基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化

为优化储能型智能软开关(E-SOP)、传统网侧调控设备的运行策略,提升高渗透率光伏配电网运行水平,提出了基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化模型。首先,提出了“源网荷储”下多种网侧资源协调利用的多时间尺度优化控制架构;其次,在日前阶段构建计及有载调压变压器、无功补偿装置、联络开关、E-SOP和柔性负荷的长时间有功-无功联合优化模型,在日内阶段建立多目标滚动优化模型,并采用线性化方法将模型转换为混合整数线性规划模型;然后,基于KL散度构建源荷不确定性模糊集,给出日前两阶段分布鲁棒优化模型转化过程和基于列与约束生成算法的求解方法;最后,算例仿真验证所提方法的有效性。

考虑不确定性的综合能源供应商日前优化运行策略

综合能源供应商作为多能源供应主体,可以参与市场化交易。为探索综合能源供应商在电力市场环境下新的盈利点,构建了考虑需求响应的多主体互动机制,并充分考虑光伏出力、多元用能需求、市场电价以及需求响应资源潜力的不确定性,采用区间优化方法构建了表征综合能源供应商日前运行优化问题的混合整数线性规划模型,得到综合能源供应商的购能、设备运行以及需求响应资源调用等策略。算例验证结果表明,需求响应机制可以有效降低购电成本,增加综合能源供应商的运行收益。

计及负荷灵活特性的工业园区综合能源系统日前优化调度研究

研究工业灵活负荷可调特性是提升电网动态调节能力的有效途径。工业园区用户侧存在大量具备调节潜力的工业负荷资源,针对此特性,基于能源集线器构建包含分布式发电系统、储能电站、燃气轮机、燃气锅炉、灵活负荷等在内的工业园区综合能源系统数学模型,并提出一种考虑负荷灵活特性的园区能源系统日前优化调度方法。首先,考虑系统需求响应侧电解铝等灵活性负荷的可平移、可转移、可中断的负荷特性;其次,在计及生产运行要素的基础上,以购能成本、补偿成本以及运行和维护成本之和最小为目标函数,建立系统优化调度模型;最后,基于Matlab软件结合Cplex求解器,并通过3种不同典型场景对比分析,验证了所提模型的有效性。算例分析表明,考虑工业灵活电、热负荷耦合优化,成本最低,比没有灵活负荷参与时的成本降低了6.6%。研究分析表明,工业灵活负荷资源优化配置有助于促进新能源的消纳、减轻工业用电压力和提高工业园区系统运行的经济性。

NWP辅助复合神经网络预测误差修正的风储系统日前上报策略

新能源电站出力存在强波动性导致巨额偏差考核支出,因此基于数值天气预报(NWP)和复合深度学习算法,提出一种计及误差预测修正的风储系统日前上报策略。首先通过改进的组合数据预处理算法对数据进行清洗以降低后续预测难度,建立基于分段式收敛粒子群算法(PCPSO)参数寻优的长短期记忆网络(LSTM)对分量分别进行预测,重构预测结果获取原预测曲线。其次考虑预测误差及NWP信息导入多输入反向传播神经网络(MIBP)获取误差预测曲线,使用非参数核密度函数修订该预测误差曲线后,以储能跟踪误差最小和储能全局调控能力最高为目的模拟储能运行获取最佳储能动作曲线,且叠加原预测曲线和最佳储能动作曲线获取最终日前上报曲线。最后通过仿真分析验证了上报策略的正确性与可行性。

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。

考虑源-荷协同风险的水光互补系统日前优化调度

光电高比例渗透阶段会加剧水光互补系统的源-荷协同难度,并引发弃电风险。由此提出一种考虑源-荷协同日前优化调度方法。首先基于波形分段与出力分区提取光伏出力定性特征,引入耦合云生成光电不确定性场景;然后选取波动量、弃电量评价指标建立日前调度模型,采用波形分阶补偿策略保障负荷跟踪能力与控制弃电风险,并编制发电计划;最后根据实际案例的场景集合求解系统实时运行过程。结果表明:耦合云模型能够在波形与出力两个维度模拟不同鲁棒保守度下的光电不确定性;相对于常规确定性优化,考虑源-荷协同日前优化调度方法能够充分发挥水电与水库调节的灵活性,具有更强的风险承担能力,且输电形式满足源-荷协同要求,可以有效规避弃电风险。

基于变时段设计改进多目标差分进化算法的风/光/火/储日前优化调度

在高比例新能源馈入的新型电力系统中,新能源出力的不确定性导致火电难以满足调度计划的精度需求,风/光/火/储系统的经济调度求解算法面临严峻挑战。为此,提出一种基于变时段设计的多目标差分进化算法。首先按各时段负荷特征构建风/光/火/储系统的变时段日前调度规则。进而以系统运行经济成本与污染排放量为目标,基于多目标差分进化算法求解变时段系统日前调度模型的Pareto解集。最后,用IEEE 39节点系统进行测试。结果表明在风、光、储与火电的约束条件均符合校验的情形下,相较于其他算法,该方法使计算结果更加优化,火电机组出力跟踪调度计划效果显著提高,验证了所提方法的有效性。

计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略

为解决工况预测误差较大时,日前无功优化调度方案优化效果不佳的问题,提出了计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略。首先,使用轻量级梯度提升机算法建立日前工况功率预测模型;其次,考虑大规模高比例分布式电源接入主动配电网,以调度时段内所有时间断面的多目标加权累加和为目标函数建立日前无功优化调度模型;最后,设计了一种变寻优粒子空间的改进引力搜索算法对日前无功优化调度模型进行求解,该算法根据历史工况预测误差评价指标调整寻优粒子空间各维度的上下限矩阵,从而抑制了当无功区域内工况预测误差较大时可控设备调度异常的缺陷。最后采用拓展的IEEE 33节点系统算例进行有效性验证。

计及需求响应潜力的电动汽车聚合商多主体日前投标策略

针对电动汽车这一新型储能资源大规模接入后电力市场多主体竞争格局,提出一种计及需求响应潜力的电动汽车聚合商多主体日前投标策略。以实现削峰填谷、保障电网安全稳定运行等为目标,促使电网与聚合商等多方市场主体可持续发展,探索其未来商业模式。首先,根据电动汽车用户出行特性进行电动汽车集群分类,考虑出行时间、到达时间及荷电状态等因素,模拟集群内用户随机充放电选择。结合聚合商整体充电功率上限值与电能波动区间值等主要因素,基于历史数据评估聚合商需求响应潜力。然后,考虑多个聚合商投标问题,建立日前市场投标模型,以测算电动汽车聚合商日前市场效益。为探寻多元竞争格局下最优日前市场投标策略,以日前投标净利润最大为目标函数,考虑电量、功率上限及电池容量等约束条件,利用Gurobi对优化问题进行求解。最后,通过湖北省武汉市某区实际负荷算例验证了所提策略的先进性及可行性。

高比例新能源并网含抽蓄的联合系统变时段日前调度

为提高高比例新能源并网电力系统中火电机组的平稳运行,提出含抽蓄联合系统变时段日前调度策略。首先,根据抽蓄机组的最优调节区间进行净负荷频谱分析,得到其频域下的波动性质;其次,将波动量与高频分量的模糊熵共同作为评价指标,划分为不同调度模式;再次,以系统总成本最小为目标,建立考虑抽蓄最优调节的变时段日前调度模型,确定调度计划;最后,通过算例分析验证所提策略的有效性。

考虑电动汽车的售电公司日前-日内调度

为充分发挥电动汽车的调度潜力、提高售电公司参与电力市场的竞争力,提出一种考虑电动汽车的售电公司日前-日内优化调度模型。在日前阶段,考虑价格型需求响应方式,售电公司通过购售电价促进电动汽车进行有序充放。售电公司和电动汽车之间构成主从博弈关系。在日内阶段,售电公司采用日内滚动优化方式,对日前计划进行修正,考虑激励型需求响应方式调动电动汽车的灵活性。同时,该模型采用多场景分析法,以考虑风电和负荷预测的不确定性。算例分析结果表明,采用所提出的方法能有效降低售电公司购电成本及电动汽车用电成本,充分发挥电动汽车的调度潜力,降低不平衡成本、弃风率和可中断负荷调用,实现售电公司和电动汽车用户的“双赢”。

计及低碳经济运行的含风电微网群源储协同日前优化调度

海陆风电的大规模开发并网给电网的稳定带来挑战,微电网是解决分布式发电系统优化运行问题的有效途径。综合考虑微电网群的系统运行经济性和碳排放环境效益,提出了基于分布式共享储能的交互型微网群低碳日前调度模型。首先考虑风电的不确定性,基于传统实时电价提出跟随微网净负荷的定价策略;随后根据微网群用户的负荷特点定义了价格型和激励型需求响应用户满意度;然后通过生命周期评价方法划分系统运行环节的碳排放链,引入阶梯碳交易机制构建碳排放成本模型;最后基于微网群的交互运行,利用分布式储能资源进行日前优化调度。仿真算例表明:对比独立型微网群,所提出的交互型调度模型消除了原有的弃风情况,碳排放量减少32.14 t、系统运行总成本缩减15.05%。

计及源端不确定性的综合能源日前调度方法研究

可再生能源出力的多重不确定性对系统安全、经济运行的影响,已成为以风、光为主体的高比例可再生能源综合能源系统亟须解决的问题。在构建的日前调度模型基础上,基于可再生能源发电功率概率预测模型,以其预测置信度为决策变量,引入经济性、风电机组及光伏机组发电功率越限惩罚三个评价指标,提出一种外层为多目标优化、内层为两阶段鲁棒优化的日前调度方法。仿真结果表明:通过对可再生能源发电功率概率预测模型置信度的寻优,可以得到兼顾鲁棒性和经济性的日前调度计划。该方法可充分考虑可再生能源多重不确定性对日前调度计划的影响,为含高比例可再生能源的综合能源系统的安全、高效运行提供指导。

计及动态频率响应约束的高比例风电电力系统日前-日内联合调度策略

高比例风电电力系统具有转动惯量低、调频能力弱等特征,容易引发频率安全问题。现有计及频率安全约束的调度策略研究中,调频手段主要为惯性响应与一次调频,鲜见在单机故障等大功率扰动下考虑系统旋转备用与紧急功率支撑的动态响应作用。对此,在日前-日内联合调度模型中引入预想小功率扰动及大功率扰动下的系统动态频率响应约束。首先,分别构建两种预想功率扰动下的系统动态频率响应模型,采用阶梯备用等方法进行模型降阶,并进一步推导两种模型下的频率指标解析式。其次,提出计及动态频率响应约束的日前-日内联合调度架构,并分别构建日前及日内调度模型。进而,针对调度模型中最大频差约束导致的非线性问题,采用两阶段迭代方法求解。最后,开展算例分析,结果表明,所提联合调度策略能够兼顾系统运行经济性要求与频率安全性要求。

面向两个细则考核的风-储场站日前-日内两阶段功率优化上报策略

针对两个细则考核风功率上报准确率的问题,提出一种可有效降低风-储场站风险考核电量的日前-日内两阶段功率优化上报策略。首先,提出面向两个细则的风-储场站日前-日内功率协同上报框架;然后,以期望考核电量最小化为目标,建立计及储能调节的日前-日内两阶段风-储功率优化上报模型,模型中,日前、日内风功率场景集通过基于预测误差分箱的Cornish-Fisher级数与Cholesky分解法生成;最后,针对模型的多重非线性特征与不同时间尺度的求解效率要求,制定基于小步长线性化迭代的求解算法。算例仿真结果表明,相较其余上报策略与求解算法,该文提出的日前-日内协同上报策略及相应算法有效地提升了上报准确率及求解性能。

欧洲日前统一电力市场耦合出清机制分析及启示

欧洲统一电力市场发展的经验对中国电力市场建设具有重要的借鉴意义。日前电力市场是欧洲统一电力市场建设的基础环节和重要组成部分。首先,梳理了欧洲日前统一电力市场的基本情况,介绍了主要报价形式的概念,进一步总结和对比分析了主要报价形式的特点与应用情况;然后,建立了欧洲日前电力市场出清的基本模型,给出了算法求解的主要流程并分析了其基本原理。同时,进行了算例分析与应用拓展。最后,结合欧洲日前电力市场的研究焦点,分析其未来发展趋势,总结提出了对中国电力市场建设的启示与建议。

计及分布式光伏和储能主动支撑的配电网日前日内协调优化运行策略

为充分挖掘分布式光伏与储能对配电网的主动支撑能力,提高配电网运行效益与供电质量,提出计及分布式光伏和储能主动支撑的配电网日前日内协调优化运行策略。考虑到光伏和负荷预测误差所带来的调度成本风险,采用条件风险价值的方法对其进行量化。日前优化模型以配电网运行成本与成本风险最小为优化目标,制定日前优化方案,为日内优化提供参考;日内优化模型对分布式光伏与储能的有功无功功率进行调度,以加权电压偏差、线路损耗、储能有功功率偏差最小为优化目标,在提升配电网供电质量的同时保证日内运行的经济性。将所提出的模型转化成便于求解的二阶锥规划模型,采用IEEE 33节点算例对所提出的策略进行验证。算例结果表明,所提出的日前日内协调优化策略充分挖掘了分布式光伏与储能的主动支撑能力,有效降低了配电网的运行成本,并对电压越限问题有明显的缓解作用。

计及需求响应的虚拟电厂日前市场交易策略研究

虚拟电厂作为分布式资源的聚合体,可以参与电能量市场与调峰市场交易。提出一种虚拟电厂参与能量与调峰市场的交易策略。首先,构建虚拟电厂参与能量与调峰市场的交易框架。然后,构建了柔性负荷的能量-调峰响应模型,并针对柔性负荷中的可转移负荷提出一种计及峰谷转移偏差的阶梯型补偿需求响应机制,目的在于引导可转移负荷参与需求响应的同时提高虚拟电厂在调峰市场中的收益。最后,构建虚拟电厂与柔性负荷之间的主从博弈模型,采用粒子群算法与Gurobi相结合的方法求解虚拟电厂利润与柔性负荷用电成本的纳什均衡。算例表明,所提需求响应机制能够充分挖掘可转移负荷的响应潜力,并增加虚拟电厂在日前市场中的利润。

考虑时序二维变化的日前市场电价预测模型

电价预测对电力市场参与者的运营决策及电力系统安全稳定运行关系重大。针对日前市场电价预测问题,本文提出一种考虑时序二维变化的日前市场电价预测模型和方法。首先采用改进的带自适应噪声的完全集成经验模式分解对日前市场电价历史数据进行分解,然后对其高、低频子序列分别采用考虑时序二维变化的Ti⁃mesNet和基于统计分析的差分自回归移动平均进行预测,二者结果之和构成日前市场电价的预测值。仿真结果表明,所提方法相较于现有单一或组合模型具有较高的预测精度。

考虑碳排放配额和碳交易的新能源电力系统日前优化调度

在电力系统碳交易市场化的背景下,研究一种科学、有效的碳排放额度分配策略,具有重要的理论和实际意义。该文在新能源大规模接入的现状下,考虑限制排放主体的碳排放量,并在排放主体间建立碳交易模型,提出一种考虑碳排放配额和碳交易的日前优化调度方法。分别构建火电和风电碳交易费用的模型,提出一种基于熵值法的碳排放额度分配策略,对区域电网基准线排放因子的权重进行重新分配;考虑到因风电接入而造成常规火电机组产生的额外碳排放量,在碳交易价格预测的基础上,计算不同类型机组的碳交易费用;以调度时段内系统总费用最小为优化目标,构建考虑碳排放交易的日前优化调度模型,并求解该模型。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。