水电站机组负荷降维优化分配中的时间尺度效应

时间尺度是影响水电站负荷优化分配结果的重要因素。为探究时间尺度对水电站负荷分配的影响,研究论述了水电站调度中的时空尺度效应内涵及出现的原因,提出了包含发电耗水量、跨越振动区次数、机组启停次数、求解耗时等的尺度效应量化指标,并以ZM水电站为研究对象,基于水电站机组负荷优化分配模型,逐次递进分析了典型日考虑负荷过程随机性与负荷水平的水电站机组负荷优化分配尺度效应。结果表明:1)时间尺度越小更易捕捉负荷变化与水库运行过程,电站负荷优化分配的耗水量、机组启停与跨越振动区次数越大。时间尺度越大更易忽视或弱化机组启停以及跨越振动区等行为,产生潜在的安全运行风险。2)考虑负荷过程的随机性时,水电站负荷优化分配同样呈现尺度效应现象,但其影响程度与时间尺度大小影响相当。3)负荷水平越小或越大,不同时间尺度下电站机组运行方式变化较小,时间尺度效应越不显著;负荷水平居中时,时间尺度效应相对显著。研究结果可为水电站负荷优化分配的时间尺度选择以及模型降维求解算法提供科学依据。

考虑动态频率约束的多能源电力系统日前-日内优化调度

提出考虑系统动态频率约束的含风电-电池储能-抽蓄电力系统协调优化调度策略。首先,建立含风电机组、电池储能和抽水蓄能的电力系统频率响应模型,并对系统调频响应过程进行分段线性化处理,降低计算的复杂度。然后,根据各机组的爬坡速度、启停约束、功率跟踪能力等因素的差异,建立日前-日内协调的多时间尺度优化调度模型。日前阶段制定考虑动态频率约束的火电机组和抽水蓄能的机组启停和出力计划;日内阶段优化电池储能的充放电状态计划,并调整火电和抽蓄的出力计划,促进风电消纳。最后,在含风电、变速抽蓄和电池储能的改进IEEE-39节点系统中进行算例分析,结果证明所提方法能提高系统频率稳定性,减少弃风量,兼顾电力系统经济调度和频率稳定目标。

考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略

充分发挥不同发电能源和储能设备之间的协同互补潜力,可以缓解高比例可再生能源电力系统中可再生能源出力的波动性给系统电力电量平衡带来的巨大压力。为此,提出了一种考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略。该方法可实现不同时间尺度下的多能互补,提高系统整体运行性能。首先,考虑新能源出力季节性和短期波动特征,兼顾中长期电量平衡和短时电力平衡,建立系统多时间尺度双层优化调度模型;其次,通过对混合储能系统充放电策略的优化,实现多种储能的互补协调,提高系统运行经济性;最后,利用修改的IEEE-RTS 1979标准算例系统验证所提方法的有效性,验证了不同时间尺度的能源互补和不同储能设备的协调配合,在保证系统平衡的同时,提升系统的经济效益。

基于模型预测控制的源荷储低碳经济调度

为提高电力系统风电消纳的经济性以及实现低碳排放的目标,基于模型预测控制方法,构建了多时间尺度下含碳捕集电厂的源荷储低碳经济调度模型。源侧分析碳捕集电厂的运行机理及能量时移特性;荷侧根据需求响应时间尺度的差异性,调用不同响应速度的价格型、动态激励型需求响应资源分别参与日前-日内调度;储能快速调整充放电功率提高运行经济性,日前调度以运行成本和碳排放量最小为目标,通过协调调度源荷储资源优化系统各单元出力计划。日内调度在滚动优化平滑功率波动的基础上,以跟踪和修正日前调度计划为目标,实时应对风光和负荷的功率波动,通过算例验证所提方法可降低运行成本和碳排放量,实现对经济与低碳协同优化。

基于渐进式增长生成对抗网络的月度源荷场景生成

月度场景生成是月度时序生产模拟、制定电量计划以及细化场景分析的基础。针对月度源荷场景建模通常面临的多元高维变量拟合困难、源-荷不确定性加剧等问题,提出一种基于渐进式增长生成对抗网络的月度源荷场景生成新方法。对月度时序功率序列进行均值拆分处理,以得到多时间尺度功率序列,将源荷序列纵向拼接并结合多时间尺度特性设计相应的二维卷积结构;采用平滑渐进式增长方式及特殊训练策略,逐步生成多颗粒度的源荷场景;生成网络解构低维与高维特征,首先学习月、周下的日尺度特性,再逐渐拟合高维非线性特征,以生成小时级别的720月度场景。最后,基于实际风-光-荷数据集进行算例分析。结果表明所提算法在月度源荷场景生成的有效性,可为月度调度规划提供参考。

计及运行广义短路比的多时间尺度新能源并网调度计划模型

为了保障大规模新能源并网时电网系统的稳定运行,减少弃风、弃光,首先分析了平抑新能源并网功率波动的手段,引入了新能源以任意功率并网后能够评估交流系统电网强度的运行广义短路比。其次,给出了基于日前、日内、实时3个时间尺度新能源并网调度计划策略,建立了以运行调度成本最小、运行广义短路比最大、联合输出功率波动最低为目标函数的多时间尺度新能源并网调度计划模型。最后,以火电机组、新能源场站、储能电站和高载能负荷等所构成系统为例,仿真验证了所给策略和模型的有效性。

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。

新型电力系统电力电量平衡调度问题的思考

随着新能源渗透率的不断加大,电力系统的电力电量平衡特性、分析方法和应对策略都将发生重大改变。有效应对新能源出力的不确定性,保证电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳的难度显著增加。基于新能源出力预测精度与电力调度保供应、保消纳决策目标期望均随时间尺度的缩短而逐渐提高的特点,提出一种按时间尺度逐层分解、递进优化的电力电量平衡分析方法与调度优化策略。通过分层递进与目标解耦,可在新能源高占比场景中实现以电力可靠供应与清洁能源最大限度消纳为目标的高效求解。以某电网的新能源高占比规划场景为例,对该系统中的电力电量平衡分析与调度策略优化问题进行年、月、周、日等各时间尺度上的全过程研究,揭示新能源高占比场景中调度机构开展电力电量平衡工作面临的新问题与新挑战,提出调节资源协同配置、发电机组检修策略调整、送受电策略调整及配套电力市场机制建设等建议措施。

阶梯式碳交易机制下综合能源系统多时间尺度优化调度

“双碳”背景下,阶梯式碳交易机制有助于综合能源系统实现低碳经济调度。针对阶梯式碳交易机制下系统在多时间尺度调度中的不同优化周期中难以准确把握碳交易成本的问题,提出一种阶梯式碳交易机制下综合能源系统的多时间尺度优化调度方法。首先,在日前调度中,参照当前阶梯式碳交易机制,以系统运行总成本最小为目标进行优化调度;日内调度以日前调度的碳排放结果为基础建立小周期的碳交易成本函数并求解;实时调度以日内调度的结果建立新的碳交易阶梯成本并根据实际碳排放对碳交易成本函数进行实时修正。算例分析表明,考虑多时间尺度阶梯式碳交易的优化调度方法更贴合当前的阶梯式碳交易机制,降低了运行成本,验证了所提优化调度策略的可行性及有效性。

煤矿微电网综合能量调度策略的优化

针对煤矿微电网新能源渗透率不断增加,而新能源具有波动性和间歇性等特点,致使系统频率稳定性得不到保障,无法满足供电质量的要求,提出一种基于模型预测控制(MPC)的煤矿微电网多时间尺度优化调度提高电能质量的方法,建立燃气轮机、蓄电池参与的煤矿微电网频率偏差指标最优的目标模型,仿真表明该算法和模型提高了煤矿微电网的供电质量和运行稳定性。

考虑供热管网储热的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统供热管网储热具有巨大的调控潜能,针对此特性,基于二阶迎风隐式方程建立热网动态特性模型,并提出一种考虑管网储热的综合能源系统多时间尺度调度方法。首先,在日前调度阶段,考虑管网的储热特性并进行主动调控以提高系统运行的经济性;日内上层调度阶段,利用管网储热特性消除供热延时效应,并在日前调度的基础上对设备出力进行修正;日内下层调度阶段,对电力系统在更小的时间尺度上进行调度以满足其响应时间较短的特性。算例分析结果表明,提出的供热系统模型可以有效计算热力潮流与管网储热量,提出的多时间尺度调度方法能够在兼顾经济性的同时有效平抑源荷波动,实现系统安全稳定运行。

风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型

高比例新能源并网带来的波动性影响和新能源消纳水平不足已成为新型电力系统中亟须解决的问题。为此,基于风、光、负荷预测精度随时间尺度缩短而逐级提高的特点和抽蓄机组日内灵活调节特性,建立风-光-抽蓄零碳电力系统多时间尺度协调调度模型。以运行成本最小为目标,建立日前24 h发电计划、日内1 h发电计划和实时15 min发电计划。通过多时间尺度的协调配合,保证风、光、抽蓄出力良好跟踪负荷,逐级修正发电计划。以含6台抽蓄机组的风-光-抽蓄零碳电力系统为例开展仿真分析,结果表明所提多时间尺度协调调度模型有利于减少系统弃风、弃光量,且系统消纳风光的能力与抽蓄电站装机容量有关。

基于气网-水网协同的多时间尺度氢供应链优化

在现有的基础设施及市场需求量背景下,氢气通过天然气掺氢管道输送为主、移动式储氢输送为辅是较好的选择。建立考虑气体组分与流量变化关系的动态模型,分析混氢天然气输送的动态特性;构建储氢罐的水网航运模型,即各港口之间的内河运输通过船舶实现规模化运氢;提出基于气网-水网协同的多时间尺度滚动优化策略,对不同时间维度下的负荷需求波动进行精细化调度与平抑,同时降低运行成本。仿真算例结果验证了所提模型的有效性和合理性。

微电网耦合碳捕集封存与需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度

随着可再生能源的普及,微电网成了一个可持续能源供应的重要工具。然而,由于其源荷多不确定性和碳排放挑战,优化调度成了一个难题。本文提出了一种基于储液式碳捕集封存和需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度方法,旨在降低微电网的碳排放和提高其运行性能。该方法在日前阶段以1小时时间间隔进行调度,采用鲁棒优化处理不确定性中的低频分量,同时结合碳捕集技术和需求响应以促进调度计划的低碳经济性。日内阶段以15分钟时间间隔进行调度,采用模型预测控制跟踪并滚动修正日前鲁棒经济调度计划,以应对源荷预测误差和不确定性中的高频分量,确保微电网实际功率平衡。仿真分析表明,这种方法可以显著降低微电网的总成本和碳排放量,提高了微电网的运行性能和可持续性。

控制性能标准下考虑系统频率偏差特性的多时间尺度机组优化调度

针对风电并网后传统的2阶段调度中自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组调节压力过大,普通多时间尺度调度中未考虑控制性能标准(control performance strandard,CPS)考核指标导致机组调节费用较高等问题,通过对电网实际频率数据分析发现系统频率偏差均值在较长时间尺度上正负变化具有规律性,提出CPS指标下考虑系统频率偏差特性的多时间尺度优化调度模型。最后通过Matlab算例仿真验证模型的有效性,结果表明:所提出的新调度模型通过预测未来较长时间尺度下系统频率偏差符号的正负,在日内、实时调度阶段的关键时刻减少了非AGC机组调节出力,相比现有模型可以使电网满足CPS考核标准的同时减轻AGC机组调节压力,节省综合运行成本。

考虑柔性负荷的风光储微电网多时间尺度优化调度

基于极限学习机算法预测风光储功率以及柔性负荷功率,从时间角度出发,先制定日前优化调度,根据实时预测结果对日前优化调度结果采用粒子群算法进行滚动优化,其优化调度的目标为成本最低、网损最小。仿真结果表明:考虑柔性负荷的调峰能力、多目标函数、多时间尺度的优化调度方法能够有效提升含风光储综合能源的经济效益、社会效益,增加了可再生新能源发电的消纳能力,为源荷共同参与削峰填谷协调调度提供了参考。

含热泵的多时间尺度微能源网优化调度设计

近些年来,以风电、光伏为代表的新能源技术迅猛发展,为提高微能源网中风光分布式能源的利用效率以及促进可再生能源消纳,将风、光、储能装置、负荷(热、电)热泵、储热罐和微电网的形式进行整合,构建一个并网型源-荷-储综合能源微电网系统,并与大电网进行连接,提高可再生能源的利用率,确保微能源网实现经济高效、可靠稳定的运行,对微能源系统进行优化调度研究。系统引入负荷侧的价格型需求响应机制,并以包含风光发电运行成本、储能运行维护成本和购售电成本等综合成本最小为优化目标,构建各微能源的出力约束、容量约束和功率平衡等约束条件的优化调度模型,并用MATLAB求解模型,最后得到一个更加经济、适应性更强的微能源网优化调度模型。

综合能源系统多时间尺度优化调度

为提高综合能源系统的可再生能源消纳能力,提出一种基于多时间尺度的综合能源系统经济调度模型。综合考虑经济成本、环保及设备运行成本,建立了以综合成本最低为目标函数的最优经济调度模型。在日内阶段,根据可再生能源预测误差,考虑蓄电池与碳捕集系统一起对运行计划进行实时修正,并校验补偿效果。通过对某工业园区的算例仿真,验证了所提出的方案具有较强的削峰填谷能力,并且对可再生能源功率波动具有较好的平抑效果。

新型电力系统多时间尺度自动调度方法

新型电力系统机组的出力波动会使负荷预测计划出现很大偏差,造成传统调度方法的风电消纳能力较差,为此,本文提出新型电力系统多时间尺度自动调度方法。预测新型电力系统负荷,根据预测数据建立一种以系统运行成本最小为目标、功率平衡为约束条件的调度模型,该模型利用多时间尺度的滚动优化最小化预测误差的影响,求解模型实现新型电力系统自动调度。实验结果表明,设计调度方法下新型电力系统多形式储能协调互补,起到降低弃风率,提升电力消纳能力的作用。

消纳大规模风电的多时间尺度协调的有功调度系统设计

大规模风电的接入对电网调度模式和技术提出了重大挑战。通过分析风电预测精度随时间尺度逐级提高的特性和有功调度的固有特点,提出了多时间尺度协调的有功调度模式及其关键技术。这种调度模式是基于"多级协调、逐级细化"的思路,将上一级遗留的偏差由下一级来修正。文中首先介绍了该系统的整体构架和总体思路;然后,分析了发电态势分析的几个基本问题:理想发电模型、扩展短期预测和超短期预测以及负荷特性分解;接着,提出滚动计划优化模型及其与日前计划的关系,以及以弃风最小为目标的实时调度模型及其与风电场调度的关系。最后,给出了一个实际系统的应用效果。