一种非线性多时间尺度系统模型降阶方法

基于奇异摄动理论和非线性系统稳定域边界二次近似方法,推导出非线性多时间尺度系统忽略快动态降阶时,降阶前后系统稳定性的一般规律。通过将原系统稳定裕度指标在奇异摄动参数处进行高阶泰勒级数展开,给出定量预测降阶系统稳定裕度指标的表达式。在此基础上,提出一种非线性多时间尺度系统模型降阶方法,该降阶方法能保证降阶前后系统的稳定性一致。运用该降阶方法,对某交直流电力系统的数学模型进行了忽略快动态降阶研究。降阶前后系统的时域仿真结果证明所提出降阶方法是有效的,能为交直流电力系统的动态特性分析提供简化模型。

计及多重需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳运行

为挖掘需求侧资源响应潜力,文中提出一种计及多重需求响应的综合能源系统(integrated energy system,IES)多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应差异性,建立计及价格型和激励型的多重综合需求响应(integrated demand response,IDR)模型。然后,为减少源、荷预测误差对IES运行的影响,分别构建日前低碳经济调度模型和日内双时间尺度滚动优化平抑模型。最后,算例仿真设置不同场景进行对比分析。结果表明,相比传统IDR,多重IDR能有效挖掘用户响应潜力,提升系统经济性。此外,计及多重IDR的多时间尺度调度策略能有效缓解源、荷误差带来的功率波动并降低系统碳排放量,实现IES低碳、经济和稳定运行。

含电转气和碳捕集耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度

为提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的可再生能源消纳以及低碳经济效益,提出含电转气(power-to-gas,P2G)和碳捕集(carbon capture system,CCS)耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先,建立基于阶梯型碳交易机制的含P2G和CCS耦合模型,并构建多能量转换设备和储能设备组成的电-热-冷综合能源系统;其次,基于多时间尺度的优化调度策略,以购能成本、运维成本、碳交易成本、弃风光成本为目标函数建立日前-日内滚动-实时调整3个阶段的优化调度模型;最后,以四川某工业园区为例进行仿真,结果证明本文提出的模型有效提高了综合能源系统的低碳经济效益、能源利用率和系统稳定性。

电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定问题

面向国家能源安全和双碳战略的重大需求,大规模多样化的电力电子装备以不同的形式和功能参与到现代电力系统源-网-荷各环节中,受多样化电力电子装备多时间尺度时变动态影响的电力电子化电力系统稳定机制发生根本性改变。近年来,国内外电力系统中持续出现与电力电子装备相关的各种机理不明的振荡事故,表现为振荡频率范围较宽的多时间尺度时变动态问题,严重威胁电力电子化电力系统的安全稳定运行。该文从多样化电力电子装备原始特征出发,归纳电力电子化电力系统多时间尺度时变动态基本特性,并分别从小干扰建模和动态稳定分析归纳对不同理论方法的基本认识,随后从适用于电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定快速分析计算为根本目标,凝练基于线性周期时变理论小干扰建模和动态稳定直接分析的研究思路。

2001-2020年内蒙古净生态系统生产力格局多时间尺度分析

掌握净生态系统生产力(NEP)时空格局对提高干旱/半干旱地区生态系统功能有重要意义。已有的NEP时空格局研究大多以年尺度开展分析,而NEP在多时间尺度上的特征差异尚不明晰。基于多源遥感、气象和地面实测数据,采用CASA模型、土壤呼吸地质统计模型(GSMSR)和土壤呼吸-土壤异养呼吸(Rs-Rh)关系模型耦合模拟内蒙古2001-2020年NEP,分析其年、季、月多时间尺度时空特征,并探讨8种不同植被NEP的多时间尺度特征差异。结果表明,1)内蒙古年尺度NEP的空间分布格局稳定,从东北向西南递减,这一格局与春夏秋3季及植被生长期的3-10月一致,而冬季植被进入休眠期使得空间差异显著减小。2)内蒙古多时间尺度NEP年际变化趋势有所不同:年尺度上,内蒙古总NEP呈波动上升趋势,年际变化率为C 3.75 Tg·a^(-1);季尺度上,夏季增长趋势最大,占全年增长的41.6%,春秋两季对NEP的增长也起到至关重要的作用,分别占比34.9%和23.3%,冬季对NEP增长贡献非常有限;月尺度上,NEP年内变化与植被生长物候周期较为接近,1月和12月年际NEP为减少趋势,其余月份年际NEP均为上升趋势,其中9月增长趋势最大,占全年增长的19.3%。3)不同植被类型NEP年际趋势存在差异,5种植被类型年NEP呈增长趋势,3种呈下降趋势;草地在季尺度年际变化中均保持增长,在夏季最高,而灌木林在季尺度年际变化中均为降低趋势,夏季降幅最大;月尺度年际变化中灌木林均为降低趋势,1月降幅最大。该研究能够为明晰区域碳循环及改善生态系统功能提供科学依据。

考虑多能负荷波动实时平衡的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化影响反馈至调度模块;对系统内热/冷负荷端口进行能流分析,通过监测供回水压、水温等数据,快速响应热/冷负荷波动,并在实时调度中调整机组出力;建立日前、日内、实时三阶段优化调度模型,提出基于多能负荷波动快速响应的综合能源系统多时间尺度优化调度方法。以中国南方某城市综合能源系统冬季运行模式为例进行数值分析。结果表明,所提方法对计划性负荷调整及突发小幅负荷波动均有良好效果,能有效提升系统供能收益和用户的用能舒适度。

基于纳什谈判的电氢能源系统多时间尺度协同运行优化

随着高比例新能源大力发展,灵活性不足成为制约电网安全稳定运行的关键因素,综合能源系统多时间尺度、多主体特性突出,协同运行和互动交易面临巨大挑战。基于这一背景,该文构建了基于纳什谈判的电氢能源系统多时间尺度协同运行优化模型,应用交替方向乘子算法对问题予以分布式求解。仿真结果表明,电氢能源系统协同运行可在不改变用户用能习惯的前提下,提高电氢能源系统整体经济效益3.81%,2个能源子系统个体经济效益4.16%、3.42%,降低电能源系统碳排放14.40%,验证了电氢能源系统协同运行的优越性及模型的有效性。

考虑源荷不确定性及用户侧需求响应的综合能源系统多时间尺度优化调度

针对能源系统源荷不确定性及设备功率波动的问题,提出一种考虑源荷不确定性和用户需求响应的综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,根据源荷各自特性,分别运用鲁棒优化方法和随机优化方法来处理源荷不确定性问题。其次,基于电、热和气负荷在不同时间尺度下的调度特点和响应差异,设计对应不同时间尺度的需求响应模型,并建立日前—日内两阶段的多时间尺度优化模型,以购能成本、系统运行成本、碳排放成本最小为日前调度目标,在日内调度阶段进一步考虑设备调节惩罚和削减补贴需求响应费用。最后,通过算例验证该模型和方法,在考虑源荷不确定性和需求响应的情况下,所提方法能够发挥多能源互补优势,有效促进能源供需平衡,降低源荷不确定性对综合能源系统的影响。

计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略

能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统(HEH-IES)具有重要意义。为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方法。首先,分析电制氢(P2H)两阶段运行过程与电氢耦合单元运行特性,对氢能的用能过程与设备进行精细化建模;其次,计及多元储能与综合需求响应提出了日前-日内两阶段多时间尺度优化策略,日前阶段充分考虑能源系统的不确定性,构建数据驱动的分布鲁棒优化(DRO)模型,日内阶段遵从日前计划,考虑多能流在灵活性调节时间尺度上的差异,通过多时间尺度的滚动优化降低功率波动的影响;最后,仿真算例证明了所提模型与策略对提升IES的运行灵活性具有积极作用。

考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟

风光发电出力的不确定性和电力存储困难制约着新能源的发展.氢能作为一种优质二次能源,具有绿色无污染和能量密度大的优点.为应对新能源出力的波动性与随机性,提出一种考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟方法.首先,考虑在氢储系统模型中加入热能回收环节,构建包含电热氢多元储能的风光氢综合能源系统模型;其次,对风光氢综合能源系统进行多时间尺度随机生产模拟,通过中长期生产模拟得到系统检修安排与氢储季节分配方案,并将中长期模拟结果作为边界进行短期生产模拟,实现电氢热多元储能相互配合平抑风光随机波动性.最后,利用IEEE-RTS79节点算例验证所提方法能够提高系统运行的可靠性、灵活性、低碳性.

计及不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略

风电出力的强不确定性严重阻碍了电力市场上报计划的精准执行,由此产生的偏差功率可能使风储联合系统背负高额的偏差惩罚和弃风损失。为了减小投标决策失误导致的经济亏损,建立了一种风储联合系统多时间尺度市场投标模型。借鉴美国现有的市场机制,建立风储联合系统参与能量市场和调频辅助服务市场的收益、成本模型;为了提升风储联合系统投标策略的准确性,基于Copula函数对风电出力不确定性进行量化建模,以此为基础预留部分储能出力能力,从而降低由偏差功率产生的经济性风险;以风储联合系统的预期净收益最大为目标,制定能量市场和调频辅助服务市场的日前投标策略,并在日内阶段根据超短期风电预测数据修正投标决策,提出一种考虑风电出力不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略。基于我国某实际风储联合系统进行算例分析,结果表明所提策略能够有效提高风储联合系统的经济收益,避免资源浪费。

多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统优化调度

对源侧进行低碳化改造、荷侧辅以综合需求响应策略有利于“双碳”目标的实现。为此,提出一种多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统低碳优化调度策略。源侧在碳捕集电厂中引入储液罐,形成碳捕集电厂的综合灵活运行方式,并构建计及碳捕集电厂和电转气设备的新型联合运行模型;在荷侧分析需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性,建立不同时间尺度下的价格型、激励型需求响应模型,通过源荷协调配合提升系统的低碳性能;提出源荷互补的综合能源系统多时间尺度低碳调度策略,构建含综合需求响应的日前-日内-实时调度模型。算例结果表明,所提模型能够充分利用源荷资源参与调节,实现系统低碳、经济、稳定运行。

基于广义储能的多时间尺度综合能源系统优化调度模型

针对目前综合能源系统(integrated energy system,IES)因设备种类繁多而优化调度困难、综合能源利用效率较低的问题,提出一种基于广义储能(generalized energy storage,GES)的综合能源系统优化调度模型。首先建立各类不同负荷的GES模型,简化了能源调度与消费之间的信息交互,然后基于GES模型建立了日前和日内优化调度模型,为IES能量流分析和优化提供有效途径,最后搭建IES仿真测试系统验证了所提模型的有效性。仿真测试结果表明,该优化模型能充分挖掘负荷的调度潜力,缓解能源调度供需平衡的压力,降低电力系统的运营成本,减少协同分析计算的时间,提升优化调度方法的计算精度和效率。

含P2G-CCS耦合的综合能源系统多时间尺度优化

为提升综合能源系统(IES)中可再生能源的消纳以及实现低碳排放,提出了一种多时间尺度下考虑需求响应和电转气-碳捕集系统(P2G-CCS)耦合的综合能源系统低碳调度策略。首先,建立了含P2G-CCS耦合和考虑电冷热负荷需求响应的IES数学模型。其次,建立了阶梯碳交易模型对碳排放量进行约束。最后,提出了源荷互补的IES多时间尺度低碳调度策略,构建了以购气和煤耗成本、碳封存成本、碳交易成本、机组启停成本和弃风弃光成本为目标函数的日前-日内-实时调度模型。算例结果表明,所提模型有效提高了IES的经济效益、低碳效益和能源利用率。

基于多时间尺度的风电储能系统优化调度研究

本文针对风电储能系统的优化调度问题,提出了一种新的多时间尺度调度模型。新模型能够通过对系统长时间和短时间的优化调度,降低系统的运行成本。研究结果表明,通过多时间尺度调度成本比其他模型低了1975元。由此可见多时间尺度调度能够有效降低风电储能系统的运行成本,这为风电储能系统的优化调度问题提供了新的研究方向。

基于多时间尺度发电计划曲线监测系统

引言发电计划曲线受多种外部环境因素影响,包括天气变化、政策调整、市场波动等。这些因素会对监测系统的准确性和稳定性产生影响,因此应采取有效措施减少这些因素的影响。本文结合红海湾电厂已有网络设备,配置一套发电曲线下载系统,针对电力系统运行以及网络安全的新要求,综合电厂的实际需求。

基于多时间尺度的电力系统源网协同自适应调度方法

在对电力系统源网进行调度时,受电力系统自身出力和负荷不确定性的影响,电力系统的运行性能难以达到理想效果,为此,提出基于多时间尺度的电力系统源网协同自适应调度方法。充分考虑由于天气环境的不确定性以及用户用电的不确定性导致的电力系统出力波动和负荷波动,在设置电力系统源网调度目标函数阶段,引入了第二个时间尺度——实时调度。在对目标函数进行求解时,利用区间可能度法,将电和冷热负荷等式约束转化为不等式约束的形式,利用反馈校正机制使得求解结果与电力系统实时状态形成信息闭环结构,实现对参数的滚动调度。在测试结果中,设计调度方法在提高电力系统运行性能方面具有良好的实际应用效果。

基于多时间尺度的户用光储能量管理策略

针对光伏出力的波动导致户用光储系统能量优化不确定性的问题,提出了一种多时间尺度能量管理策略。在日前阶段,综合考虑分时电价、储能系统的寿命和负荷的可控性,建立了以用户用电成本、储能运行成本和环境成本最小化为目标的调度模型;在日内阶段,基于模型预测控制(model prediction control,MPC)并参考日前调度计划进行实时调度能量优化,矫正光伏出力的预测偏差,在不影响用户舒适度的前提下降低系统运行成本。最后,仿真结果验证了所提能量管理策略的经济性和有效性。

考虑供需灵活性量化的源-荷-储多时间尺度协同优化

风电、光伏类新能源出力具有随机性和波动性,且随着新能源渗透率的增高,系统灵活性需求也激增。在此背景下,考虑源-荷-储灵活性资源互动,对新能源高渗透系统源-荷-储协同运行问题展开研究。首先,引入向上、向下裕度量化系统灵活性,并利用灵活性供需平衡机理动态评估灵活性需求;其次,提出一种考虑供需灵活性的多时间尺度协同运行方法,构建典型周、典型日、典型时段运行模拟模型,并将碳交易收益和灵活性不足惩罚成本纳入优化目标,考虑调峰需求和爬坡容量对典型时段灵活性的影响,采用多级优化、逐级细化的思路求解模型。算例分析表明,所提方法在保障系统环保性和经济性的基础上,提升了系统各个时间尺度上的灵活性容量,可以促进系统新能源消纳。

多时间尺度滚动优化在冷热电联供系统中的优化调度研究

为解决可再生能源和用户负荷波动所造成的能量供需不平衡问题,该文提出多时间尺度优化运行方法。该方法建立“日前-日内滚动-实时调整”的三阶段优化模型来逐级优化机组出力,日前阶段考虑环境成本,日前优化以日运行成本最低为目标,日内滚动优化以滚动控制时域内购能成本和机组出力变化惩罚成本最低为目标,实时调整优化以设备功率总调整率最小为目标,最终得到设备的实时平滑出力计划。日前阶段比较不同的系统结构对CCHP系统日运行成本的影响,并确定了最佳的系统结构。仿真结果验证了所提策略的准确性,优化结果显示:多元储能模式能降低CCHP系统的运行成本;多时间尺度滚动优化不但能提高CCHP系统的运行经济性,而且能减小设备的功率波动,减小设备运行损耗。