快速频率响应负荷参与惯量辅助服务能力评估及应用

新能源比重的不断增加导致电力系统惯量水平降低。为防止低惯量系统故障后频率快速跌落,亟须挖掘新型惯量响应资源。快速频率响应负荷(FFRL)可以根据电网故障后频率变化率灵活调节负荷水平以提供紧急支撑。文中基于FFRL参与的电力系统频率响应模型给出了FFRL惯量支撑效果评估方法,并结合不同市场主体的惯量服务补偿机制建立了FFRL参与惯量辅助服务优化模型。算例结果验证了所提FFRL惯量支撑效果评估方法的准确性与FFRL参与惯量辅助服务对系统运行经济性与系统频率安全稳定的提升效果。相比于传统火电机组,FFRL可以凭借更少的响应容量提供更多的惯量响应,并根据其响应策略与控制方式进行灵活变换,从而更精准地响应电网对自身惯量水平的要求。

“双碳”背景下含高需求响应负荷的配电网状态估计算法

在“双碳”背景下,需求响应负荷(DREL)作为一种灵活的电力资产逐渐主动参与到电网调度中,其通常根据分时电价(TOU)安排用电量,借此响应号召,创造新的经济增长点。DREL的能量分布不同于对价格不敏感的传统负荷,随着其渗透率的不断提升,这种差异可能会给配电系统状态估计(DSSE)带来新的挑战。因此,传统负荷的历史剖面不能准确描述DREL行为,从而影响DSSE结果以及其他与DSSE相关的操作。针对此问题,提出了一种基于DREL的DSSE在线伪测量生成算法,建立了用来表示DREL自调整行为的优化模型,并考虑了DREL的不确定性。最终,通过IEEE 123节点测试系统验证了所提算法的有效性。

大功率缺失下频率响应负荷聚合建模与分散控制方法

为了充分利用海量分布的频率响应负荷资源,提出一种大功率缺失下频率响应负荷聚合建模与分散控制方法。首先,建立频率响应负荷聚合功率模型,对某省级电网典型场景下的负荷聚合潜力进行评估;在此基础上,基于离线典型场景和在线状态更新这2种方式,提出频率响应负荷分散动作策略制定方法,通过负荷分散动作响应阶段和恢复阶段的控制参数整定,实现频率响应负荷的快速响应和有序恢复;最后,通过某省级电网算例进行仿真验证。仿真结果表明了大功率缺失下频率响应负荷分散控制策略的有效性。

350 MW热电联产循环流化床机组负荷响应特性

近年来热电联产机组在燃煤机组中的比重增加,而火力发电渐渐承担调峰重任,灵活性需求增强,提高热电联产机组的变负荷能力对于深度调峰具有重大意义。热电联产循环流化床(CFB)机组可利用锅炉汽水侧和热网蓄热提高机组快速变负荷能力,因此提出一种超临界热电联产CFB机组汽水侧蓄热和热网蓄热的定量计算方法。以某350 MW热电联产CFB机组为例,分析该机组汽水侧工质流程和热网抽汽及循环水分析,结合机组设计参数与历史运行数据,计算不同负荷(35%~90%)工况下锅炉汽水侧蓄热系数C_(sw)和热网蓄热系数C_(h),进一步分析机组负荷响应特性及蓄热利用可持续时间。结果表明:随着机组负荷增大,汽水侧蓄热系数C_(sw)增大,且在机组高负荷阶段汽水工质蓄热C_(sw)变化较大,而热网蓄热系数C_(h)几乎不变;机组蓄热利用可持续时间与机组负荷成正比,与机组变负荷速率成反比;热网蓄热利用可持续时间大于汽水侧蓄热,且热网蓄热能力几乎不随机组负荷变化而变化;在4%/min变负荷速率下,热网蓄热利用可持续时间约285 s,而汽水侧蓄热利用可持续时间161.5~249.7 s。表明在机组参与深度调峰期间,热网蓄热可提供更稳定的变负荷能力。以上计算结果为超临界热电联产CFB机组深度调峰及快速变负荷运行提供理论指导。

基于SWARA-CRITIC-MARCOS的负荷侧资源响应潜力评估方法

充分挖掘负荷侧资源的响应潜力是提升负荷资源调控能力的有效手段之一。为有效感知负荷的响应潜力,提出了一种基于SWARA(逐步加权评估比率分析)-CRITIC(基于相关性的权重求取)-MARCOS(基于折中方案的备选方案排序)的负荷侧资源响应潜力评估方法。首先,基于负荷、经济、社会和系统层面构建负荷响应潜力的多维影响因素指标,并采用模糊数理论对指标权重和负荷的响应潜力进行评估;其次,将SWARA和CRITIC相结合计算各指标的综合权重;然后,采用MARCOS综合指标权重计算各负荷的响应潜力效用函数值,得到各类负荷的响应潜力排序结果;最后,以上海市部分可调度用户负荷为基础的算例验证了所提方法的有效性。

考虑V2G储能特性与负荷需求响应的主动配电网低碳鲁棒调度

随着新型电力系统建设和“双碳目标”的发展,分布式新能源和灵活性负荷在配电网中的渗透率越来越高,主动配电网的低碳经济调度面临巨大挑战。考虑系统碳排放的同时考虑车辆到电站(vehicle-to-grid,V2G)的储能特性,建立了电动汽车有序充放电模型。基于可转移负荷和可中断负荷进行负荷需求响应建模,并对配电网支路潮流约束进行二阶锥松弛处理,以主动配电网调度成本最小为目标构建了一种考虑V2G储能特性与负荷需求响应的主动配电网日前低碳经济调度模型;计及风光出力不确定性得到主动配电网低碳鲁棒调度模型并采用行列生成算法(column and constraint generation,CCG)算法进行求解,以保证最坏场景的碳排放在允许范围以内。采用IEEE 33节点配电系统算例进行了验证,结果表明,所提模型能够有效降低主动配电网的调度成本和碳排放量。

计及负荷时空转移需求响应的数据中心聚合商最优运行策略

利用聚合技术构建数据中心聚合商以参与系统需求响应,提出一种计及负荷时空转移需求响应的数据中心聚合商最优运行策略。首先,根据数据中心的物理特性,建立负荷时空转移需求响应模型;然后,以数据中心运行成本最小化和数据中心聚合商利益最大化为目标,建立计及负荷时空转移需求响应的数据中心聚合商最优运行模型;最后,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件以及大M法将双层模型转换成单层混合整数线性规划模型进行求解。仿真结果表明:所提最优运行策略可有效提高数据中心内工作负荷的灵活性,并促进数据中心运行经济性的提高。

百兆瓦级工业园区负荷响应电网辅助服务的优化控制方法

随着可再生能源的广泛应用和电力市场的不断深化,电网的稳定性和可靠性面临着越来越大的挑战。百兆瓦级工业园区作为用电大户,其负荷响应电网辅助服务的优化控制方法对电网的稳定运行具有重要意义。本文以百兆瓦级工业园区为研究对象,提出了一种基于负荷响应的优化控制方法,以提高电网辅助服务的质量和效率。分析了百兆瓦级工业园区的负荷特性,建立了负荷预测模型;设计了优化控制策略,实现了负荷响应的实时调整;通过仿真实验验证了所提出方法的有效性。

基于二叉树的台区需求响应建模与聚合调控潜力评估研究

充分调动用户侧负荷资源参与需求侧响应成为解决高比例新能源电力系统供需平衡的有效途径之一。然而,用户侧负荷响应在容量与时域上的不确定因素导致难以有效量化评估其响应能力。为此本文提出一种基于二叉树的台区需求响应建模与聚合调控潜力评估方法。首先,提出配电台区群多时间尺度需求侧响应的三阶段云边协同调控策略;然后,根据用户侧负荷响应的时序特性,提出基于二叉树的需求侧响应响应特性表征方法,建立配电台区需求侧响应聚合模型,采用隶属度参数表征需求侧响应群体响应的不确定性;最后,通过仿真算例验证了方法的有效性。

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨

特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。

300MW深度调峰循环流化床机组负荷响应特性研究

当下循环流化床(CFB)机组需参与深度调峰、快速变负荷运行,机组变负荷初期的负荷响应速率主要由其汽水侧蓄热特性决定,因此提出了一种亚临界CFB机组汽水侧蓄热定量计算方法。以某电厂300 MW深度调峰CFB机组为例,根据工质特性对该锅炉汽水流程进行分段,结合锅炉设计数据与实际运行参数,分别计算了不同负荷(30%~100%)工况下各段的工质蓄热系数和金属蓄热系数,并考虑汽轮机热效率变化的影响,分析了CFB锅炉汽水侧蓄热利用可持续时间与机组负荷响应特性。结果表明:该机组汽水侧蓄热系数随着负荷的降低而增大,在50%负荷以下的变化较大;考虑机组运行稳定裕度差异后,汽水侧蓄热利用可持续时间随着负荷的降低而减小,机组负荷响应能力显著降低。

考虑阶梯式碳交易与电热需求响应的综合能源系统经济调度

在能源安全新战略背景下,推动可再生能源发展、降低碳排放将是未来发展趋势。为了消纳大规模风电的弃风功率以提升电网的调峰能力,首先考虑阶梯式碳交易机制,采用碳交易市场,利用碳交易价格达到控制碳排放的目的;其次基于分时电价形成用户用电舒适度与用热舒适度,构建电热负荷需求响应模型,在掌握电锅炉、储热装置和热需求可时移特性的基础上,通过风电供给价格弹性系数描述风电出力与电锅炉协议电价之间的变化;最后通过综合满意度指标评估负荷响应能力,构建了考虑需求响应和阶梯式碳交易机制的含蓄热式电锅炉综合能源系统优化调度模型,实现系统经济运行,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。结果表明所提方法能够有效促进风电消纳,减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

计及负荷侧响应的高载能与新能源综合调度研究

为了降低弃风或者弃光量,保证电网的稳定运行,研究了计及负荷侧响应的高载能与新能源综合调度策略。分析了高载能负荷企业的电网结构以及高载能负荷出力特性,同时结合新能源综合系统的耦合模型和新能源的负荷特性,针对负荷侧响应需求,采用K-Means聚类算法划分电网区域,计算各个区域内的需接入的高载能负荷值,依据计算结果将高载能负荷接入对应区域内,实现高载能和新能源负荷分区协调控制。测试结果显示,该策略在聚类数量为5时,能够依据新能源汇集接入点以及高载能企业的负荷需求完成电网系统的区域划分,可实现高载能和新能源综合调度,保证电网的稳定运行,避免新能源浪费,峰谷差率低于15%,电网的波动率低于6%。

考虑可调负荷集群响应不确定性的联合调度模型

售电侧放开是新电改的一项重点任务,分析需求响应策略的经济性和安全性会为售电市场开放后的需求响应业务实施提供支持。需求侧管理将大量的小时响应负荷建模成多个负荷集群,通过电价信号调整集群的用电量,实现用电高峰时段减小电力缺口的目的。但负荷集群对电价响应的不确定性会造成潜在风险损失,在经济调度模型中考虑这种响应不确定性以达到降低风险值得研究。首先基于蒙特卡洛法得到负荷集群的响应偏差率,然后使用风险损失(VaR)度量负荷集群响应不确定性的风险损失,最后在满足各种约束条件的基础上,对引入风险损失的优化模型进行求解。算例结果表明该联合调度模型保证调度经济性的同时,减少需求侧因负荷响应不确定带来的风险损失。

考虑多类型需求响应负荷的热电联供系统协调优化运行

综合需求响应(integrated demand response, IDR)是综合能源系统灵活调度的重要途径,对需求响应负荷、能源生产转换设备进行协同优化有利于提升能源利用率并降低用电用能成本。文章首先分析需求响应负荷特性,将需求响应负荷细分为可中断电负荷、可转移电负荷和可调节热负荷;其次采用能源枢纽建模方法对热电联供(combined heat and power,CHP)系统进行建模,并将多类型需求响应负荷纳入其中;在此基础上,构建考虑多类型需求响应负荷的CHP系统运行策略,以日运行费用与能源消耗量最小为目标对调度模型进行求解;最后,在2种不同场景下对算例进行对比,结果显示:需求响应负荷参与调度,可以实现削峰填谷,使得供需更趋于平衡;通过协调各能源设备及需求侧负荷运行策略,系统的日运行费用节约5.4%,能源转化率提高2.6%,实现了CHP系统的经济优化运行。

考虑负荷响应的微电网容量优化配置

微电网可以有效地利用可再生能源发电,具有很好的环保性,但是建设和运维成本很高。根据负荷需求功率和新能源发电功率的实时对比,设计了一种实时电价负荷响应,将负荷响应引入微电网。然后充分考虑了微电网建设运维的成本、收益和运行工况,搭建了比较贴合实际的微电网容量优化配置模型。通过算例仿真优化分析得出,负荷响应减小了负荷需求功率和新能源发电功率在时序上的差异,进而减少了各微源的配置数量,提高了微电网的经济性,同时也减少了用户的购电费用。

基于负荷响应的地铁施工智能用电控制策略研究

随着城市的快速发展,地铁施工是高耗能也是亟需解决的问题,需要对现有用电进行优化。文中先提过分时电价的前提,然后建立了以用电费用最少和兼顾安全和经济的用电优化模型,改进了现有的遗传算法并进行算例验证,最后提出基于负荷响应的用电方案,主要结论如下:施工现场需要兼顾经济性和安全性,通过优化的用电模型和遗传算法,算例表明每天用电费用降幅达28%。提出了用电预测—用电优化—实时控制的需求响应方案,并针对施工现场出现的临时事件,提出基于负荷响应控制策略,尽量削减用电负荷。

计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法

切负荷控制是电力系统稳定运行和效率优化控制的关键技术之一,针对分钟级精准切负荷 效率优化控制中负荷过切率优化问题,提出了一种计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法。 首先以用户响应负荷颗粒度大小为切入点,采用需求响应策略,削减待切用户响应负荷颗粒度;其次, 通过负荷分级建模,构建了基于最小负荷过切率的精准切负荷优化模型;最后通过算例分析,对比传统 最小过切率精准切负荷控制方法和所提方法,结果表明,所提方法能够有效降低负荷过切率和负荷过 切率波动性,验证了所提方法的有效性。

含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置

利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此,针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统储能,同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿,并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化,提出了考虑负荷响应的含风/光/抽水蓄能的海岛微网优化配置模型,并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性,家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率,以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。