多类型灵活资源的建模与分层式协调控制架构

电力需求侧可控的负荷、发电和储能资源统称为灵活资源,这些资源对智能电网的优化运行和消纳新能源发电具有重要作用。首先提出了一种通用灵活资源模型,该模型能够统一描述需求侧居民、商业、工业多类型灵活资源的特性,并能同时描述大规模灵活资源的集总用电需求。基于所提的通用灵活资源模型,构建了一种包含日前和实时阶段大规模多类型需求侧灵活资源的分层协调控制架构,该构架考虑了垂直调度和电力市场条件下电力系统的运行机制,在2种运行机制下都能够有效地利用多类型灵活资源的可调节能力提升电网整体的运行效率。将所提灵活资源模型嵌入到IEEE 30节点系统的机组组合问题中进行仿真,验证了所提分层式协调控制架构的有效性。

考虑灵活资源及模数驱动方法的电力系统调度方法综述

可再生能源及负荷种类的增多给电力系统运行带来更大不确定性,也给电力系统经济调度带来挑战。深入分析总结灵活资源特性并对不确定性的准确建模是评估电力系统灵活性和实现经济调度的基础。基于模型或数据驱动的调度建模方法面临诸多挑战,将模型与数据驱动方式相结合,并充分发挥二者优势是电力系统优化调度的发展方向。该文从灵活资源分类及特性、系统灵活性评估方法及优化调度的模型与数据驱动建模3个方面进行了归纳整理。首先,从电网侧、供应侧及需求侧3个方面介绍了系统中的灵活资源,并总结了其调节特性。其次,介绍了权重分配、数理统计及包络区间3种常用电力系统灵活性评价指标,并总结了不同方法的适用性。然后,总结了模型驱动或数据驱动的应用现状及其各自优缺点,并对模型数据交互驱动的研究现状进行了概述。最后,对考虑灵活资源的电力系统调度方案研究进行了展望。

配电台区灵活资源多时间尺度优化调度方法——以含虚拟储能的建筑微网为例

随着“双碳”目标的提出,配电台区接入大量分布式光伏、电动汽车、微网以及智能建筑等新元素,在给中低压配网安全运行带来挑战的同时也蕴含着巨大的灵活调节潜力。本工作以配电台区的智能建筑为例,提出一种含虚拟储能系统的建筑微网多时间尺度优化调度方法。首先对建筑围护结构的动态特性进行建模,构建了对建筑灵活性进行定量描述的虚拟储能模型,通过对虚拟储能的充放电过程进行优化调度来实现对建筑灵活性的定量利用;随后,在配电台区灵活资源多时间尺度优化调度模型中详细考虑了建筑的可调虚拟储能特性,分别在日前调度和日间修正两个时间尺度对建筑虚拟储能进行充分利用,提出以运行成本最低为目标的日前经济调度方法和跟踪微网联络线设定值的日间修正方法。最后以夏季制冷场景为例,利用典型建筑微网系统验证了本文所提多时间尺度优化调度方法的有效性。结果表明,本文所提方法可有效调度建筑的虚拟储能能力,实现在日前运行阶段降低建筑微网的运行成本,在日间运行阶段有效平抑可再生能源的随机波动。

虚拟电厂规模化灵活资源聚合调控框架研究与思考

在“云边协同+物联网”的背景下,为给虚拟电厂动态性能量化分析评估提供全面的资源结构基础和系统化的调控框架,在对现有和潜在虚拟电厂规模化灵活资源进行调研梳理和系统分析基础上,结合资源电网接入体系和电网可控性进行研究,形成了融合3类路径、适应多场景多情形的系统化虚拟电厂规模化灵活资源聚合调控框架。同时,依据该框架提出云边协同+物联网的虚拟电厂动态性能量化分析评估系统架构研究参考原则,探讨了虚拟电厂相关机制体制研究方向。

提升分布式光伏承载力的灵活资源协同规划

分布式光伏渗透率的日益提高对配电网的安全可靠运行提出了挑战,如何提升配电网对分布式光伏的承载力具有重要意义。配电网中的各类灵活资源为调整配电网运行以应对光伏出力的不确定性,从而为分布式光伏的规模入网提供了可能。考虑了远动开关、电动汽车和移动储能等灵活资源,建立了灵活资源协同规划部署的两阶段随机优化模型。第一阶段以灵活资源的投资费用最小为目标,对充电站及远动开关的位置进行规划;第二阶段以配电网运行成本最小为目标,并将弃光惩罚引入目标函数,对配电网的运行层进行优化。通过求解优化模型得到移动储能投入容量、充电站位置及远动开关位置的决策方案。最后,选取IEEE-37节点馈线测试系统进行算例分析,得到灵活资源的部署策略。结果表明,通过对灵活资源的合理规划部署,可以提升分布式光伏的承载力,提高配电网规划运行的经济性。

考虑风电与灵活资源互动的智能电网可靠性分析方法评述

随着智能电网及信息通讯技术的发展,利用需求侧灵活资源消纳高渗透风电成为国内外智能电网的发展趋势。考虑到多重不确定因素的作用以及电力物理信息系统的深度融合,首先概述了大规模高渗透风电与灵活资源协同互动运行系统可靠性研究的必要性。其次,对传统发电机组、风电机组等发电系统进行可靠性评估方法综述;指出了灵活资源可调度潜力的分析方法,并计及电力信息系统的不确定性提出灵活资源等效出力可靠性评估方法。此外,考虑到高渗透风电与灵活资源协同互动关系,提出智能电网框架下计及风电与灵活资源互动的系统可靠性评估流程。最后,进一步指出新形势下系统可靠性研究的重点研究方向。

新型电力系统规模化灵活资源虚拟电厂科学问题与研究框架

能源互联网的发展推动了分布式资源配置规模与利用效率的逐步提高,规模化灵活资源虚拟电厂的构建将成为新型电力系统灵活性提升的关键研究领域。文中聚焦于规模化灵活资源可信聚合以及灵活资源辅助电力系统所需的信息-能量-价值耦合互动机理问题,提出了规模化灵活资源虚拟电厂的科学问题、技术路线与理论框架。在此基础上,分别从动态聚合、安全通信、协同调控、可信交易等4个领域,论述了具体的核心关键技术及其关联支撑关系。最后,围绕规模化灵活资源虚拟电厂的技术挑战与创新应用进行了总结和展望。

双碳背景下需求侧灵活资源互动技术标准体系研究

在“双碳”目标背景下,随着新型电力系统建设,电力系统逐步呈现“双高”“双峰”特征,电力系统灵活调节资源不足等问题凸显,调动需求侧资源参与电网互动,做好电力需求响应优先、有序用电保底工作是提升电网控制灵活性、促进清洁能源消纳、缓解电力供需紧张的重要手段。为满足新形势下需求侧灵活资源互动规范化开展,需要充分发挥标准的作用,本文从标准体系现状、业务发展趋势、标准需求分析以及体系完善构建等方面展开阐述,旨在为新形势下需求侧灵活资源互动技术提供标准技术参考。

面向配电网弹性提升的源网荷灵活资源优化研究综述及展望

日益频发的极端自然灾害和人为攻击对电力系统安全运行造成巨大威胁,弹性配电网技术能有效提高配电系统对极端事件的抵御、响应以及快速恢复负荷的能力。同时随着智能电网技术的发展,配电网中开始接入多样化的灵活资源,这些灵活资源可用于提升配电网正常情况下的可靠性与经济性,但在极端事件与弹性提升方面的潜力尚未被有效挖掘。围绕弹性提升的配电网灵活资源优化展开系统性综述,对广泛分布于源网荷侧的各种灵活资源类型、建模方法以及在弹性配电网中的应用现状进行详细的梳理与讨论,并总结源网荷灵活资源提升配电网弹性的研究趋势,从而为中国未来配电网的规划建设提供参考。

含高比例可再生能源配电网灵活资源双层优化配置

分析系统灵活性供需关系,建立灵活资源运行-规划联合优化双层配置模型。运行层引入灵活性不足率作为系统灵活性评价指标,将网损和弃风弃光量计入经济惩罚,以系统年运行成本最优为目标;规划层引入系统综合安全性指标对系统安全性进行评估,以系统年综合成本最优为目标。采用粒子群优化算法对双层配置模型进行求解。最后,利用IEEE 33节点配网系统对算例进行仿真,结果验证了所提运行-规划联合双层配置模型能有效减少网损和弃风弃光量,提高系统的经济性、安全性和灵活性。

面向灵活资源配置的电力系统超短期优化调度

大规模新能源的并网,导致电力系统的波动性增加,产生较为严重的调峰和爬坡问题。为了研究面向灵活资源的配置如何在超短期优化调度中进行灵活资源的使用以满足系统调峰、爬坡的要求,首先提出超短期时段内的灵活资源运行模型和电力系统优化调度模型;其次,为考虑电力系统灵活性不足时需增加灵活资源的数量,提出灵活资源配置模型,并给出面向灵活资源配置的超短期优化调度流程;最后通过某省实际算例,对灵活资源两种情形的超短期优化调度进行仿真分析,证明了所提方法的有效性。

基于激励的需求侧灵活资源可调度潜力评估

加大力度发展可再生能源已成为世界各国缓解能源紧缺与环境问题的关键举措,调动需求侧灵活资源可以增加电力系统中可配置的灵活性容量,提高能源利用效率,减少电力系统运行成本。对需求侧灵活资源可调度潜力进行准确评估,可应对高比例可再生能源并网给电力系统带来的冲击,快速、准确地对系统进行调节和控制,从而实现能源的供需平衡。

“含风光/储/充等分布式灵活资源的新型配电系统先进电能变换与运行控制技术”专题征稿启事

随着我国“双碳”战略的快速推进,新型电力系统“最后一公里”的配电网“源-网-荷”侧正经历颠覆性变革。风/光新能源、储能、充电桩等分布式灵活资源的高比例接入给配电系统带来极大不确定性,同时也为丰富配电系统调控方式、提升配电系统能控水平开辟新的契机。充分发挥多元异构分布式资源的灵活调控潜能与时空互补特性,实现高比例“源-网-荷”侧分布式灵活资源的友好并网与协同互动,对于提升新型配电系统新能源消纳与运行管控能力具有重要意义。

面向新型电力系统的灵活资源聚合技术应用场景分析及建设启示

“双碳”战略背景下,电力系统面临着清洁化、高可靠、低成本的重大三角矛盾。针对多重不确定性复杂耦合的电力系统,安全可靠的灵活调节能力和绿色电力的弹性消纳裕度成为重要攻克方向。面向新型电力系统的聚合技术架构,使海量、灵活、分散且难观、难测、难控的灵活性“沉睡”资源得以唤醒调动,因其低成本、高弹性成为了新型电力系统的重要可调资源,是关键技术解决方案,但相关工作仍处于起步示范阶段。聚焦国内外灵活资源聚合辅助电力系统运行的典型技术应用场景,梳理了面向新型电力系统聚合技术架构的典型分类,并分析比较了其技术特征,给出了灵活资源参与电力系统运行的架构技术建设启示和发展建议,为我国构建以新能源为主体的新型电力系统提供重要技术支撑。

考虑柔性资源灵活支撑的电网有功/无功优化调度

电气化交通是交通电力耦合的重要场景,大规模电动汽车接入对于电力系统的有功/无功调度具有重要影响。提出了一种考虑电动汽车有序充电无功支撑的配电网有功/无功优化方法。首先,基于电动汽车充电特性,建立电动汽车有序充电功率控制模型,实现电动汽车并网接入的有序充电控制;其次,构建结合用户侧和电网侧因素的电动汽车有序充电无功支撑双层优化模型,实现电动汽车与电网间的有功/无功功率交互;最后,通过仿真验证所提方法的合理性和可靠性。通过控制电动汽车有序充电的功率因素,能够大幅降低用户侧充电支出,同时还能有效改善电网负荷波动和降低网络损耗,为解决电动汽车大规模接入电网问题提供新思路。

灵活性资源聚合参考模型与量化指标体系

高比例新能源并网给电网带来了显著的波动性和不确定性,使受端电网面临可调节资源能力不足的问题,需要充分利用大量的灵活性资源参与电网调度并提供辅助服务。然而,灵活性资源的数量众多、分布广泛且特性各异,给资源的集中调控带来了新的挑战,需要以集群的形式对灵活性资源进行管理和调度。为了更加准确地评估集群在电网调控中的作用,需要将灵活性资源进行聚合,并根据应用需求采用适当的量化指标衡量其性能。基于灵活性资源集群在电网调度和电力市场中的应用需求,提出了评估灵活性资源集群可调节能力的量化指标体系。根据物理特性,将其分为类发电机特性、类储能特性和共有特性3类。为了实现不同应用场景下对集群灵活性指标的量化评估,构建了由等效发电机和等效储能所组成的灵活性资源集群的聚合参考模型。此聚合参考模型具有直观的物理意义和良好的多重嵌套特性,并适用于多种时间尺度和多种能量形式,可以被用于计算特定应用场景下的量化性能指标,以及应用于分布式资源集群的异步调度、综合能源系统的联合优化调度、虚拟电厂参与电力市场的投标报价等多个场景中。

考虑灵活性资源和多能共享的低碳区域综合能源系统联盟-配电网博弈优化调度

随着全国碳交易市场政策落地,为充分挖掘区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)低碳减排能力,提高多区域综合能源系统接入主动配电网(active distribution network,ADN)的经济交互效益,提出了考虑灵活性资源与低碳交互结构的区域综合能源系统联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略。建立了以主动配电网为主体,区域综合能源系统联盟为从体的主从博弈模型。主体以最大化交互效益目标制定分时电价策略,从体成员间通过联络线实现多能共享,考虑碳交易制度以供能与碳交易成本之和最小为目标,响应主体电价策略,建立了下层多区域综合能源系统联盟合作博弈优化模型。引入包含需求响应、储能和电动汽车在内的灵活性资源,配合碳捕集-电转气耦合机组优化联盟内部各系统的低碳供能策略,满足联盟负荷需求。基于纳什议价理论完成联盟成员合作收益的分配。通过算例验证所提策略能够有效减少各区域综合能源系统碳排放,并保障主从交互经济效益。

基于全纯嵌入线性潮流的配电网灵活性资源优化配置

针对配电网考虑电压波动的灵活性资源配置模型因非线性潮流计算而难以求解的问题,本文提出一种基于全纯嵌入线性潮流的灵活性资源优化配置方法。首先,基于快速灵活的全纯嵌入潮流法,开展电压全纯函数的幂级数系数分析,建立一个适用于优化配置研究的全纯嵌入线性化潮流模型;其次,建立统一的配电网灵活性资源模型,以最小化平均电压偏差和日运行成本为目标函数,建立多目标灵活性资源优化配置模型,利用所提线性潮流模型将混合整数非线性的优化配置模型转化为混合整数线性模型。最后,利用改进的IEEE33节点测试系统进行仿真,结果验证了所提线性化优化配置模型的有效性。

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。

促进低碳转型的微网灵活性资源协同效应及经济性分析

随着可再生能源的发展,如何提升电力系统的灵活性以保障电力供应的稳定性是一个关键问题。考虑煤电机组、可再生能源、电化学储能和电解水制氢系统,通过混合整数线性规划方法模拟微网一年的运行情况,探究了如何配置电化学储能和电解水制氢系统(灵活性负荷)这两种灵活性资源以更好地促进可再生能源发展及提升系统经济性,并分析了碳交易价格以及风光资源禀赋差异对微网系统灵活性资源配置的影响。最后,探究了电化学储能和电解水制氢这两种灵活性资源技术进步对及系统经济性的影响。结果显示,灵活性资源协同可以使微网系统的净成本降低22.17%;而且随着碳交易价格提升,将促进电解水制氢系统的发展。