Analysis on the Influence Factors of Wind Power Accommodation

With the increase of wind power capacity in China, the situation of curtailment of wind power is getting worse. An annual sequence production simulation model is established with maximum wind power consumption as the objective function. The calculation of specific power grid operation in 2013 verifies the precision of this model. The impact of different factors on wind power accommodation as well as the impact of power grid reserve, wind resources and load on wind power curtailment is analyzed. The calculation results quantify the impact of different factors from power system to the accommodation of wind power and provide reference to solving the problem of wind power curtailment.

Coordinated control strategy for wind power accommodation based on electric heat storage and pumped storage

To solve the severe problem of wind power curtailment in the winter heating period caused by ＂power determined by heat＂ operation constraint of cogeneration units, this paper analyzes thermoelectric load, wind power output distribution and fluctuation characteristics at different time scales, and finally proposes a two level coordinated control strategy based on electric heat storage and pumped storage. The optimization target of the first level coordinated control is the lowest operation cost and the largest wind power utilization rate. Based on prediction of thermoelectric load and wind power, the operation economy of the system and wind power accommodation level are improved with the cooperation of electric heat storage and pumped storage in regulation capacity. The second level coordinated control stabilizes wind power real time fluctuations by cooperating electric heat storage and pumped storage in control speed. The example results of actual wind farms in Jiuquan, Gansu verifies the feasibility and effectiveness of the proposed coordinated control strategy.

基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计

针对分布式电源就地消纳会造成电网企业输配电成本流失,且现行输配电价制定机制尚不能真实反映“余电上网”模式下分布式电源对配电网的实际使用情况,提出一种基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计。首先,根据负荷增长情况,以投资年份、投资容量为决策变量,将分布式电源规划周期分为若干阶段,在此基础上利用所提过网费模型分别求出各阶段对应的过网费。其中,源网协同多阶段规划模型的建立以分布式电源投资主体效益最大及配电网网损和电压波动最小为目标,过网费计算模型则依据分布式发电市场化交易的输配电资产占用情况、电压等级和电气距离等关键影响要素,构建了含基础费用、阻塞附加费用和交叉补贴费用的分布式电源过网费。仿真结果表明,所提出的与分布式电源投资规划相结合的过网费机制能够保证投资主体的效益和配电网的资产回收,并能在一定程度上提高分布式电源的渗透率和消纳率。

配电网分布式发电渗透率极限值定义与计算方法

未来配电网接入分布式发电的比例将不断提高,为此提出了分布式发电(distributed generation,DG)渗透率极限值的定义及计算方法。首先,利用消纳能力曲线和负荷时序特性得到按时间分布的消纳能力。其次,在此基础上定义功率、容量和能量3个渗透率极限值。将渗透率极限值定义为保证任一时刻DG出力不超过该时刻消纳能力下的渗透率的最大值。再次,给出渗透率极限值的计算方法。根据DG容量及其时序出力特性和按时间分布的消纳能力确定DG容量极限值,进而得到渗透率极限值。最后,用IEEE 33节点算例进行验证,与现有方法比较表明,所得结果更为准确。定义的渗透率极限值易于使用,在满足安全性前提下,为衡量DG接入配电网程度提供了重要的参考指标。

基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本优化

随着风电等可再生能源的大规模发展,带来了消纳难等新挑战,通过火电灵活性改造可以增强电力系统灵活调节能力、提升可再生能源消纳空间,同时需要考虑火电灵活性改造的经济性和对可再生能源消纳的影响。因此,综合考虑火电机组常规运行成本及灵活性改造后增加的各项成本,结合碳排放成本和弃风成本,建立以总成本最小为目标的火电灵活性改造前后优化调度模型,采用对比差值法计算基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本。通过算例,将所建模型应用于对比改造前后、不同碳排放强度、是否考虑弃风等不同方案下的机组运行状况及消纳系统成本大小,并拟合得到可再生能源渗透率和消纳系统成本的关系曲线,验证了模型的有效性。

涉农高职教育服务农业强国建设:价值意蕴、现实困境与路径优化

涉农高职教育在建设农业强国中的作用无可替代。近年国家出台了一些支持涉农职业教育发展的政策,但依然存在涉农高职教育难以得到社会认可、人才培养难以适应社会需求、科技创新与推广运用职能发挥不够充分等问题。涉农高职教育服务农业强国建设路径是,突出涉农高职教育的公益导向、建立“中职-高职-本科”培养体系、双向融通职业教育与农民培训、协同共驱农业科技创新与推广运用。只有如此,才能为农业强国建设注入涉农高职教育特有活力。

数据中心集群灵活边界下电力系统分布鲁棒优化调度方法

分布式资源的广泛接入与风、光等不可调资源的波动性使电力系统运行调控的难度显著增加。文中研究可再生能源不确定性影响下的分布式集群资源优化调度策略,挖掘多种可调资源灵活性,提高不可调资源利用率。为实现分布式可调资源的灵活调控,首先,提出了数据中心与光储集群聚合体的可调潜力时变边界计算方法,保证其聚合最优性与分解可行性。然后,基于历史数据构建契合风电随机特性的∞-Wasserstein模糊集,该方法具有良好的样本外信息描述能力。最后,提出自适应多面逼近方法解决分布鲁棒优化问题固有的无限维求解难题,将两阶段分布鲁棒调度模型转化为有限维问题以实现快速求解,并基于修改的IEEE-RTS 24节点系统仿真验证了所提方法的有效性。

计及电转气-风-火-核-碳捕集的多源联合系统优化调度

在风-火-核-碳捕集多源联合系统中,核电机组在参与电网调峰时存在调峰深度选择不精确的问题。此外,该多源联合系统还存在风电消纳不足的问题。为此,构建了一种计及线性化核电机组调峰深度模型的电转气(power to gas,P2G)-风-火-核-碳捕集多源联合系统,并对该系统进行了日前优化调度。首先,基于核电机组负荷跟踪模式,通过引入连续变量,提高了调峰深度选择的准确性;然后,分析了碳捕集电厂-P2G联合运行模式及需求响应资源对促进风电消纳的积极作用;最后,以系统综合运行成本最低为目标函数,同时考虑碳交易机制,在Matlab平台搭建仿真模型,验证了所构建多源联合系统的有效性。结果表明,相较于核电机组采用固定调峰档位的多源联合系统,所构建的多源联合系统能够在保证核电机组安全稳定运行的同时,实现风电完全消纳,系统碳排放量与综合运行成本分别下降了13.74%与6.27%,提高了系统运行的低碳性与经济性。

多维因素制约下新能源消纳能力评估方法研究综述

大规模新能源的安全高效消纳矛盾是构建新型电力系统过程中亟待解决的关键科学问题。由于新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力和抗扰动性能的重要边界,准确评估新能源极限消纳能力对电力系统规划、运行与控制具有重要意义。该文对新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状及发展趋势进行了全面述评。首先,诠释新能源消纳能力的基本概念和评估指标;基于新能源出力特点以及新型电力系统“源–网–荷”演化趋势,深入阐述制约新能源消纳能力的关键因素;为了应对新型电力系统在新能源高比例渗入过程中面临的共性问题与挑战,构建了新能源消纳能力评估的总体研究框架,从电力电量平衡、安全稳定约束和电能质量3方面对当前新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状进行述评;最后,展望了未来该领域仍需重点研究的方向。

不确定风电接入下计及煤电机组深调和储能的电力系统分布鲁棒优化日前调度方法

随着新能源装机规模和占比的不断扩大,未来新型电力系统对灵活调节能力的需求逐步攀升。目前,我国仍以煤炭为主要能源,电源结构仍以煤电机组为主。在新能源大规模并网条件下,煤电逐步由传统的基础保障性电源向系统调节性电源转变,更多地承担系统调峰和备用等任务,以促进新能源的消纳。因此,充分发挥煤电机组的灵活调节能力对于电力系统的安全稳定经济运行至关重要。该文在考虑风电不确定性的基础上建立了计及煤电机组深调和储能的电力系统两阶段分布鲁棒优化模型。模型第一阶段考虑基础场景下系统的调度计划,包括煤电机组的启停和储能的充放电计划,第二阶段在第一阶段决策已知的情况下优化不确定概率分布下的成本期望,从而得到最恶劣场景下的概率分布。模型采用非精确列和约束生成(inexact column-and-constraint generation,i-C&CG)算法迭代求解。最后,采用改进的IEEE-39节点和IEEE-300节点系统验证了模型对风电消纳的促进作用以及i-C&CG算法对模型求解的加速效果。

计及电动汽车的综合能源系统多主体协同低碳经济调度

针对未充分挖掘具有源荷双重特性的电动汽车集群调度潜力以辅助电力系统低碳运行的问题,提出了计及电动汽车的综合能源系统内多主体协同低碳经济调度策略。首先,考虑综合能源系统内多主体的电能交易构建了风电主体优化运行模型、计及碳捕集与电转气系统综合灵活运行的电-热耦合系统优化运行模型以及电动汽车主体优化运行模型;其次,基于纳什谈判理论建立了综合能源系统内多主体合作运行模型,将其分解为多主体联盟效益最大化子问题和电能交易支付谈判子问题,并采用交替方向乘子法对上述两个子问题进行了分布式求解以保护各主体的隐私;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够充分挖掘碳捕集-电转气系统和电动汽车集群支撑风电消纳实现综合能源系统碳减排的潜力,提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益,有效实现综合能源系统内各主体协同互济,促进新能源消纳、提升系统低碳性和经济性。

利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法

利用建筑虚拟储能能提升电热联合系统的风电消纳能力,但若只考虑建筑结构储能而不考虑室内空气储能会导致虚拟储能利用不足。针对此问题,在奖惩阶梯碳交易背景下提出一种利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法。首先,以室内空气和建筑结构热平衡模型为基础建立精细化建筑虚拟储能模型;其次,在系统中引入奖惩阶梯碳交易机制及需求响应机制;再次,考虑电、热功率平衡以及室内温度等约束,以电热联合系统总成本最低为目标函数,并提出改进型平衡器优化算法对目标函数进行优化求解;最后,对不同场景下电热联合系统对风电的消纳、CO_(2)排放及经济性进行分析,结果表明:所提方法不仅提高了电热联合系统的风电消纳率,降低了CO_(2)的排放量,且提升了经济性。

双馈抽水蓄能机组最优功率控制策略及提升风电并网能力仿真

提出一种考虑损耗及转速影响的抽水蓄能机组最优功率控制策略。首先,对抽水蓄能机组在发电和抽水工况下的功率损耗来源进行辨析,推导计及损耗与转速影响的电磁功率与机械功率表达式。然后,计及转子动能对阶跃变化与斜坡变化的不同功率控制策略进行调节能力分析,提出最优功率协调控制策略。最后,构建半实物仿真平台对发电与抽水工况下抽水蓄能机组的不同有功功率阶跃模式进行仿真对比验证。结果表明,该文所提控制策略可优化调速器与励磁控制的协调配合,与传统方法相比,该文方法的功率调节速率更快,对电网功率指令的响应也更为准确,且有效缓解了风电等新能源所带来的消纳及一次调频问题。

电能型-功率型混合储能日前-日内协同滚动调度策略

混合储能可以利用不同类型储能在电量和功率上的不同优势。然而,在滚动优化调度中,电能型储能资源(如电池储能)容易因较短的日内滚动时间窗而限制其削峰填谷的能力;而功率型储能资源(如超级电容)又容易因较长的日前时间窗而影响其平抑风电波动的效果。针对以上两种问题,文中提出一种同时考虑电能型和功率型储能资源的日前-日内协同滚动调度策略。首先,针对电能型储能削峰填谷能力受限的问题,将日内滚动周期扩展到一天中的剩余时间,并将调度范围划分为时间分辨率不同的两个部分,从而使该部分储能资源尽可能参与削峰填谷,同时提升模型的求解效率。然后,针对功率型储能平抑波动能力受限的问题,通过对波动量的极值点统计分析,提出有限时间窗电量约束策略,从而避免该部分储能资源因过度参与削峰填谷而导致能量不足。算例表明,提出的调度策略能够发挥不同储能资源的调度潜力,在削峰填谷的同时平抑风电波动,提升风电消纳能力。

考虑需求响应的小型堆热电综合能源系统日前调度

核供热具有清洁低碳、高效可靠等优点,特别是一体化小型堆供热-发电综合能源系统具有热电逆向耦合特性,合理利用这一特性有助于提高系统经济性,促进风电消纳。考虑需求响应是实现综合能源系统经济高效运行的重要途径。基于SMR控制回路阐述其运行过程中存在的热电逆向耦合特性,根据电力负荷价格弹性响应模型推导建立需求响应模型。以系统运行成本最小为目标,建立SMR热电综合能源系统日前优化调度模型,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后划分不同供能场景进行仿真,计算结果表明,需求响应模型可以准确描述电价对多能用户的影响,为系统运营商提供更为合理的调度方案,考虑需求响应的SMR热电综合能源系统日前调度模型在提高系统的经济效益和综合能效方面优势显著。

考虑氢混燃机动态混氢特性的电-气互联系统优化调度

电–气互联系统是综合能源系统的重要组成部分,燃气机组是其中关键的能源耦合元件,而随着能源系统低碳化转型,燃气机组掺氢燃烧发电的技术应运而生。传统氢混燃机相关研究大多只考虑固定掺氢比运行的情况,并未考虑机组动态调整掺氢比运行的影响。传统电–气互联系统优化调度相关研究主要面向运行经济性,而对计及氢混燃机的能量与备用统一出清鲜有研究。为此,该文提出了一种考虑氢混燃机动态混氢比的电–气互联系统优化调度方法,基于动态混氢特性建立氢混燃机精细化模型,并通过电解水制氢技术为氢混燃机提供氢气来源,配置储氢罐和储气罐作为联合体为系统提供备用;采用二项式松弛方法对氢混燃机耗气流量方程进行线性转化,将原有非凸非线性模型转化为混合整数线性规划模型求解;最后通过仿真验证所提方法的有效性,分析不同场景下系统运行状态,实现了“风电–电解水制氢–氢混燃机”模式下风电消纳潜力的深度挖掘。

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点,具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性,氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此,文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求,首先,介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构,将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统;然后,提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型;最后,基于对偶理论,对所提出的模型转化求解,通过算例对比分析各类情况优化结果,验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性,并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

蒙西地区规模化储能商业运行模式及风险分析

储能是新型电力系统实现高比例风光消纳的关键。作为国家重要能源和战略资源基地,内蒙古提出在国内率先建成以新能源为核心的新型电力系统。因此,研究适用于内蒙古地区的储能商业模式具有较强现实意义。为了全面比较各种现行储能商业模式在内蒙古地区的应用潜力,以蒙西地区为例,首先从技术视角分析了适用于蒙西地区的规模化储能技术路线、应用场景和配置原则;其次,结合蒙西地区电力生产、输送和消费特点,对目前国内典型的储能商业模式可行性及风险进行分析。研究表明:化学储能受自然条件影响较小,其中磷酸铁锂技术更适应当前电力系统储能规模化发展;短期内用户侧储能只有参与虚拟电厂聚合及参与需求侧响应才能获得盈利空间;合同能源管理模式和共享储能模式更加适用于现阶段蒙西地区规模化储能发展。本文研究能够为能源投资商的蒙西地区储能项目提供决策支持,也可为其他地区储能项目决策和开发提供参考。

基于灵活性资源与风电协同互动可行域的鲁棒优化调度策略

风电高比例接入电网后,其出力的随机性及波动性增加了电网中安全调度运行的决策难度。为促进风电消纳,同时降低风电不确定性对电网稳定运行的影响,提出一种基于灵活性资源与风电协同互动可行域的鲁棒优化调度策略。首先,以储能及电动汽车作为可调节灵活性资源集合,构建可消纳风电波动范围与储能、电动汽车功率调节区间的可行域,根据系统当前运行状态为控制策略提供指导;其次,基于可行域提出一种计及风电消纳能力及调度成本最优的两阶段鲁棒优化模型,充分挖掘灵活性资源的调节能力,优化灵活性资源与风电的协同调度策略以应对系统调度中的不确定因素;最后,根据可行域形态指标修正调度策略进一步提升风电资源的消纳能力。通过IEEE39节点系统进行算例分析,验证了所提模型及方法的有效性。

基于系统动力学模型的光伏发电装机容量推演分析方法

针对政策、市场、技术等不同因素对光伏发电装机容量增长的影响,提出基于系统动力学模型的光伏发电装机容量推演分析方法。首先,计及电力系统消纳能力对光伏发电装机容量的影响,建立光伏发电装机容量推演分析模型;然后,利用系统动力学刻画关键影响因素的因果反馈关系,建立了系统动力学因果回路图;最后,给出系统动力学模块的建模方法。算例分析表明,所提模型能够定量分析不同因素对光伏发电装机容量的动态调控作用,准确反映未来光伏发电装机容量发展趋势。