例,提出一种考虑合约转让的风-水-火中长期交易出清模型。考虑风电出力的不确定性,根据风电出力的概率分布,将其出力品质区间划分为确定部分和不确定部分;风电确定部分参与上层的中长期市场交易,以电力系统总体购电成本最小为目标,建立风电确定部分、火电和水电中长期竞价模型,得到中长期合约交易的合约电量和价格,并将出清结果传递给下层;剩下的风电不确定部分参与下层合约转让交易,利用蒙特卡洛方法将风电不确定部分生成典型场景集,以风电利益最大化为目标,以水电和火电利益诉求为约束,建立风电、水电和火电三方自主协商的合约转让交易模型,从而充分挖掘水电和火电的灵活性调节能力,将原中长期合约中水电和火电承担的电量转移给风电,并将合约转让交易情况反馈给上层,进一步优化上层中长期出清结果。改进的IEEE30节点系统算例结果分析表明:所提出清模型不仅提升了风电在中长期市场的消纳水平,而且降低了二氧化碳等污染物的排放,同时也有效保障了各合约转让交易参与主体的利益,增强了市场主体参与合约转让交易的积极性和主动性。

基于气候特征分析及改进XGBoost算法的中长期光伏电站发电量预测方法

光伏发电在能源结构中的重要性不断凸显,而提高光伏发电量预测的准确性成为当前研究的关键问题。针对中长期光伏发电量预测问题,提出一个综合利用气候预测数据的中长期光伏发电量预测方法。首先,在基于气候预测数据的发电量预测框架中,根据气候预测数据特点和预测周期划分多重子模型以充分利用气候预测数据信息。其次,在进行数据预处理后,通过对气候特征衍生与交叉、特征筛选和选择,充分挖掘气候特征的高价值信息。然后,采取一种两重多阶段超参数寻优策略,对极端梯度增强(extreme gradient boosting, XGBoost)超参数进行调整以优化预测模型。最后,在真实光伏发电量数据上,以MAPE为标准评估预测水平,验证所提中长期光伏发电量预测方法的有效性。相关实验结果表明该方法可以有效提高光伏发电量预测精度。

金沙江下游流域水风光多能互补调度研究

针对金沙江下游水风光多能互补运行管理中系统难度增高、调度需求复杂多变以及多时空尺度的不确定性等难点,主要分析了该流域水风光互补性,对水光风多能互补系统长-短耦合调度研究表明,金沙江下游水、风、光资源整体互补性良好。短期调度建议采用新能源优先并网,水电出力与风光弃电响应关系呈现两端大中间小的特征。风光新能源与水电打捆形成互补系统进行中长期调度。整个多能互补系统发电量将增加0.40%~0.48%,其中梯级水电较独立运行将损失发电量0.08%~0.25%,但风光新能源消纳水平可提升3.97%~5.99%。

配电网长期电力负荷自动调度方法

常规的配电网长期电力负荷自动调度方法主要使用峰荷能量削减模型进行调度求解,易受电力负荷转换作用的影响,导致电力负荷峰谷差过高,因此,需要设计一种全新的配电网长期电力负荷自动调度方法。根据相空间重构理论预测了配电网长期电力负荷,构建了配电网长期电力负荷自动调度模型,生成了电力负荷自动调度策略,从而实现了配电网长期电力负荷自动调度。结果表明,设计的配电网长期电力负荷自动调度方法的调度电力负荷峰谷差较低,证明其调度效果较好,具有可靠性和一定的应用价值。

考虑电碳协同的火电发电商中长期交易策略

随着碳市场和电力市场的日益发展与不断推进,发电商准确把握自身的碳-电耦合特性,并基于此在电力交易和碳交易中竞价将会显著提升自身收益。重点关注在中长期交易尺度下考虑碳-电联合的发电商竞价策略模型,提出了火电发电商的中长期碳-电联合竞价模型。此外,为应对中长期时间尺度造成的预测误差,提出了一种滚动优化方法,在竞价过程中定期修正实际碳排放量和碳配额余量的偏差。算例结果验证了该模型和策略的有效性,考虑碳-电联合优化会大幅度降低竞价发电商的碳配额购买成本,提升企业利润。

基于PCA-OLS模型的系统等效惯量中长期预测

为综合考虑多重影响因素与系统等效惯量之间的量化关系,本文提出一种基于主成分分析-普通最小二乘法的系统等效惯量中长期预测模型。根据电网实际调度规则搭建简化的开机方式优化模型,构建系统等效惯量中长期预测历史数据集;利用主成分分析对系统等效惯量主要影响因素的多重共线性进行消除,得到主成分表达式;进行多元普通最小二乘法回归,反标准化后得到系统等效惯量解析模型。根据某电网能源发展规划数据,对未来系统惯量水平进行推演,可快速预估不同运行方式下系统等效惯量的演化趋势及非同步电源承载能力。

量化短期弃电风险的小湾、漫湾水电站水光互补中长期优化调度研究

随着光伏不断接入流域水电并与水电打捆送出,水光互补优化调度对现有的流域梯级水电站水库群调度工作提出了新的要求。为解决已有的中长期水电优化调度规则并不能有效避免短期水光互补联合运行弃电风险这一实际运行问题,以澜沧江小湾、漫湾水电站水光互补为例,针对近期和远期2种光伏装机容量配置场景,对小湾、漫湾水电站长系列水文资料划分来水频率,具体量化短期弃电风险并嵌套绘制中长期水光互补优化调度图,得出该联合调度能有效降低不同来水条件,尤其是平偏丰来水年水光互补运行弃电风险的结论,可为实际调度规则的制订提供参考。

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。

广东电力市场下的气电企业交易策略研究

在发展较为成熟的南方(以广东起步)电力市场环境下,制定较好的交易策略对于发电企业参与电力现货市场交易具有重要的指导作用。本文提出了一种更适用于气电机组的结算模式,从该种结算模式出发,分别剖析中长期交易和现货交易的主要影响因素,并分析了这些因素对于中长期交易和现货交易产生的具体影响。同时基于中长期交易的三要素、日前报价的两大要素来进行中长期交易和现货交易策略分析,并提出相应的交易决策建议。在制定中长期交易策略时,气电企业可以依据具体交易上限、交易需求、预测节点电价、燃料价格和天然气签约量来调整中长期合约中的电量、电价和分解曲线;在制定现货交易策略时,可以依据预测节点电价和燃料成本来调整日前报价中的申报电价和申报容量,以期优化中长期和现货交易策略,增加中长期价差收益和现货收益,提升气电机组在电力现货市场中的竞争力。

考虑中长期交易的水电站电转气容量双层优化配置

为改善水电站调节的灵活性和提升风电在中长期规划中的消纳比例,提出了一种考虑中长期交易的水电站电转气容量双层优化配置方法。采用风电品质分段思想,将风电出力分为确定部分和不确定部分,风电确定部分参与上层中长期电能市场交易,风、水、火发电商根据自身情况上报电量电价,以系统购电成本最小为目标建立中长期竞价出清模型,得到各发电商中标电量以及电价;风电不确定部分参与下层合约转让交易,分析电转气的能量转换和大规模储能特点对弃水、风电消纳的积极作用,考虑环境成本和发电商利益诉求,建立基于合约转让交易机制的水电站电转气优化配置模型。最后通过修改的IEEE 30节点算例分析进行验证,结果表明,所提模型能够有效提升风电中长期消纳能力,水电调节灵活性得到改善。

考虑复杂振动区特性的梯级水火电低碳机组组合模型与算法研究

该文建立了考虑电力系统低碳运行和水电复杂振动区特性的梯级水火电系统中长期机组组合模型。以传统水火电机组组合模型为基础,引入并数学证明了根轴法构建梯级水电出力的多项式函数来模拟梯级水电厂振动区特性约束的可行性和正确性,并采用最大熵原理和凝聚函数理论实现集成化表征;接着,基于对水电振动区凝聚函数值“0-1-∞-1-0”变化特性的分析和数学证明,提出一种变换求解算法,利用多组类阶跃函数去逼近高维非线性的凝聚函数约束,提高求解效率。模型求解过程中不仅兼顾了稳定运行区和振动区的信息,而且避免了“维数灾”问题。最后以改进IEEE39节点系统和某省实际电网算例对所提模型和算法予以验证。

考虑风险与调峰性能的水光互补中长期调度

传统水光互补中长期调度模型未考虑日内运行风险以及系统的调峰特性,高估了系统的互补性能,由此制定的调度规则难以提升互补系统效能。为此,本文构建长短期决策响应函数,用以定量表征中长期水电出力与日内综合风险率、弃电率、调峰性能指标之间的关系;然后,将决策响应函数嵌套到中长期调度模型中,推求考虑日内风险以及调峰性能的水光互补中长期优化调度规则。以忠玉水光互补电站为实例,研究表明:嵌套决策响应函数的优化调度模型可显著提升系统发电量(增加2.61%)以及发电保证率(由46.7%提高到85.7%),降低系统剩余负荷标准差(降低10.0%)和综合风险率(由9.51%降低到5.43%),综合效能更优。

考虑计划执行与新能源消纳的中长期调度优化方法

为提升电力系统清洁能源消纳能力,并保障常规电源电量计划执行,提出了一种考虑计划执行与新能源消纳的中长期调度计划优化方法.通过考虑新能源电量、电力的不确定性,结合不同电源启停调峰性能上的差异,构建了基于两层架构的中长期调度计划优化方法.上层模型重点考虑新能源电量预测不确定性,而下层模型充分考虑新能源电力预测不确定性.结果表明,该方法能够优化燃煤电厂启停调峰方式,实现电量计划与新能源消纳的协调,解决电量执行偏差及弃风、弃光等问题.

“三北”地区热负荷参与风电消纳的日前市场交易机制

随着我国电力市场改革的深化以及风电并网容量的攀升,电力市场交易背景下的风电消纳问题亟需解决。针对“三北”地区电力资源特点,从荷-源消纳角度建立发用电双边市场交易模式,并设计“三北”地区热负荷参与风电消纳的日前市场交易机制。定性分析“三北”地区热负荷参与风电消纳的机理,建立日前“现货+调峰”市场出清模式;建立衔接日前市场的中长期实物合同分解机制;设计热负荷参与风电消纳的日前“现货+调峰”市场出清机制。基于甘肃某区域电网进行仿真,结果表明:所提合同分解机制可降低日前市场波动风险,且具有信息披露作用,与日前“现货+调峰”市场机制有良好的协调性;所提日前市场机制可有效消纳风电,提高热负荷收益,且在一定相关因素波动范围内具有较好的适应性。

大规模新能源基地经特高压直流送出系统中长期运行方式优化方法

大规模新能源基地经特高压直流送出是我国未来新能源消纳的重要形式,合理优化特高压直流中长期运行方式,是提高新能源基地外送消纳能力的重要基础。提出了基于时序生产模拟的大规模新能源基地经特高压直流送出系统中长期运行方式优化方法。首先,考虑生产模拟计算准确性与复杂度的要求,建立了不同类型光热电站、火电机组和储能电站的聚合运行模型;然后,考虑特高压直流运行模式、灵活调节性能和受端电网负荷调峰需求,建立了不含整数变量的特高压直流运行模型。最后,建立了以新能源最大化外送消纳为目标,考虑各类电源与特高压直流运行约束的中长期运行方式优化模型,提出了基于逐周计算的全年8760h生产模拟计算方法。算例基于含风电/光伏/光热/火电/储能的大规模新能源基地开展测试,结果表明所提出方法能够优化特高压直流年/月运行曲线,实现新能源的最大化外送消纳,计算准确性与效率能够满足工程实用性需求。

促进可再生能源市场化的省内中长期运行策略研究

针对可再生能源市场化进程的加快,结合中国电力市场建设现状,对促进可再生能源市场化消纳的省级中长期交易机制以及与现货市场的衔接问题进行研究。利用资源分布特点,提出以可再生能源消纳及常规机组合约完成进度偏差为目标的电量分解模型,针对可再生能源的不确定性,提出基于多场景集的ANFIS预测技术进行可再生能源中长期电量预测,以此为基础进行电量分解,提升可再生能源利用率;建立计及中长期合约分解电量及可再生能源出力不确定性的日前市场出清策略,保证中长期合约电量的物理执行,实现与现货市场的有序衔接。最后通过算例分析验证所提模型的有效性和实用性。