电力电量平衡分析及其加速求解技术的发展、应用与展望

随着电力系统能源转型的加速推进,新能源渗透率显著提高,多区系统互联更加密切,多能源系统耦合程度不断增强,电力市场改革逐步深入,使得新型电力系统中电力电量平衡分析更加复杂。因此,总结归纳电力电量平衡分析技术的已有进展与典型应用,结合新型电力系统的主要特点对电力电量平衡分析技术进行展望,将有助于应对未来高维不确定性下的新型电力系统电力电量平衡问题。围绕电力电量平衡问题,首先介绍其常用的几种分析方法,在此基础上针对多时间尺度下电力电量平衡分析技术进行归纳,并总结相应的加速求解技术,然后对电力电量平衡典型应用场景进行综述,最后面向新型电力系统,对电力电量平衡分析的未来发展方向进行了展望。

含复杂电源结构省级电力系统电力电量平衡方法

随着风电、光伏大规模接入电力系统,为计及其出力的不确定性,需要以年为尺度、小时为颗粒度进行电力电量平衡分析。以含复杂电源结构、内部断面限制、外部交直流受电的省级电力系统为对象,提出了一种新的电力电量平衡分析方法。该方法以日周期进行滚动平衡分析,针对特定日:通过对各分区同类电源进行聚合以简化问题、降低求解规模;通过构建火电开机优化模型以在考虑断面限制下以均衡开机为原则确定各分区火电开机容量;通过合理设计优化调度模型以在满足不同分区同类电源均衡调度、同一分区不同种类电源顺序调用原则下实现电力平衡计算。算例以实际省级电力系统数据为基础,验证了该方法的有效性、合理性、快速性。

考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略

充分发挥不同发电能源和储能设备之间的协同互补潜力,可以缓解高比例可再生能源电力系统中可再生能源出力的波动性给系统电力电量平衡带来的巨大压力。为此,提出了一种考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略。该方法可实现不同时间尺度下的多能互补,提高系统整体运行性能。首先,考虑新能源出力季节性和短期波动特征,兼顾中长期电量平衡和短时电力平衡,建立系统多时间尺度双层优化调度模型;其次,通过对混合储能系统充放电策略的优化,实现多种储能的互补协调,提高系统运行经济性;最后,利用修改的IEEE-RTS 1979标准算例系统验证所提方法的有效性,验证了不同时间尺度的能源互补和不同储能设备的协调配合,在保证系统平衡的同时,提升系统的经济效益。

基于电力系统频率一次调整模式下的电力电量平衡

由于风电、光伏等新能源发电具有间歇性、波动性、随机性,大规模的新能源并网将对电力系统频率的一次调整带来较大的影响,传统的电力系统电力电量平衡已不能完全适应新型电力系统的特点。本文提出基于电力系统频率一次调整模式下的电力电量平衡方法,尝试解决新型电力系统的电力电量平衡问题。

新型电力系统电力电量平衡调度问题的思考

随着新能源渗透率的不断加大,电力系统的电力电量平衡特性、分析方法和应对策略都将发生重大改变。有效应对新能源出力的不确定性,保证电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳的难度显著增加。基于新能源出力预测精度与电力调度保供应、保消纳决策目标期望均随时间尺度的缩短而逐渐提高的特点,提出一种按时间尺度逐层分解、递进优化的电力电量平衡分析方法与调度优化策略。通过分层递进与目标解耦,可在新能源高占比场景中实现以电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳为目标的高效求解。以某电网的新能源高占比规划场景为例,对该系统中的电力电量平衡分析与调度策略优化问题进行年、月、周、日等各时间尺度上的全过程研究,揭示新能源高占比场景中调度机构开展电力电量平衡工作面临的新问题与新挑战,提出调节资源协同配置、发电机组检修策略调整、送受电策略调整及配套电力市场机制建设等建议措施。

新型电力系统电力电量平衡分析研究综述

在“双碳目标”的背景下,我国对于新能源的利用得到长足发展,构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统成为首要目标。风光电源出力的强波动性与不确定性的特点,给电力系统电力电量平衡带来全新的“保供难”与“消纳难”挑战,传统电力电量平衡分析模式与方法难以适应新能源占比不断提高的新型电力系统应用。为此,面向新能源占比不断提高的新型电力系统提出电力电量供需平衡分析体系。首先,分析了新型电力系统中源、网、荷以及平衡资源各环节的多重不确定性因素;其次,探讨新能源占比不断提高的新型电力系统中电力电量平衡的计算方法;进一步,归纳新型电力系统电力电量平衡的分析方法与供需失衡风险预警模式;最后,对新型电力系统电力电量平衡分析能力提升的措施与建议进行展望,力争为未来新型电力系统规划、运行与仿真分析提供思路。

面向新能源不确定性的西北电力电量平衡机制

受新能源“无稳定电力、有基础电量”的发电特性影响,西北地区电力电量平衡特性呈现新形态,电网同时面临腰荷时段的新能源消纳压力及早晚高峰的保供压力。基于高比例新能源电网实际运行数据及历史统计数据,分析了西北地区电力电量平衡的风险特性,梳理了国内外电力系统面向区域供需平衡的关键技术及配套市场机制,立足西北地区源网荷发展态势,提出了兼顾电力可靠供应和新能源高效消纳的西北电网电力电量平衡措施与建议。

实用化水火风光系统时序电力电量平衡方法

新型电力系统背景下,新能源占比逐步提高。新能源的随机性、波动性和反调峰特性使电力系统调节困难,电力电量平衡分析面临新的挑战。本文结合能源转型战略需求,首先提出了新型电力系统电力电量平衡模式,给出了电力电量平衡关键流程;接着对火电、水电、抽水蓄能/储能电源进行精细化建模,建立时序电力电量平衡模型;最后基于实际电网数据的算例分析验证所提方法的准确性和效率。结果表明,该方法能够准确反映水、火和储能机组的出力特性,给出新能源消纳情况,支撑提升措施研究,显著提升科学规划水平。

新型电力系统电力电量平衡计算分析技术综述

电力电量平衡计算是合理规划布局电源、科学安排运行方式的手段。针对高比例新能源接入的新型电力系统电力电量平衡面临的挑战和问题,该文阐述了新型电力系统电力电量平衡的基本概念,综述了源、网、荷、储各类资源模型的研究现状,提出了在资源建模方面面临的核心问题和发展方向,总结了电力电量平衡的基本思路和分析框架,从优化方法和启发式算法两层面综述了主流方法、算法以及发展趋势,总结了新型电力系统电力电量平衡指标体系。该文针对新型电力系统电力电量平衡仿真的重点方向,提出了面临的核心问题和发展方向,电力电量平衡仿真技术亟待发展以适应清洁能源发展的需求。

基于日电量平衡与日内校验的长期随机运行模拟算法

随着可再生能源接入比例的不断提高,电力系统运行模拟时既需要考虑日内的可再生能源出力波动,还须分析更长时间尺度的可再生能源长期不确定性对系统运行的影响。基于日电量平衡与日内校验框架,提出了考虑多时序场景的电力系统长期随机运行模拟算法。将8760h运行模拟问题转化为日电量平衡运行模拟与日内校验过程两部分。所提算法求解电力系统时序运行模拟问题速度快,精度高,对系统内存占用小,并可以通过并行计算方式缩短求解时间。通过多场景数据进行算例测试,对比了8760h运行模拟与所提算法的求解结果,验证了所提算法的有效性。

基于电力支撑的新型电力系统电力电量平衡

可靠的电力支撑是电力系统安全稳定运行的重要基础。各类电源的可靠电力支撑作用是指在其可靠电力范围内,可根据系统负荷需求随时满发顶峰。本文提出基于可靠电力支撑的电力电量平衡计算方法,总体计算框架为结合电源装机和系统负荷需求进行备用及机组检修安排,在此基础上通过电力平衡确定各类电源各月(或旬、或周)的可靠电力支撑,进一步进行全年8760 h的电力电量平衡模拟,模拟思路为在满足各类电源最小技术出力或强迫出力前提下,尽量为风、光让出位置,在负荷高峰且风、光出力小时发电顶峰,总体实现各时刻电力电量平衡且尽可能吸纳风光。利用本计算方法分析山西电网不同抽水蓄能规模下的电力电量平衡,并分析了风电不确定性对电力电量平衡的影响,结果显示系统抽水蓄能增加将替代部分火电容量并增加抽水电量,从而增加新能源吸纳;若过多考虑风电的电力支撑,一旦风电受天气等影响降低出力,火电、水电等满发也难以满足负荷需求,将直接影响电力系统安全稳定。

基于高斯混合聚类的海上风电出力特征曲线提取方法及其在电量平衡计算中的应用

[目的]为了减少化石能源消耗和改善环境污染问题,海上风力发电是解决问题的有效方式之一。然而,海上风电存在间歇性强、波动性大、双向调峰性等问题,研究其出力特性曲线对海上风电消纳具有重要意义。[方法]提出一种基于贝叶斯信息准则的高斯混合聚类模型,对海上风电原始出力曲线进行分类和特征曲线提取。[结果]得到能够反映不同海风区域特点的海上风力特性曲线,并应用于海上风电出力的电量平衡计算。[结论]最后,以沿海某省份海上风电15 GW装机规模下不同海风区域原始海上风电出力曲线为研究对象,验证所提方法的有效性。

考虑柔性计算的高比例新能源电力电量平衡模型

为减少各能源系统出力方案与预期方案的误差,构建考虑柔性计算的高比例新能源的电力电量平衡模型。以能源系统供应电量与目标需求电量之间的偏差最小值为电力电量平衡目标,在能源系统出力、联络线传输容量、电网安全、交互功率以及负荷总量约束条件下,通过群搜索算法实现目标模型求解,设计各能源系统出力优化配置方案。测试结果表明:模型的能源系统出力配置方案与预期方案较为吻合,电力电量平衡效果较好。模型可实现电力供应的较大经济性。

基于柔性计算的新型电力系统电量平衡方法

新型电力系统具有的不稳定性,导致其输出电量与实际负荷需求之间存在较大偏差,为此提出基于柔性计算的新型电力系统电量平衡方法。以电力机组及储能装置为核心构建了新型电力系统模型,并考虑发电机组的状态波动特性,在模型中引入了爬坡速率参数。结合用电负荷的发展规律,采用柔性计算的方式对电力机组及储能装置的输出进行调节,当电力机组输出大于用电负荷时,增加储能装置的能量输入,降低机组的爬坡速率;当电力机组输出小于用电负荷时,增加储能装置的能量输出,提高机组的爬坡速率。在测试结果中,设计方法下电力系统输出与实际用电需求负荷之间的差值稳定在130 MW以下,实现了电量平衡。

电力系统中电量平衡计算方法分析

阐述新型电力系统的电力电量平衡特性,电力支撑电力电量平衡计算方法中的总体计算框架和电力电量平衡计算模型,探讨新型电力系统的电力电量平衡分析方法,包括增加可再生能源的比例、优化发电结构、储能技术应用、引入智能电网技术。

考虑电力电量平衡的安全约束经济调度

智能电网调度发电计划要求能够统筹考虑安全与经济、节能与减排、效率与公平等诸多因素,以实现兼顾各方利益,满足系统安全的整体发电计划的优化决策。为此,在综合考虑节能减排、安全以及传统意义上"三公"要求的基础上,建立了考虑电力电量平衡的安全约束经济调度模型,它是以发电成本最小和合同电量偏差最小的多目标优化模型,在对各个目标进行模糊化后,将其转化为多目标滑动模型,并引入了目标函数满意度及许可度因子的概念,用以反映多个相互矛盾目标的重要程度。采用基于序列二次规划的序列线性方程组算法(QP-free算法)进行计算,计算结果表明了该方法的有效性,决策者可以通过许可度因子所提供的丰富信息进行决策,方法灵活而富有弹性,符合电网安全性和公平性要求。

电力电量平衡评价指标体系及其综合评估方法研究

基于关键业绩指标分析法构建了以充裕性、供电有序性、节能环保性、经济性为关键指标的电力电量平衡评价指标体系。采用主客观结合的层次分析?熵权组合法作为评价指标权重的计算方法,基于逼近理想点排序法对电力电量平衡方案进行综合评估。通过对实际算例进行分析,验证了该评估体系和综合评估方法的有效性和正确性。

基于不确定型电力电量平衡的电网企业购电成本分析

购电成本分析是电网企业的重要决策手段,而传统的购电成本分析一般是基于简单的确定型电力电量平衡,忽略了电力系统生产运行过程中所蕴涵的不确定性,使得分析结果无法提供全面的有价值的参考。文中首先根据模糊性及随机性的概念,利用序列运算理论从不同的角度对电力供需平衡中的不确定性进行描述,提出了不确定型电力电量平衡的新理念,并建立了其计算方法。由此对电网企业的购电成本进行分析,详细描述了购电成本分析的思想、方法和流程,并对电网企业的购电成本风险进行了评估。最后结合广西电网实际数据,对所提出的方法进行了实例说明以及有效性检验。

全网统筹电力电量平衡协调优化方法

大规模互联电网为大范围的能源资源优化配置提供了可能。文中提出了全网统筹电力电量平衡国省两级协调优化的模式、模型与方法。以省级电网的历史贡献率为优先级进行平衡决策,从而促进省级电网参与电力交易的积极性。提出了两种国级与省级电力电量平衡决策目标:一是在电力富余时最小化发电成本;二是在电力紧缺时合理分配电力缺口,实现在时间和空间上均衡缺电。以等效发电成本曲线为关键优化信息,建立了协调优化数学模型,分层决策省间送受电方案和各省发电机组出力计划,实现能源资源的进一步优化调配。提出了以电量受限成本增量修正省级电网发电成本的求解方法,精细考虑火电机组因电量受限所带来的额外成本。基于三区域IEEE RTS96系统和华北—华东—华中(简称"三华")电网的计算充分表明了该方法的有效性。

高水电比重系统电力电量平衡混合整数二次规划模型及算法研究

清洁能源战略的提出凸显了高水电比重系统电力电量平衡以及调度优化方案研究的重要性。该文基于水文特征和水电站发电特性拟合出水电转换曲线的分段线性函数;并通过引入0-1辅助变量,计及水与电的相互关联作用、水与电各自在地域上与时间上的耦合关系、水电与火电的协调调峰能力以及水电机组的振荡区间等约束,提出互斥技术和权值技术构建含六类0-1变量的混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,MIQP)模型。最后提出动态启发式算法(dynamic heuristic algorithm,DHA)和有效集割平面算法(active set cutting plane method,ASCPM),借助混合整数规划求解器对某测试系统进行验证,结果表明,所提模型及算法能够有效地处理高水电比重系统电力电量平衡问题并获得机组调度优化方案。