用于提升风电消纳能力的高载能负荷调度策略研究

近年来,我国大力发展以风电为主的新能源发电,尤其是在我国风资源丰富的“三北”地区,但这些地区往往负荷需求量较小,与风电装机容量难以匹配,因此在我国“三北”地区存在大量弃风现象。为解决这一问题,文中介绍了用于提升风电消纳能力的高载能负荷调度策略。参与调度的负荷为两种高载能负荷,分别为电解铝负荷和铁合金负荷。根据两种高载能负荷的运行特性及调节特性,对其进行分类并建立数学模型,并根据两类负荷的不同特性,分别建立日前调度和日内调度的数学模型,通过算例验证了所提调度策略的有效性。

高载能负荷提高风电就地消纳的需求响应模式研究

弃风问题严重制约了我国风电的进一步发展,而高载能负荷具有一定的负荷平移和调节能力,可作为需求响应资源,参与消纳弃风。基于我国电网和高载能产业实情,提出了基于负荷平移和高载能负荷自备电厂出力调节的风电与高载能负荷联合运行机制,建立了含有可平移负荷和自备电厂出力调节等需求响应方法的机组组合模型,并分析了自备电厂可调容量和可平移负荷大小等关键因素对于其发挥效能的影响。最后,通过算例分析验证了该需求响应机制在促进风电就地消纳方面的有效性。

风电富裕区域高载能负荷参与电网调峰研究

新能源并网调峰通常采用本地调峰电源和跨大区调峰容量等方式进行。随着电力需求侧管理的深入发展,负荷的可调节特性越来越受到重视。通过负荷日前启停计划、日内滚动调节,将负荷作为可调节对象纳入电力系统协调控制,可实现电网与需求侧联合调峰。文章建立了电解铝、碳化硅、铁合金等高载能负荷参与大规模新能源并网的电网调峰能力评估模型、调峰缺口量化模型及效果评价模型,以实际数据进行了计算分析,评估了高载能负荷参与电网联合调峰的效果。

基于纳什均衡的高载能负荷就地消纳受阻风电双边博弈决策

大规模风电并网后,由于系统在负荷低谷期的调峰能力不足,导致风电送出受阻现象凸显;与此同时,部分风电场附近建有大容量、调节能力强的高载能负荷,如何充分利用两者位置毗邻、需求互补的特点,通过高载能负荷就地消纳受阻风电的方式来提高风电的消纳能力,成为亟需研究的问题。文章首先分析高载能负荷消纳受阻风电的需求及技术潜力;其次以双边收益均衡且最大化为目标,将风电受阻电量作为交易商品,采用协商式双边直购的交易方式构建双边收益模型;最后在技术约束下遵循经济规律,提出基于纳什均衡的高载能负荷就地消纳受阻风电双边博弈决策模型,制定双边收益均衡且最大时的消纳电量及电价,并采用迭代搜索法求解该模型。算例验证了双边博弈决策的可行性和有效性。

基于模拟退火?逐步优化算法的多形态高载能负荷协调降损二层优化模型

大规模风电远距离输送及其出力的随机性和波动性对电网损耗产生了显著影响。提出利用容量大、调节能力强的高载能负荷对风电进行响应控制,从而有效降低网损。在此基础上,针对不同形态的高载能负荷在调节周期与调节特性上的差异,以及它们之间的协调配合关系,建立两者协调降损二层优化模型,在上、下层中分别进行不同形态的高载能负荷的优化,两层优化相互制约,交替迭代至最优解。求解二层优化模型时,提出模拟退火?逐步优化算法,克服了现有算法不能同时兼顾全局搜索能力和求解速度的矛盾。甘肃西部电网的实际算例验证了协调降损二层优化模型及模拟退火?逐步优化求解算法的有效性和优越性。

高载能负荷参与的集群风电场并网系统经济调度模式

针对传统调度模式已无法实现大规模风电并网系统的经济调度,提出了将高载能负荷作为可调度资源并通过设置集群协调层与风电场进行统一调度的新调度模式.新调度模式中,集群协调层一方面响应调度中心的调度出力;另一方面对群内的高载能负荷和风电场进行协调调度,从而使调度系统达到协调最优点.在所提调度模式上建立了系统经济调度的二层优化数学模型,分别采用帝国竞争算法(ICA)和二进制粒子群优化算法对上层和下层模型求解.算例仿真结果验证了所提调度模式和所建经济调度数学模型的正确性.

含高载能负荷的风—光—火联合电调度研究

新疆是我国重要的能源基地,但是由于负荷和电源的装机不平衡,导致了严重的'弃风弃光'问题。提出了一种含高载能负荷的风-光-火联合电调度方法,首先按照风电光伏出力的大小,确定火电机组的功率大小,然后根据系统负荷的大小和电源最小的技术出力,在高载能负荷的功率和时间限制范围内,确定其调用时间和功率大小;通过新疆某地区的实际电网验证了联合调度方法的可行性。

高载能负荷对电力系统电能质量的影响及治理方案分析

由波动负荷引起的公共连接点(PCC)的电能质量中与电压相关的技术指标主要有供电电压偏差,电压波动、闪变,三相不平衡度。分析了W市220 kV SD变电站的长期(168 h)测试数据,对电压波动进行测量与估算,闪变分析采用CPF累计概率函数方法,发现该站的35 kV系统侧用户多为冲击性负荷,35 kV母线电压波动及三相不平衡情况严重,电压不平衡度超标,短闪、长闪超标,谐波导致供电电压及电流畸变严重。对此提出集中补偿和分散补偿2种治理方案,经过分析论证,同时考虑现有设备及综合造价的经济性,认为分散补偿方案能更有效地解决电能质量差这一问题。

考虑风险约束的高载能负荷—风电协调调度方法

由于可离散调节的高载能负荷不适用于在短时内连续调节的特点和风电出力的不确定性,高载能负荷参与消纳风电时,会导致负荷用电与风电出力不匹配的问题。针对该问题,提出一种计及负荷方风险约束的高载能负荷—风电协调调度方法。首先,基于风电可接纳区间的概念和风电场出力概率密度分布,建立电网对风电的接纳能力的模型。接着,根据电网接纳能力外的弃风情况,构建了与高载能负荷用电计划增量和风电弃风量相关联的风险约束,使负荷方能够在一定程度上规避由于风电不足导致的负荷增量与风电新增发电量不匹配的风险。然后,基于高载能负荷调节对风电可接纳区间的影响,建立了以风电消纳为目标的鲁棒机组组合模型,保证线路容量约束的满足。最后,在IEEE RTS-79系统中对所提方法进行了验证,并分析了高载能负荷侧的保守程度对协调调度的影响。

考虑风电与高载能负荷调度不确定性的鲁棒机组组合

为缓解弃风问题,甘肃等电网开展了高载能负荷与风电的协调调度。然而,以电弧炉为代表的冶炼类高载能负荷在运行时存在有功功率波动,会对电网的自动发电控制(AGC)系统产生影响。为研究高载能负荷功率波动对负荷与风电协调调度的影响,文中提出一种考虑高载能负荷功率波动以及风电不确定性的鲁棒机组组合方法。该方法充分考虑高载能负荷有功功率波动与设备运行状态的关系,对负荷有功功率的不确定性进行建模。接着,考虑高载能负荷与风电协调调度时,负荷不确定性与风电不确定性对电力系统共同作用的特点,构建最小化弃风与切负荷风险的鲁棒机组组合模型,使电网对高载能负荷进行调控时,可充分考虑高载能负荷不确定性的影响。最后,在IEEE RTS-79系统中对所提方法进行了验证,并分析了高载能负荷不确定性对协调调度的影响。

考虑高载能负荷无功特性的高载能-新能源协调调度

基于发电-用户协调的新能源-高载能直购交易模式,考虑高载能负荷的有功-无功特性,对高载能负荷进行自调度。由于冶炼类高载能负荷其每个生产周期开始时会产生有功-无功功率冲击,当高载能负荷与新能源进行协调时,在弃风弃光较严重的时刻,可能出现高载能负荷为响应弃风弃光功率而调整其生产过程,进而导致较大的冲击负荷,造成节点电压越限。文章通过考虑高载能设备有功功率与无功功率之间的耦合特性,建立了考虑负荷无功特性的高载能自调度模型,保证高载能负荷有功调度时节点电压不越限。由于考虑交流潮流的高载能负荷自调度问题是一个混合整数非线性非凸问题,文章基于高载能企业内网特点,用简化Distflow模型表示电网潮流模型,将原非线性非凸问题变为混合整数线性规划问题,从而可用现有求解器高效求解。

高载能负荷消纳受阻风电的供应链博弈决策方法探究

随着风电并网容量的增加,风电反调峰特性加剧,负荷低谷期的风力资源反而充裕,导致常规电源下调峰能力不足,风电受阻现象凸显,如何提高下调峰时期风电消纳能力,成为亟须研究的问题。首先,量化风电并网系统下调峰时期风电受阻现象;其次,在技术约束条件下考虑各参与主体的经济利益,构建高载能负荷消纳受阻风电的供应链,以风电场、输电商和高载能企业作为供应链的决策者,建立收益函数;最后,针对供应链竞争和合作两种状态,构建供应链非合作和合作博弈决策模型,并结合两者形成高载能负荷消纳受阻风电的供应链博弈决策方法。该方法基于技术约束下消纳的风电受阻电量,遵循经济收益博弈规律,制定出各主体经济收益达到均衡且多赢的供应链博弈决策,既能消纳受阻风电又能使供应链收益最大。算例分析验证了所述供应链博弈决策的可行性与有效性。

高载能负荷参与的电网消纳风/光电能力定量预评估方法

在实施"源-源"、"网-源"协调控制后,甘肃酒泉集中接入电网的大规模风/光电消纳问题仍然突出。将大容量且具有较好调节特性的高载能负荷作为充裕性资源参与消纳风/光电协调控制是解决该问题的新途径。在无已投运系统数据供参考的情况下,给出了工程应用前期的定量预评估方法。在分析高载能负荷调节特性的基础上,依据国际节能效果测量和认证规程(international performance measurement and verification protocol,IPMVP),充分考虑断面功率约束和负荷可匹配上调容量约束,计及负荷参与程度,建立高载能负荷参与电网消纳风/光电的3阶段统计模型和预评估的定量计算方法,得出高载能负荷参与消纳的电量大小与负荷所需最小调节响应时间。利用该方法对甘肃电网进行实例计算,初步论证了工程应用的可行性。

高载能负荷参与调节消纳受阻风电的控制策略

以建有高载能负荷的大规模风电基地为研究背景,针对大规模风电接入电网的随机性、波动性以及常规电源调峰能力不足带来的风电消纳受阻问题,研究了高载能负荷的响应控制特性,对高载能负荷参与调节控制进行了分析,提出了高载能负荷参与调节消纳受阻风电的控制模式和控制方法,并在此基础上提出了高载能负荷参与消纳受阻风电的多时间尺度协调控制策略。该策略基于高载能负荷不同的调节特性,在不同时间尺度对高载能负荷进行受阻风电消纳的响应控制,从而达到消纳受阻风电的效果。以甘肃酒泉大规模风电接入的河西电网实际运行数据进行仿真计算,验证了所提策略的有效性。

高载能负荷对电网的影响及应对措施

高载能负荷的快速增长使电力供需矛盾突显,电网长时间、满负荷运行及近距离短路故障严重威胁主设备特别是变压器的安全和寿命。文中介绍了乌兰察布电业局在提高主设备健康运行方面的一些经验和做法,对增强电网供电能力、确保电网安全运行方面具有指导意义。

基于梯级水电和高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置

为有效解决高比例风光消纳问题,提出一种基于梯级水电与高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置方法。设计高载能负荷配合梯级水电平抑风光出力波动的协调框架;通过刻画基于水头变化的不同时刻间梯级水电的功率调节规律以及基于生产过程的冶炼类高载能负荷功率调节特性,构建考虑系统调节能力约束的风光容量最优配置模型,以风光电站投资建设成本、水火电站运行成本、高载能负荷调度成本以及弃风弃光惩罚成本最低为目标确定风光装机容量。湖南某地区仿真结果表明,所提方法能够更好地应对净负荷功率波动,增加风光并网容量。

考虑高载能负荷消纳受阻风电收益的荷源协调优化方法

高载能负荷是消纳受阻风电的有效途径,在消纳能力约束下,考虑其经济收益成为消纳受阻风电的关键。文章首先考虑风电预测误差对高载能企业收益造成的影响,提出了基于预测控制理论(MPC)的高载能企业预测收益模型;然后构建了以高载能企业预测收益最大化为目标的荷源协调优化模型;再次采用封装搜索迭代的方法,将非线性优化模型转化为若干次简单线性优化模型,并进行求解;最后通过算例分析,验证了所提方法的有效性。

计及可行解恢复的高载能负荷-新能源有功-无功协调调度

高载能负荷具有较强的用电调节能力,可通过与新能源协调促进新能源消纳。考虑节点电压约束和内部电网潮流方程的高载能负荷自调度问题是一个混合整数非线性非凸问题,现有的求解器难以求解。而采用线性潮流等简化方法求得的自调度结果不够精确,无法保证实际运行时的节点电压约束。针对以上问题,首先采用二阶锥松弛方法对原问题进行凸化以降低问题求解难度,进而采用基于交流潮流的可行解恢复过程以保证二阶锥松弛后的自调度结果精确合理。通过对比线性潮流自调度结果、基于二阶锥松弛的自调度结果、采用可行解恢复的自调度结果和原始自调度模型的结果,证明采用可行解恢复过程的自调度结果避免了基于线性潮流或基于二阶锥松弛的自调度解不精确问题。同时,相比利用现有商业求解器直接求解原问题,采用该方法可以在较短的时间内快速求得一组优化结果,有效地降低了原问题求解的难度。

高载能负荷企业参与受阻风电消纳决策方法

高载能负荷企业具备就地消纳受阻风电的良好条件,在其参与电网调节过程中,需向电网上报调节能力或意愿调节曲线,但目前尚缺乏供企业使用的决策方法。文中考虑企业参与电网调节后成本、销售额的变化,首先对高载能负荷企业参与调节的经济收益进行分析;其次,基于企业经济收益及社会责任,建立以高载能负荷企业收益及消纳受阻风电电量最大为目标的决策模型;然后,应用NSGA-Ⅱ算法对模型求取Pareto最优解,利用附加约束及满意度评价选取最优折衷解,并提出高载能负荷企业参与受阻风电消纳的决策方法;最后,通过算例分析验证了所提决策方法可为高载能负荷企业主动参与受阻风电消纳提供技术支持。

含高载能负荷的光-火地区调度研究

负荷和电源的不平衡发展,是产生弃光的重要原因。提出了一种含高载能负荷的光-火联合调度方法,将光伏的功率和原来的负荷进行拟合得到等效负荷的功率。原调度方法中,火电机组根据等效负荷大小确定其功率,火电机组功率小于等效负荷时,产生等功率弃光;新调度方法中,根据弃光功率确定调用高载能负荷的大小,根据调用的高载能负荷和多消纳的光伏电量确定其之间的转移支付补偿,利用新疆实际电网验证了调度的经济性。