考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划

随着新能源大量接入配电网,新能源出力的不确定性和波动性给配电网规划带来了巨大挑战。在配电网规划中综合考虑源网荷储,可减少新能源不确定性和波动性对规划结果的影响。提出了一种考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划方法。首先,根据密度峰值聚类的思想提出了基于密度峰值改进的近邻传播聚类算法,对风光荷联合场景进行聚类获得典型日曲线。然后,以规划总费用最小为目标函数,建立了考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划模型,并基于二阶锥理论,将原非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划模型。最后,在Portugal 54算例上进行仿真验证,证明了所提模型和方法的有效性。

蓄洪区村庄多村联合编制村庄规划探索——以安徽省六安市城东湖蓄洪区三村为例

村庄规划既是我国实现乡村振兴的一项重要基础性工作,也是国土空间规划体系中的重要环节。本文以安徽省六安市城东湖蓄洪区的钱集村、烟墩村、胡桥村三村为研究对象,论证三村联合编制村庄规划的必要性。并以实地调研为基础、问题发掘为导向,分析三村发展的优势与困境,从目标定位、空间布局、产业特色、设施功能、联合管理五个方面探讨三村联合编制村庄规划的思路与策略。以期为新时期“多规合一”实用性村庄规划的多村联合编制提供借鉴。

面向新型电力系统的输电网与分布式变速抽水蓄能联合规划

针对高比例新能源场景下分布式变速抽水蓄能的容量配置及其在电网中的位置接入问题,提出了输电网和分布式变速抽水蓄能的联合规划方案。首先,考虑了各类抽水蓄能的运行和库容约束、火电机组的出力和爬坡约束以及输电网的传输能力,以分布式新能源的经济消纳为优化目标,建立了分布式变速抽水蓄能和输电网间的联合规划模型。然后,通过凸松弛方法将该模型转化为混合整数线性规划模型,以两阶段优化方法求解得到了分布式变速抽水蓄能与输电网的联合规划方案。最后,采用两个标准测试系统对比验证了所提含分布式变速抽水蓄能的联合规划相较于定速抽水蓄能的规划方案,能更好地与其他灵活性资源相协调以消纳风光可再生能源,总体上可降低约20%的成本。

抽水蓄能与风电、光伏联合发电系统容量配置研究

为促进新能源消纳和风光蓄多能互补新能源基地建设,解决抽水蓄能与新能源合理容量配置问题,深入分析风电、太阳能开发条件及规模,在抽水蓄能电站装机规模、风光规模、新能源直接上网容量均未确定的情况下,构建联合互补运行双层嵌套规划模型,并提出了求解流程。上层模型以风光蓄多能互补新能源基地规模最大为原则,确定系统抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案,下层模型以联合发电出力波动性最小为目标,旨在输出一个尽量平稳的外送出力过程,以尽量提高电网安全可靠性,解决风光间歇性电源并网带来的不稳定、调峰调频难度大、限电等问题。以日喀则市新能源和湘河抽水蓄能电站为例进行模拟计算分析,验证模型与算法的有效性。研究结果表明:所构建的双层嵌套规划模型可以科学地提出湘河抽水蓄能电站装机容量1800 MW、新能源开发规模5700 MW(风电2000 MW、光伏3700 MW)的容量配置方案,并能够改善风电、光伏并网条件实现电力稳定送出。

考虑内–外生双重不确定性的风储系统联合规划方法

风电场配置储能设备提供了良好的并网特性,但传统风储联合规划中,仅考虑不受决策结果影响的外生不确定性,受决策影响的内生不确定性被忽视,无法给出兼具经济性和鲁棒性的规划方案。为此,首先从不确定优化理论的角度梳理风储联合规划的模型演化路径,给出对应优化模型的拓扑表示。引入随机过程中的鞅理论,针对不确定性的外生与内生问题进行严格数学定义加以区分,并采用散度对风储联合规划中的内生与外生不确定性进行数学建模,同时设计参考分布修正过程使内生不确定性的参考分布逼近真实分布。构建改进分布鲁棒优化模型,设计对应的求解流程。最后,以改进IEEE 30节点系统和中国蒙西某区域电网验证所提模型的有效性和通用性,分析储能配置与内生不确定性间的相互影响,为该类规划问题提供先验信息支撑。

基于电-碳耦合运行的碳中和区光储联合转型规划

双碳目标为我国碳减排进程提出了明确要求,但各地区尚缺乏完整的能源转型规划方案。为此,依托整县屋顶分布式光伏开发试点,考虑能源行业的电气化转型,建立了考虑碳中和约束的两阶段鲁棒规划模型。首先,根据土地利用信息以及能流图理论建立地区碳汇、碳源核算体系,并根据区域碳中和约束提出多时间尺度碳承载指标。然后,在第一阶段决策电气化转型比例以及电网规划方案,在第二阶段通过计及光伏、负荷以及碳汇不确定性的电-碳耦合运行模拟决定运行变量,有效处理运行层面不确定性对规划结果的影响。而后,采用列约束生成算法求解,实现转型路径的规划。最后,基于广东某县级区域进行算例仿真,验证了所提方法的有效性。结果表明,所提模型能够优化区域能源结构、降低净碳排放量,进而实现地区碳中和目标,并为政府制定能源转型政策提供科学支撑。

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。

计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法

电力系统灵活性不足与外送输电阻塞是造成弃风的两大根本原因,且在时序上具有一定的耦合关系。从储能分时复用的角度出发,利用弃风事件之间的耦合关系,配置储能同时解决调峰不足与输电阻塞问题,提出了计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法。首先,分析了调峰不足弃风、阻塞弃风产生机理及两者耦合关系。然后,分析了储能配置对源侧常规机组装机容量规划与网侧输电容量配置的影响。其次,构建了综合考虑常规火电装机投资成本、储能投资成本、弃风惩罚成本与输电线路扩建成本的源-储-网联合规划模型,并给出了模型求解流程。最后,通过对中国东北某局部电网输电工程系统和Garver-6节点系统的仿真,分析验证了所提方法的有效性与可行性。

高比例风电渗透下考虑长短期储能的源-储-输联合规划优化

目前,世界各国正处于清洁能源转型发展的关键时刻。未来,随着风电比例的增加,以功率调节为主的储能技术将难以满足高比例风电渗透下长时间尺度的系统需求,亟需统筹优化短时功率和长期能量的双重调节。在源-储-输联合规划模型的基础上,考虑长短期储能的相互配合,提出了以系统综合成本最小化为目标的优化模型。结合负荷数据刻画不同风速变化的极端场景,重点对比分析了不同风荷匹配类型下源-储-输的规划结果。算例结果表明,在新型电力系统的发展过程中,所提联合优化模型能提高电网整体的经济效益,对推动“双碳”目标的实现具有重要的意义。

计及分布式光伏安装面积限制的配电网储能系统与线路扩容联合规划

为应对负荷的增长需求并解决光伏就地消纳和电网规划过投资问题,提出了一种主动配电网多阶段储能配置与线路扩容联合动态规划方法。从经济性出发,计及联合规划得到的光伏消纳收益及调峰补贴收益,构造规划目标函数;同时考虑到分布式光伏安装面积限制,基于Logistic曲线构建分布式光伏发展模型,预测光伏在各个规划阶段的装机和出力情况,为储能配置与线路扩容的联合规划提供边界条件;最后,基于相角松弛与二阶锥松弛凸优化潮流约束,并采用大M法凸化储能约束,以实现对模型的高效求解。对比某实际台区算例联合规划前后系统的运行指标,可见规划后系统的可靠性有大幅提升,且随分布式光伏的不断接入,光伏消纳率不降反升,由此验证了所提联合规划方法的有效性和实用性。

多仓联储模式下的集成生产库存决策

为了探究多仓联储模式下集成化供应链生产与供给配送的最优决策,以供应链总运营成本最小化为目标,构建了多仓联储模式下的集成生产与库存分配模型,基于迭代局部搜索算法原理构建求解算法,用以解决实际大规模情形下的生产计划与库存分配决策问题。通过实验表明,集成生产与仓储分配决策方法能够有效协调生产以及多个仓库间的分配调度,为仓库节省大量的仓储空间,同时能够合理地进行资源的运输调度,从整体上降低了供应链的生产与仓储运输成本。

工业园区参与调峰的电池储能-需求响应联合规划

工业园区理论上具备很大的调峰潜力,但由于峰谷分布不规律、多方利益交互、规划与运行高度耦合等因素导致难以实现有效规划。文中旨在探索工业园区主动参与调峰的经济性与可行性,提出运用电池储能和需求响应作为两类主要调峰手段,构建了兼顾考虑设备配置与运行调度优化的双层规划优化模型。在经济性方面,对工业园区参与调峰过程中的各种成本效益进行量化建模,并分析了与电网公司、政府之间的利益交互。在不确定性处理方面,联合运用蒙特卡洛模拟法与K-means聚类法生成多个调峰场景以提高规划结果准确性。选取广东省某工业园区作为算例,验证了所提方法的可行性与有效性。

基于联合时序场景和源网荷协同的分布式光伏与储能优化配置

主动配电网可通过协同调度灵活性资源促进分布式光伏(DPV)电量消纳,为此提出基于联合时序场景和源-网-荷协同的DPV与储能系统(ESS)联合优化配置方法。基于动态弯曲时间特性提出光-荷联合时序场景生成方法,处理源-荷不确定性和时序相关性;建立源、网、荷、储灵活性资源数学模型;以DPV全年总发电量最大为目标,兼顾配电网经济性,建立DPV与ESS联合优化配置的混合整数线性规划模型。以某51节点标准测试系统为例验证所提方法的有效性,量化分析不同灵活性资源对DPV消纳的提升效果。

考虑运行控制策略的广义储能资源与分布式电源联合规划

针对广义储能资源和分布式电源的联合规划问题,提出了包含实际储能、可平移负荷、可转移负荷和可削减负荷的响应特性模型。进一步通过双层优化架构求解考虑运行控制策略的广义储能资源和分布式电源的联合规划问题,提出不同可调控资源选址定容的实际意义与方法,上层采用改进多目标粒子群算法搜索两部分资源的选址定容方案,下层采用分支定界法求解广义储能的运行优化策略,通过上下层交替优化实现资源的联合优化配置。以IEEE 33节点配电系统进行多场景的仿真分析,结果验证了所提模型的实用性,并说明了联合规划和虚拟储能参与调控的优势与意义。

考虑风电接纳能力的储输联合规划

全球能源互联网带来能源形式的广泛变革。风电能源比重逐年提高,但电网建设相对滞后,电网与风电发展不协调严重阻碍了风电消纳。在分析影响风电接纳能力主要因素的基础上,充分考虑储能系统的运行特性,以最小化线路和储能等效年投资成本以及年弃风成本为目标,建立了面向提高风电接纳能力的储能与输电网联合规划模型。该模型属于典型混合整数线性规划模型,可使用成熟软件求解,求解该模型可以得到储能最优配置位置及功率和输电线路最佳架设方案。以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点系统为例分析电网风电接纳能力。结果表明,该联合规划模型可以实现线路、储能投资最小和系统弃风最小的综合最优;配合风电场接入的储能减少弃风作用明显;随着风电接入规模的增大和储能成本的降低,储输联合规划效益会更加显著。

考虑风-光-荷时空相关性的分布式电源和广义储能联合规划

在分布式电源(DG)和广义储能(GES)联合规划中,针对运行与规划如何紧密耦合、在获取大量分散资源行为规律的基础上如何预测其在规划周期内的关联特性的难题,提出了多能互补发电系统中DG与GES的双层优化规划方法。上层以新能源历史出力为输入,建立了考虑综合成本、DG承载能力和系统综合运行风险的上层规划模型,决策得到DG和GES的安装方案;下层考虑运行成本以平衡各储能系统的充放电功率,决策得到GES的调度策略。提出了可描述多维风-光-荷时空相关性的MD-K2贝叶斯网络模型,用于实现多元数据驱动下DG和GES的协同优化。算例测试结果验证了所提模型和方法的合理性以及有效性。

考虑系统灵活性的储能-输电线路扩展联合规划

强随机波动性的高比例风光电源接入及输送网络规划需要兼顾电力电量平衡和灵活性平衡,经典的输电线路扩展难以满足要求,储能-输电联合规划成为新的解决方案。建立基于灵活性定量评估的储能与输电线路扩展联合优化规划方法。首先,从灵活性角度分析“储-输”联合规划在兼顾电力电量平衡和灵活调节能力上的技术特点和优势;然后,建立考虑灵活性的“储-输”联合规划模型,并提出启发式与数学规划相结合的求解方法;最后,基于改进的Garver-6算例系统进行算法验证,结果表明:在高比例可再生能源场景下,“储-输”联合规划具备更好的经济性;储能有效改善了系统的上调灵活性,但成本是制约其规划容量扩大的重要因素。

考虑N-1准则的配电网与分布式储能联合规划

基于实际配电网"闭环设计、开环运行"的特征,提出一种考虑N-1安全准则的配电网与分布式储能联合规划方法,可同时给出储能的选址定容、配电网的闭环规划、及开环运行方案。首先,建立考虑N-1安全准则的联合规划模型。其次,提出故障具有代表性的线路识别方法并给予证明。然后,设计规划决策与N-1校验相结合的迭代求解流程。最后,通过算例验证了所提规划方法的有效性。所提规划方案满足N-1安全准则,且通过储能的投资降低了规划总成本。

考虑频率安全约束的储能-电网联合规划

大规模的可再生能源并网使得电网内传统机组占比减小,惯性水平降低,电网的频率稳定性面临严重挑战。储能作为一种优质的调频资源,其调频时的高额注入功率会改变系统原有潮流,可能导致部分线路功率越限,因此提出了考虑系统潮流约束的“储能-输电网”联合规划模型。首先分析系统频率最大偏差与储能装机功率以及机组停运功率的关系,对系统内不同故障下的储能需求进行估计;然后以储能与输电线路扩建总成本最小为目标,建立考虑潮流约束的储能与输电线路扩建联合规划模型;最后基于修正的IEEE-39节点系统进行算例验证。结果表明相比于传统的单一储能规划,“储-输”联合规划具有更优的技术经济性,储能布点数目以及储能成本对规划结果影响较大。

考虑风光互补的输储联合规划方法研究

针对可再生能源电站和输电网的联合规划问题,提出了一种考虑风光互补特性、储能系统的运行特性和输电线路规划的输电网大规模接纳风能和光能的联合规划方法,其规划目标是在大规模风光并网的前提下,使年弃风成本、年弃光成本、储能投资成本和输电线路扩建成本的总成本最小;建立提升风光接纳能力的储能配置与输电线路联合规划模型,提出风光互补程度、电源损失率和风光储混合电力系统贡献率3个指标来进行评价,并进行算例分析。仿真结果表明,所提输储联合规划方法可以有效地限制对原有网架的扩建,合适风光配比可以进一步节约电网投资和运行成本,并提高系统的稳定性和有效性。