Multi-timescale robust dispatching for coordinated automatic generation control and energy storage

The increasing penetration of renewable energy into power grids is reducing the regulation capacity of automatic generation control(AGC).Thus,there is an urgent demand to coordinate AGC units with active equipment such as energy storage.Current dispatch decision-making methods often ignore the intermittent effects of renewable energy.This paper proposes a two-stage robust optimization model in which energy storage is used to compensate for the intermittency of renewable energy for the dispatch of AGC units.This model exploits the rapid adjustment capability of energy storage to compensate for the slow response speed of AGC units,improve the adjustment potential,and respond to the problems of intermittent power generation from renewable energy.A column and constraint generation algorithm is used to solve the model.In an example analysis,the proposed model was more robust than a model that did not consider energy storage at eliminating the effects of intermittency while offering clear improvements in economy and efficiency.

Day-ahead Optimal Dispatch Model for Coupled System Considering Ladder-type Ramping Rate and Flexible Spinning Reserve of Thermal Power Units

In northern China,thermal power units(TPUs)are important in improving the penetration level of renewable energy.In such areas,the potentials of coordinated dispatch of renewable energy sources(RESs)and TPUs can be better realized,if RESs and TPUs connected to the power grid at the same point of common coupling(PCC)are dispatched as a coupled system.Firstly,the definition of the coupled system is introduced,followed by an analysis on its characteristics.Secondly,based on the operation characteristics of deep peak regulation(DPR)of TPUs in the coupled system,the constraint of the ladder-type ramping rate applicable for day-ahead dispatch is proposed,and the corresponding flexible spinning reserve constraint is further established.Then,considering these constraints and peak regulation ancillary services,a day-ahead optimal dispatch model of the coupled system is established.Finally,the operational characteristics and advantages of the coupled system are analyzed in several case studies based on a real-world power grid in Liaoning province,China.The numerical results show that the coupled system can further improve the economic benefits of RESs and TPUs under the existing policies.

海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度

为实现海上风电的高效消纳和绿色氢能的制备,提出一种海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度方法。首先,通过评估海上风电场间的风能耦合效应,建立考虑风能异域强化利用的风电场群发电转移模型。其次,量化分析风电场的疲劳载荷与疲劳成本之间的关系,构建考虑检修便利性的风电场群均衡载荷模型。基于此,提出风电场群综合效能调控模型,以协调发电与疲劳寿命之间的关系。然后,考虑海上风流因素对船舶航行时间的影响,建立电氢并举的能量外送模型。最后,以系统运行成本最小为目标,提出考虑主动孤岛、制氢效率特性以及系统旋转备用的海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度模型。算例验证了所提方法的有效性和优越性,为海上风电制氢能量调度提供了一种新的思路。

计及区间预测信息的含风电电力系统有功多时间尺度协调调度优化方法

间歇性、集群式的风电并入大电网将会增加输电断面功率越限风险,将点预测信息纳入含风电的电力系统调度将不可避免出现“过调度”和“欠调度”。为此,该文提出计及区间预测信息的含风电电力系统有功多时间尺度协调调度优化方法。首先,利用点模型及其预测误差分布构建风电功率区间预测模型;其次,建立具有区间预测信息的风电场有功功率动态分群策略;再次,构建风电集群和自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组与非AGC机组等多时间尺度协调的调度策略,通过滚动优化和反馈校正环节协调日前-日内以及实时调度;最后,采用实际风电集群有功功率数据和改进的IEEE-118节点标准测试系统验证所提方法的有效性。研究表明,所提方法不仅可以合理协调风电集群内各个风电场输出功率,还可以协调风电集群功率和AGC机组与非AGC之间的输出功率,有效解决了调度指令与实际输出功率不协调问题。

考虑天然气柔性供应约束的气-电协同优化调度策略

随着高比例新能源接入和中国“双碳”目标的不断推进,燃气机组运行灵活、启停迅速、碳排放强度低的优势更加引起重视。然而,即使考虑了合同外用气需求和顶峰发电用气需求,相对固定甚至紧张的日供气量仍然很难应对不同气象条件下的天然气需求变化,这将直接影响到电力系统的经济性和可靠性。基于此,文中提出一种考虑天然气柔性供应约束的气-电协同优化调度策略。首先,设计了有限气源供应下多日统筹分配和用气考核的天然气柔性供应机制;其次,提出了考虑风光不确定性和气-电市场价格波动传导的调度风险评估方法;然后,以系统运行成本和风险成本最低为目标构建了系统多日调度优化模型;最后,以修改的某省级含天然气供应的电力系统为例,验证了所构建模型的有效性。算例分析结果表明,结合天然气柔性供应机制的多日调度能够实现气机出力在每日不同负荷需求和风光出力之间的灵活调配。

分布式优化在互联电网中的应用分析及展望

在新能源随机性与波动性的影响下,互联电网能量与灵活性的跨区域互济重要性凸显,有效的分布式优化算法是不可或缺的技术支撑。为了在互联电网不同运行层级的重要场景中选择适宜的算法,文中归纳了分布式优化建模和求解的一般原理,并提出将现有分布式算法分为原始可行方向、对偶可行方向、原对偶、切平面、列生成和多参数法6类。针对互联电网的多区域输电网协同调度、输配协同优化调度以及配电网分布式资源协同调度不同运行层级这3个重要场景,阐明了采用分布式优化的必要性,总结了统一的变量/约束耦合问题的典型建模及变换关系,并分析了6类算法在各场景的实施情况和应用优缺点。从物理场景、数学模型以及算法整体角度分析分布式优化在互联电网3个重要场景应用存在的问题,并给出了不同场景的算法选取建议。结合配电网运行新场景、数学建模新问题、算法设计新技术,展望了未来互联电网应用分布式优化的方向。

Optimal Active Power Dispatching of Microgrid and Distribution Network Based on Model Predictive Control

First, a three-tier coordinated scheduling system consisting of a distribution network dispatch layer, a microgrid centralized control layer, and local control layer in the energy internet is proposed. The multi-time scale optimal scheduling of the microgrid based on Model Predictive Control（MPC） is then studied, and the optimized genetic algorithm and the microgrid multi-time rolling optimization strategy are used to optimize the datahead scheduling phase and the intra-day optimization phase. Next, based on the three-tier coordinated scheduling architecture, the operation loss model of the distribution network is solved using the improved branch current forward-generation method and the genetic algorithm. The optimal scheduling of the distribution network layer is then completed. Finally, the simulation examples are used to compare and verify the validity of the method.

电网调度AVC系统自动优化协调控制方法

由于电网调度过程中电压变化量较大,电网调度AVC系统难以精准控制电压变化,所以提出电网调度AVC系统自动优化协调控制方法。确定总-中-地调三个层次协同的电力系统架构,搭建协调调度控制模型,确定母线、机组、无功裕度、功率方面的协调约束规则。在协调约束规则下确定电网AVC系统分层分区结构,计算电压无功控制空间中任意两个待分区节点之间的距离,划分电压无功控制区域,结合灵敏度确定优化协调控制矩阵,实现AVC系统自动优化协调控制。实验结果表明,该方法控制下的电压与实际数值之间误差小,能够实现电压平衡和降低网损的目标。

基于语音识别技术的配电网多任务协调优化调度

针对多任务调度受到不稳定耦合影响,造成数据不完全拟合,从而影响调度效果的问题,提出了基于语音识别技术的配电网多任务协调优化调度方法。根据不同任务间的类别映射关系,计算配电网多任务协调概率,确定多任务适合的调度语音场景。根据该场景设计基于语音识别的调度控制流程。结合禁忌搜索算法获取最优位置数据,避免出现不稳态解耦情况。构建PID控制器,通过导数定义迭代步骤,协调调度步长。通过设计语音识别智能控制平台,引入极小正值,实现配电网多任务协调优化调度。由实验结果可知,该调度技术数据拟合曲线与标准拟合曲线吻合,且送电时间与实际控制时间的偏差仅为2 min,调度效果精准。

基于混合粒子群优化的智能电网负荷协同调度

由于智能电网负荷频率和负荷电压调节向量不确定,难以实现智能电网负荷协同调度,因此,提出基于混合粒子群优化的智能电网负荷协同调度方法。根据混合粒子群优化条件,求解电网负荷协同调度中的优化参数,定义目标负荷函数。分别计算智能电网负荷频率与负荷电压调节向量,结合电量信号确定协同调度决策指标的取值范围,实现智能电网负荷协同调度。实验结果表明,所提方法应用下,电量信号传输功率极值之差不超过100 dBm,满足智能电网负荷协同调度的实际应用需求。

基于粒子群优化算法的工业可调负荷协同优化调控方法研究

针对工业负荷调度中的负荷类型多、总量大且调度空间大的特点,基于需求响应的负荷调度是削峰填谷、提升电网可靠性、降低企业与电网成本的重要方法。为了对不同类型负载进行全面的建模,且兼顾电网与企业的利益问题,提出一种工业负荷调度方法,对于工业场景中的可调负荷、恒功率负荷、从属负荷、储能负荷进行建模,同时考虑降低峰值负荷与生产成本,在实时电价的背景下,通过改进的粒子群优化算法进行求解。对于所提出的工业负荷调度方法进行仿真分析,验证其在工业场景下的可靠性与实用性。

考虑新能源消纳的火电机组多时间尺度调度方法

在火电机组工作过程中,受到新能源消纳能力评估方法的影响,导致调度后机组新能源消纳比例较低,由此,提出考虑新能源消纳的火电机组多时间尺度调度方法。深入分析电力用户的需求响应情况,建立符合电力市场发展需求的调度模型。依托于概率分析算法,设计新能源消纳能力量化评估方法,得到新能源弃电率;结合消纳评估结果,从日前、日内2个尺度设计多时间尺度优化调度策略,按照长时间、短时间2种尺度,根据储能设备变化功率实时修正日内调度方案;将遗传算法与变异交叉操作相结合,获取最优调度解。算例分析结果表明,应用所提出的调度方法后,火电机组的新能源消纳比例有所提升。

园区综合能源系统协调经济调度

为了降低现有工业园区的能源消耗以及运行成本,园区综合能源系统的出现提供了很好的解决思路和方法。首先,本文提出一种园区综合能源系统协调经济模型,利用现有的改进粒子群算法进行优化;其次,通过多能互补的方式,降低园区系统的运行成本和碳排放量,同时促进分布式电源的消纳;最后,通过算例分析,验证了该方法的有效性和实用性。

面向差异化的新型配电网优化调度框架及策略

在大规模光伏接入的现状下,存量配电网与增量配电网存在有功/无功调节手段差异。本研究兼顾差异化的配电网现状及需求,设计了双层优化调度框架,外层对应日前阶段,基于日前负荷及分布式光伏发电预测,通过协调慢调节设备动作量,进行目标为经济性最优的优化调度,调度间隔为1小时。内层针对实时运行阶段,调度间隔为5分钟,通过协调分布式光伏、储能及负荷响应的有功无功输出,并计及大规模分布式光伏预测出力偏差风险,实现以网损及未来节点电压偏差风险最小,和灵活调节手段调节最小为目标的实时优化调度。采用改进的IEEE 33节点算例在多个场景下验证了方法的有效性。

兼顾安全与经济的电力系统优化调度协调理论

建立了兼顾安全与经济的电力系统优化调度协调理论的整体框架,提出了优化调度在空间尺度、时间尺度、电力生产环节、控制对象、电网安全稳定控制策略、优化目标、“三公”调度等7个方面的协调调度机制及协调调度模型。在空间尺度与时间尺度上,提出了“自下而上预决策及申报、自上而下决策、整体优化、多级多类优化协调、逐级逐类细化”的优化调度协调模型及算法,该模型考虑了国调、区域调和省调的优化调度计划在当前时间级、上一时间级、下一时间级之间的相互优化协调,能够实现资源在全国范围内的优化配置。在电力生产环节,提出了基于市场机制的节能发电安排原则及节能发电调度模式。

多级电力市场之间协调的模型与方法

在电力工业市场化运行过程中,年度/月度合约交易市场、日前市场、时前/实时平衡市场及辅助服务市场是并存的,而电力各个市场之间的衔接与协调一直是电力市场理论研究中的一个重要问题。目前国内外真正实现多级电力市场的情况并不多见,而对于经济性、安全性进行多级市场协调的研究也不够深入。为此,提出了多级市场之间协调的模型与方法,能够做到在保障电网安全稳定经济运行的情况下保证市场公平交易。

东深供水工程梯级泵站的优化调度

本文采用大系统分解-协调模型,对梯级泵站联合运行时的优化方案进行了求解。计算中考虑了不同地区、不同时间段的电价对优化调度的影响。在子系统的优化过程中,各泵站内部单台机组的性能可以完全不相同。

主动配电网多源协同优化调度架构分析及应用设计

风电、光伏等间歇式能源的并网以及储能装置、柔性负荷等可调资源的接入,对主动配电网的优化调度提出了更高的要求。针对主动配电网的运行特征,提出了多源协同优化调度的总体架构和应用框架,研究了多源数据融合、主动配电网快速仿真、多源协同优化调度策略以及多源协同优化调度策略评估等关键技术,设计了计及时间尺度、空间尺度、运行状态的"三维"优化调度目标,提出了配电网—馈线—自治区域的空间维度优化调度策略和长时间—短时间—实时的时间维度优化调度策略,并研究了优化调度策略的评估方法,最后设计了主动配电网多源协同优化调度的应用场景。

水–火–风协调优化的全景安全约束经济调度

风电出力的不确定性给传统的安全约束经济调度(security constrained economic dispatch,SCED)方法带来了很大的挑战。为了协调调度水电、火电和风电等多种电源,提出了水–火–风协调优化的全景SCED方法。该方法用区间数表示风电的波动范围,统一优化备用需求与机组出力;考虑机组跟踪负荷能力以及调度的公平性,经济、公平地预留各机组备用,以应对风电波动。针对含区间数模型的复杂性,提出关键场景的识别方法,形成以关键场景为约束、不损失优化精度的模型,显著减小了模型规模,使其能够高效地得到求解。基于电网实际数据的算例验证了所提出的方法在解决风电波动问题方面的高效性与科学性。