含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。

虚拟电厂参与下含高渗透可再生能源系统的运行策略

为电力系统能够规模化灵活控制分布式可再生能源与可控负荷参与系统市场交易和优化调度。文中提出一种虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)参与下含高渗透可再生能源的双层优化调度模型,将虚拟电厂作为独立市场主体参与系统调度,两层之间交替求解,实现协同优化;同时利用威布尔分布、贝塔分布模拟风电、光伏的随机性,计及可再生能源出力不确定性带来的高估与低估成本。针对双层优化模型,混合整数、非凸、非线性、多目标的特点提出一种新颖的多目标飞蛾扑火算法(Multi-Objective Moth-Flame Optimization,MOMFO)。最后通过修改后的IEEE 39节点为算例验证文中提出的模型可均衡各层收益主体,在维持安全稳定运行的前提下,系统运营利润最大化,有效实现了电力系统的可持续性发展;同时也验证了多目标飞蛾扑火算法的有效性与竞争性。

含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置

广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、势能和电能等的可控负载。针对含有高渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题,提出了广义储能配置的二层优化模型。根据所提方法,外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案,内层根据动态规划算法得到广义储能的最优运行策略,通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义储能容量优化配置,并在IEEE 33节点配电网中对提出的方法进行验证。仿真计算结果表明,在高渗透率可再生能源条件下,所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源,显著减小固定储能配置容量,降低系统的运行成本。

高可再生能源渗透率下的区域多微网系统优化规划方法

高可再生能源渗透率下区域内多个微网之间存在相互支援的可能性,故将微网互联构成区域多微网系统,并通过优化配置区域多微网系统中各微网的分布式电源和储能,将有可能提升微网的经济性。为此,提出了一种高可再生能源渗透率下的区域多微网系统优化规划方法,以区域多微网系统年化综合收益最大化为目标,同时考虑了可再生能源渗透率的要求和各微网之间的相互功率支援,采用免疫遗传算法对各微网内的分布式电源和储能进行优化配置。以IEEE 33节点系统为例,得到了在多种高可再生能源渗透率下的区域多微网系统及各微网的年化综合收益;与未组成区域多微网系统的情形相比较,证实了组成区域多微网系统能提升微网经济性;与微网内只有单一类型的分布式电源情形相比较,证实了合理配置各类分布式电源能提升微网经济性。

高比例可再生能源渗透下多虚拟电厂多时间尺度协调优化调度

考虑可再生能源出力、电力负荷和电价等一系列不确定性因素,提出了高比例可再生能源渗透下的多虚拟电厂日内两阶段优化调度模型。该模型通过对多虚拟电厂中运行设备小时级时间尺度和分钟级时间尺度的协调优化,达到分级消除系统中随机和扰动因素的影响,实现高比例可再生能源的安全消纳。并且在多虚拟电厂优化调度模型中,借助Markowitz均值-方差理论,提出利润函数的风险刻画,准确描述不确定性的影响。最后,通过算例分析,说明所提出模型可有效降低决策风险和不确定性因素的影响。

高渗透率可再生能源微电网的风柴荷协调调频策略

微电网中包含的高渗透率风机、光伏及柴油机、负荷等元件使微电网调频困难。为充分利用风柴荷备用资源对微电网调频性能的改善作用,考虑微电网频率总体最优,提出了一种基于高渗透率可再生能源微电网的风柴荷协调调频策略。考虑风柴荷与微电网频率特性的相互作用,推导了含高渗透率风电的微电网频率特性,建立了风柴荷联合调频下微电网频率特性模型,对比分析了不同调频参数下的微电网频率特性。其中风机和柴油机始终优先参与调频,可控负荷仅在负荷突变量大于风柴备用容量时参与调频,同时可控负荷调频系数根据频率波动大小而改变,兼顾风柴调频备用与供电可靠性,使微电网既能充分利用风柴调频能力,又能减少可控负荷调频压力,保证了需求侧供电的可靠性。仿真结果表明,所提出的调频策略可有效改善高渗透率可再生能源微电网的频率稳定问题,并减轻可控负荷调频压力。

基于核主成分分析和AP聚类算法的电力系统态势感知技术

随着可再生能源渗透水平的不断提高,现代电力系统面临着更多不可避免的不确定性,这些不确定性可能导致系统的弱阻尼振荡问题。对于可再生能源渗透率很高的电力系统,检测同步发电机之间的相干性是态势感知的关键环节。为此,文中提出了一种基于广域测量系统(Based Area Measurement System,WAMS)的相干检测算法,该方法采用了核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)和聚类(Affinity Propagation,AP)分析法可应用于可再生能源广泛渗透的电力系统。文中提出了几种轨迹相似度指标,用于确定惯性中心(Center of Inertia,COI)坐标中任意两个发电机轨迹之间的相似性;提出了一种基于KPCA方法的集成轨迹相似度指标,以解决多个指标之间的相干性问题;随后采用AP聚类分析方法检测同步发电机之间的相干性,可无需预先指定聚类的数量;利用高可再生能源发电渗透率的华南电力系统和包括张北风电场的华北电力系统的一部分进行仿真分析,结果证明了所提方法的适用性和实用性。

端对端交易场景下配电网分布式储能的优化配置

高渗透率可再生能源接入配电网不仅促进了分布式发电技术以端对端(P2P)的形式参与市场竞争,也对电网的安全稳定运行提出了挑战。为了保证配电网中P2P交易的安全稳定进行,提高用户和储能供应商投资储能的收益,在2种交易方案下提出了一种双层优化储能配置方法。上层模型以储能总投资成本最小为目标,采集配电网一年的运行数据进行优化,计算出储能的配置规格传递给下层模型。下层模型考虑集中竞价和用户主导这2种P2P交易模式,引入区域边际价格的概念最大化买卖双方收益,优化调度储能充放电策略以最小化储能投资成本。最后,以IEEE 15节点配电网为算例验证了所提方法的有效性。