多重不确定性下水风光多能互补长期优化调度方法

如何应对水风光多重不确定性及其导致的高维优化求解难题是流域水风光多能互补长期调度面临的关键挑战。为此,提出基于马尔科夫链和Copula函数的水风光联合场景生成方法,并通过同步回代缩减法进行场景削减,量化表征水风光多重不确定性;以此为输入,构建流域水风光多能互补长期两阶段随机优化调度模型,并通过Benders分解算法和凸化线性化建模技术实现高维非线性优化问题的高效求解。最后以金沙江下游清洁能源基地为研究对象进行了仿真验证。通过对比分析,证明了所提方法能够有效提升长期调度方案对水风光不确定环境的适应性,提高了多能互补综合效益。在样本外检验中,所提方法比传统方法的发电量增加了0.552亿kWh,弃水量减少了1.694亿m~3,表现得更具可靠性。

风光对水电调峰能力的影响初探:基于调峰幅度的角度

水风光互补是当前能源行业的研究潮流和方向,但风光出力的不稳定性和不可控性势必会影响水电站调峰能力的发挥。本研究旨在从调峰幅度角度为水电调峰能力评估及风光并入后对其的影响量化提供一种参考思路。首先提出了周期调节幅度、最大时段调节幅度、时段累计调节幅度以及水电站综合调峰幅度4个指标来评估水电站调峰状况,其次构建了水风光互补运行模型,并通过有无风光工况下4个指标的变化率来量化风光对水电调峰幅度的影响。通过某电网调峰梯级水电及其周边风光资源的多场景模拟计算得出,相比无风光场景,风电和光伏对单个指标的影响趋势不同,但无论是风电还是光伏,接入系统后,梯级水电都须发挥更大的综合调峰幅度才能调节消纳风光。结果表明,风光接入会给水电调峰带来不利影响,并且该影响具有累积效应。

计及短期运行特征的水风光互补中长期调度

传统基于旬/月尺度的中长期调度模型难以描述风、光出力随机波动性所诱发的运行风险,无法有效指导水风光互补系统的中长期运行。为此,提出计及短期运行特征的水风光互补中长期调度规则编制方法。首先,构建短期调度模型评估水风光联合运行中的弃电、弃水及失负荷风险;其次,基于短期调度长系列调度样本,提取水电出力与弃电、弃水及失负荷之间的响应关系;最后,将响应关系嵌套在水风光互补隐随机优化调度模型中提取调度函数。以黄河上游千万千瓦级水风光互补系统为研究对象进行验证,结果表明:相比于简化运行策略,所提出的方法能够增加系统发电量6.5%,同时降低失负荷率3.71%。在水风光互补中长期调度模型中嵌套短期运行风险能够降低系统的弃电与失负荷风险,从而有效指导互补系统中长期调度运行。

不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空间模型,然后提出综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统功率传输能力计算方法及流程,掌握不同功率水平下系统稳定运行区域及边界的变化特征,最终得到不同水电出力下的直流外送系统功率传输范围、特定传输功率下所允许的水电出力最小值、风光配比与小信号稳定性的定量关系。通过该方法定量评估风光水配比不同时直流外送系统的功率传输能力,从而优化选取风光水配比。结果表明,水电出力较小时,系统传输功率上限受小信号稳定性制约,下限受电压偏移约束制约;水电出力较大时,系统传输功率上限受LCC-HVDC安全运行约束制约,下限受逆变侧电压偏移、系统潮流约束制约;在功率运行点不变时,风光配比平衡工况系统更加稳定。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证上述功率传输能力理论计算的正确性。

四川省流域水风光协同优化配置研究

四川省金沙江、雅砻江、大渡河三江流域具有丰富的水风光资源,研究四川省三江流域水风光协同优化配置有利于优化流域“水风光一体化”基地配置,加速推进四川省新型电力系统建设。本研究综合考虑水电调节能力、输电通道约束、负荷需求特性、梯级上下游水力电力匹配关系、水库综合用水需求等影响因素,在总弃电率小于5%条件下进行金沙江、雅砻江、大渡河流域水风光容量优化配置,并在模型配置结果下验证了三江流域水风光协同调节效果。研究结果表明,经过水风光电源联合调节后,系统剩余负荷波动大幅降低,其中枯水期剩余负荷标准差降低了80.64%,证实了所提配置方法的合理性。

考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策研究

【目的】水风光资源长期预报精度有限,如何应对风光出力和径流的不确定性是充分发挥多能源协同优势的关键,为此,提出考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策方法。【方法】将互补系统长期调度多阶段决策划分为包含面临时段和余留期的两阶段决策,通过余留期能量曲面表征余留期不同库容条件与未来风光出力及径流所能产生的发电效益;讨论不同预报水平下水风光资源预报信息的利用方式,提出余留期能量曲面确定方法,并分析预见期利用长度对互补系统效益的影响,确定最佳预见期利用长度;以基于调度图模拟的互补系统调度结果作为对照,评估不同预报水平下两阶段模型的适用性。【结果】选择雅砻江下游水风光互补系统进行实例研究,结果显示:(1)两阶段模型中基于径流序列映射模型的预报信息利用方式能较好地表征余留期效益;(2)随着两阶段决策模型预见期利用长度的增加,预见期的边际效应显著降低,互补系统最佳预见期利用长度为3个月;(3)与调度图相比,两阶段模型推迟水库蓄水和消落时机并加深消落程度,使得发电效益和出力可靠性在预报水平较高时整体高于调度图。【结论】结果表明:两阶段决策模型能够灵活结合多个预见期的预报信息,实现有限预报信息下的互补系统长期优化调度。

含径流式水电的风-光-氢多能系统合作博弈增益分配策略

在我国大力推进清洁能源示范基地规划建设的研究背景下,以风电、光伏、径流式水电、电制氢系统为研究对象,兼顾系统运行经济性与安全性,以运行收益最大为优化目标构建考虑系统上网电量互补指标的联合优化调度模型。基于转移电量建立改进的最大最小成本(MCRS)法合作增量效益分配模型。通过算例分析可得:通过合作运行各利益主体运行时可以较大幅度提高收益;风、光、水上网电价及其上网电量互补程度对风-光-水-氢多利益主体能源系统合作运行的增量效益影响较大;改进的MCRS法具备合理性,可兼顾公平性与高效性。

计及水电站协同的风光机组容量规划方法研究

以流域丰富的水风光资源为基础,依托存量水电站调节能力建设一定规模的风电和光伏机组,对于流域可再生能源的集约高效开发具有重要意义。鉴于此,首先对水风光一体化系统的不确定性进行分析和建模;其次,以经济性最优为目标函数,考虑机组运行、消纳率和偏差率等约束条件构建了计及水电站协同的风光机组容量规划模型;最后,依托某水电站实际数据进行了仿真验证。结果表明,采用所提出的规划方法计算得到的风光机组能够与存量水电站形成良好互补,实现一体化消纳,提升流域可再生能源开发的综合效益。

基于水风光互补优化的清洁能源运行管控系统研究

本文针对目前国内风力、光伏发电装机容量迅速攀升,清洁能源消纳困难等问题,考虑国内大部分地区水能、风能、太阳能资源地理分布高度重叠,年内、日内出力互补性强的特点,提出了充分发挥水电调节能力,建设水风光联合运行管控系统的思路.旨在通过风光新能源与水电互补运行、打捆外送的方式,减小出力的波动性和随机性,缓解新能源独立规模化运行对电网的冲击和送出难等问题,促进清洁能源消纳能力的提升,提高电网和电源的整体可靠性和经济性。

水风光混合能源短期互补协调调度策略研究

高比例可再生能源发电并网构成了多种能源共同参与的电力系统新体系。梯级水电是具有良好调蓄性能的高灵活性的电源,能够作为一种补偿电源来平抑新能源发电波动,促进其电网消纳比例。提出了一种含梯级水电的水风光混合能源短期互补协调调度策略,该策略定义平稳性指标和源荷匹配指标为互补性评估指标,以协调控制出力波动和对负荷的追踪度与平滑效果;同时,从“源源互补”和“源荷匹配”两个不同角度构建调度模型,分别采用花粉算法与逐步优化算法优化求解目标问题;最后通过分析互补效果,总结水风光短期调度策略。通过案例验证了上述调度策略的有效性,为高比例水电电网大规模消纳新能源提供了新思路。

大型风光水混合能源互补发电系统的优化调度研究

全球能源发展趋势正由对传统化石燃料的依赖,转向建立在可再生清洁能源基础上的新体系。选取雅砻江风光水清洁能源互补基地作为研究对象,按照研究区域风光水可开发量,以弃风弃光量最小和梯级水电蓄能最大为目标构建优化调度模型,通过改进POA算法进行了大型风光水互补发电优化调度研究。结果表明利用梯级水电站的调蓄能力,可以有效调节补偿大规模的风电和光电出力波动,为电网提供安全稳定的高质量电力供应,有助于风光电量消纳;风光水互补发电对梯级水电的影响表现在水库日内水位变幅减小,单位时间变幅变大,枯水期水位整体变幅大于丰水期变幅,而梯级各电站发电流量过程走势趋于一致,此方案结果对今后大型风光水互补发电时梯级水电的调度方案具有指导价值。

一种风光水一体化发电系统中长期多目标优化运行方法

针对大规模光伏、风电并网给电力系统安全运行和可再生能源消纳带来的巨大挑战,提出了一种风光水一体化发电系统中长期多目标优化运行方法。首先,提出了一种考虑水库防洪、供水、蒸发、库区降雨等因素的水电站库容模型并分析了对混合系统的影响,其次,建立了风光水一体化系统收益最大和总功率输出波动性最小的多目标优化运行模型。并且利用改进的基于模拟退火算法的改进非支配排序遗传算法(improved non-dominated sorting genetic algorithm based on simulated annealing,SA-NSGA-II)对优化模型进行求解,对SA-NSGA-II算法的改进主要有在变异阶段引入改进的模拟退火方法,在非支配排序阶段采用新的排序方法和拥挤距离公式,大幅提高了求解效率。最后,将该方法应用于龙羊峡水光互补项目-青海湖风电场,验证了其有效性。

An Index Assessing the Energetic Complementarity in Time between More than Two Energy Resources

Energy complementarity can be a tool for managers to prioritize investments in new power generation ventures. An index for complementarity assessment should allow comparison of complementarities at different sites. This article proposes a new method for the calculation of complementarity index, allowing the comparison two energy resources and also allowing the comparison of more than two energy resources. In addition, the proposed index still allows the use of hourly or daily series and not only maximum or minimum values. Finally, this article also presents a map for the state of Rio Grande do Sul, the southernmost state of Brazil, indicating the energetic complementarity in time between hydropower, wind energy and PV solar energy.

多时间尺度耦合的水风光一体化互补运行研究

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,以水电、太阳能、风电为主的清洁能源迎来了前所未有的发展机遇,水风光一体化开发成为未来能源发展的重要方向。为促进新能源的消纳,同时平抑风光波动对电网安全稳定运行的影响,本文分别以年和日为时间尺度构建了“中长期—短期”多时间尺度耦合的水风光互补调度模型,并采用优化算法进行求解。研究成果表明,模型可通过适当调节水电年内出力过程,促进新能源消纳,并利用其调节能力强和启停迅速的特点,将日内随机波动的风电、光伏互补为稳定安全的优质电源,对水风光一体化互补运行有一定指导意义。

关于构建以光伏发电加物理储能为主的广域虚拟电厂的建议

实现“双碳”目标的关键问题主要涉及能源和电源结构、储能技术发展方向和新型电力系统的构建3个方面。结合我国具体情况,文章对可再生能源为主的电源结构进行了分析和预测;结合可再生能源的特点及发展需求,提出了重点发展物理储能特别是地下储能工程以满足电网规模化储能需求的观点和思路;在此基础上,进一步提出了构建广域虚拟电厂(即源侧电网)和构造新型电力系统的总体思路。