计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向,多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火-抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况,提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标,得到等效负荷曲线;下层模型根据上层模型的调度结果,以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数,计及调峰主动性,求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行,提升了火电机组的深度调峰能力,降低新能源弃电率和系统运行成本。

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。

考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。

考虑需求响应和风电不确定性的电网调度

风电不确定性对电力系统的影响日益增加,文中提出一种考虑需求响应的电网源荷网经济调度方法。根据需求价格弹性理论和消费者心理学原理构建价格型需求响应模型,基于灵活补偿激励型需求响应充分考虑两类需求响应互补特性,增加两类需求响应对系统的备用约束。引入通用概率分布描述风电出力特性,以期望成本量化风电不确定性惩罚成本,并将目标函数中的非线性变量线性化处理,采用混合整数线性规划问题对模型进行求解。仿真结果表明,所提模型能够有效降低负荷的峰谷差,提高风电的消纳能力。

考虑碳约束的新型电力系统跨区域优化调度研究

为了达成双碳目标,针对含多种能源类型、通过直流联络线互联的多区域新型电力系统,提出了1种跨区域低碳优化调度模型,将碳排放成本价格以及碳排放权约束引入跨区域优化调度模型,研究考虑碳约束的跨区域优化调度模型对各类型机组出力、系统总成本、碳排放量的影响。在3个10机39节点系统上进行仿真,并通过目标级联分析法进行求解,验证了跨区域低碳优化调度模型可以通过提高低碳排放机组的出力、降低高碳排放机组的出力来降低系统的总碳排放量。之后研究了跨区域低碳优化调度模型下减排力度的增大对机组成本及机组改造意愿的影响,结果表明机组改造可以有效降低系统碳排放量及总成本。

面向配电网削峰填谷的5G基站储能调控方法

针对现有5G基站储能参与配电网调控所面临的集中调控方法计算复杂度高、难以适配配电网负荷波动、无法感知基站储能电池能量与电池损耗等挑战,提出5G基站储能分布式自主调控架构,支撑5G分布式储能资源灵活接入配电网。在此基础上,提出一种基于电池状态感知上置信区间的5G基站储能调控算法,综合考虑基站储能电池容量约束与电池损耗成本,最大化储能调控效益和配电网负荷曲线方差的加权差,实现电池能量与电池损耗感知,辅助配电网削峰填谷。仿真结果表明:相较于现有2种对比算法,所提方法可以使基站储能调控效益与配电网负荷曲线方差的加权差分别提高12.73%和22.33%。研究成果能够很好地满足5G基站储能参与配电网削峰填谷的需求,实现配电网与5G基站储能双向互动。

考虑CCER收益共享激励火电机组深度调峰的电力系统低碳调度

在新能源大量接入电力系统的背景下,火电机组深度调峰可提高系统灵活性,但会导致火电机组运行成本增加,降低其积极性。基于现有的碳市场相关政策,引入动态收益共享因子,将新能源机组通过绿电上网而获得的国家核证自愿减排量(CCER)收益与火电机组共享以补偿火电机组深度调峰成本,并利用与预期风光出力关联的新能源机组满意度来表征它们在进行共享时的意愿变化情况,从而将CCER收益共享激励火电机组深度调峰融入电力系统调度模型。采用场景法表征风光出力的不确定性,并以系统运行成本最低、碳排放最低为多目标,构建电力系统低碳调度模型。通过改进的IEEE30节点系统进行算例分析,结果表明所提方法能鼓励火电机组深度调峰,降低系统碳排放。

基于多源热泵协同优化的区域综合能源系统经济调度

为探究电、气热泵协同优化效果,提出多源热泵协同运行的区域综合能源系统(RIES)经济调度方法。首先,对电、气热泵技术特性进行对比阐述,并基于能量枢纽对电、气热泵多能互补运行工况下系统各类能量流进行分析;其次,根据电、气能源价格优势,在谷电时段利用电热泵进行电冷能源耦合供能,在电价高峰时段通过气热泵进行气冷替代供能,改善系统用电负荷峰谷特性与降低运行成本;最后,以系统成本最优建立电、气热泵协同优化调度模型,采用CPLEX软件进行求解。算例表明:电、气热泵协同运行能够充分发挥二者优势,降低系统运行成本的同时优化联络线交互功率波动,并且所提出的方法具有良好的环保效益。

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。

计及典型日选取与源荷灵活性调节的优化调度研究

针对电网面临的反调峰特性和新能源消纳问题,提出一种计及源荷侧灵活性调节资源的电力系统优化调度模型。首先,根据负荷特点采用改进SSE-PFCM聚类算法求取负荷典型日。其次,基于负荷用户对电价变化的不同响应行为,提取出具有需求响应潜力的两类负荷,并且分别为其构建计及乐观响应隶属度的模糊负荷转移率模型以及需求价格弹性模型。然后,计及需求响应不确定性模型以及火电机组深度调峰,以系统综合运行成本最小为目标构建优化调度模型,采用引入步长弹性系数的改进粒子群算法求解。最后,以改进IEEE 30节点系统为例进行多种场景的仿真计算分析,结果表明所提策略能够有效提升系统可再生能源的消纳能力和系统运行的经济性。

计及机组碳排放特性的抽蓄辅助燃煤机组深度调峰的低碳经济调度

在含高比例风电的电力系统中,由于灵活性电源占比小,燃煤机组需要频繁地深度调峰,将会导致系统低碳经济运行水平降低。据此,分析不同负荷率下锅炉、汽轮机等辅机系统以及脱硫脱硝工艺对燃煤机组碳排放的影响,研究其各调峰阶段的碳排放特性,以此建立考虑深度调峰的燃煤机组全过程碳排放强度计算模型;针对抽蓄机组利用率低的现状,提出一种基于低碳调用系数的抽蓄辅助燃煤机组深度调峰的低碳经济调度策略;进而建立以系统总运行成本最小为目标的低碳经济调度模型。最后,基于改进的IEEE 39节点算例进行仿真分析,验证了所提模型的可行性,且结果表明所提策略能有效提高抽蓄的利用率、降低燃煤机组的深度调峰能耗与碳排放,实现系统的低碳经济运行。

基于风电-碳捕集电力系统的灵活性调峰策略

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提出碳捕集电厂灵活性调峰的运行策略,并阐述所提策略的低碳性与经济性。构建以电力系统综合成本最优为目标的风电-碳捕集调度模型,并基于此模型对比不同灵活运行方式下碳捕集电厂的低碳性能与经济效益。最后,在改进的IEEE 39节点系统中进行仿真,结果验证了所提模型可有效协调调峰资源,在满足电力系统调峰需求的同时降低系统的碳排水平与运行成本。

基于共享电动汽车时空分布规律的高峰时段车辆调度研究

研究综合考虑了目前共享电动汽车运营公司在车辆调度方面不能很好的满足用户用车的动态需求的情况和忽略用户还车随机性造成的站点间“有车无位”“有位无车”的现象。因此为了满足用户用车需求的动态性,提出了基于共享电动汽车时空分布规律的高峰时段车辆调度数量预测模型,运用基于历史数据的用户需求预测模型和基于残差平方和的线性组合模型,对未来高峰时段内用户车辆使用数和用户订单使用结束时的区域还车数量进行组合预测。最后以青岛市崂山、李沧、市南和市北四区的共享电动汽车使用数据进行预测。模型求解得出预测车辆调度量比当天实际调度量减少了19.6%,有效减少了站点间车辆无效调度,一定程度上为运营公司节省了运营成本。

计及碳交易和调峰灵活性的多场景热电负荷优化分配

面向提高机组调峰灵活性和降低碳排放需求,建立热电联产机组收益和负荷优化分配模型,得到机组热电负荷分配策略、收益及碳排放分布特性。选取两台350 MW机组4种运行场景,采用进化算法EA,以机组总体收益最大和碳排放最低为目标进行热电负荷优化分配,得到了4种运行场景收益情况以及原因;定义了两台机组热电负荷分配不均数,同时研究了热电负荷分配不均数在4种场景下对机组总收益的影响。为热电联产机组的高效低碳负荷优化分配和灵活运行提供参考。

基于DFIG有功下限的风火系统经济调度模型

为解决大规模风电接入电网场景下并网火电机组台数和系统有功备用容量减少的问题,该文提出一种计及双馈感应发电机(DFIG)向下调度能力的风火系统经济调度模型。首先,综合深度调峰火电机组运行成本、开机成本、寿命损耗和风电弃风成本等,建立风火系统经济调度模型。其次,考虑到高风速下转子侧变流器(RSC)容量制约DFIG有功下限,该文计及RSC容量约束,提出DFIG有功下限求解算法,进而提出计及DFIG有功下限约束的风火系统经济调度模型。最后,IEEE 30节点算例结果表明所提经济调度模型可降低火电运行成本和风电弃风量。

基于改进Q学习的虚拟电厂参与调峰辅助服务策略

新型电力系统推进建设中,大规模光伏并网及优先消纳可能会导致电网阻塞而加剧火电机组调峰压力,使其运行工况恶化和成本增加。为此提出虚拟电厂参与系统日前深度调峰辅助服务策略。首先,分析计算电动汽车群组成的虚拟电厂调峰特性和运行费用,并根据火电机组的煤耗和排放数据,计算供电煤耗和建立环保指标;其次,基于运行费用和指标,以火电机组调峰裕度为优化目标,运用模拟退火改进的Q学习求解机组深度调峰电量和分摊费用。算例结果表明,虚拟电厂参与系统调峰可提高调峰灵活性和降低运行费用,缓解火电机组调峰压力。

碳交易机制下含碳捕集设备虚拟电厂经济调度

为解决碳交易市场开放后火电机组排放成本过高的问题,提出一种考虑碳交易机制由碳捕集机组、风、光、储能多个电源与柔性负荷聚合而成的虚拟电厂经济调度模型。计及碳交易机制,综合考虑源-荷两侧对碳减排的作用,以虚拟电厂净利润最大为目标制定调度计划。首先将碳捕集系统中CO_(2)变化量以碳捕集系统的溶液变化量表示,建立灵活运行碳捕集系统数学模型;其次为充分挖掘柔性负荷削峰填谷以及碳减排的潜力,采用价格需求弹性矩阵对负荷进行优化;最后使用Matlab中YALMIP与CPLEX对构建的经济调度模型进行仿真求解。仿真结果表明,建立的虚拟电厂经济调度模型可实现最优运行,优化后的负荷在降低用户购能成本的同时降低了系统碳排放,验证了碳捕集系统辅助火电机组调节的能力。

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。

计及深度调峰辅助服务与多典型日的年度发电计划优化模型

在调峰市场背景下,机组调峰成本与辅助服务费用对发电企业影响较大,据此,提出了计及深度调峰辅助服务与多典型日的年度发电计划优化模型。在场景获取方面,提出了考虑负荷与风电耦合的典型场景聚类方法,有效解决了月内多个典型日场景的模拟问题。在模型方面,考虑了深度调峰成本、辅助服务补偿费用、售电利益与碳交易成本,建立了发电企业参与深度调峰辅助服务市场的收益约束,确保市场各主体能从中获利。考虑到该模型属于非线性混合整数规划模型,结合线性化策略和CPLEX求解器实现了高效求解。最后,基于修正算例系统进行了仿真分析,验证了所提模型的有效性。

光伏接入配电网调峰优化调度控制方法研究

大规模光伏接入配电网储电具有不可控性,存在调峰效果与理想不一致的问题,导致配电网运行可靠性较低。为此,提出了光伏接入配电网调峰优化调度控制方法研究。分析光伏接入配电网对调峰影响机理,划分调峰时段。充分考虑蓄电池状态,构建调峰优化调度控制模型。设计光伏储能电池最大出力约束系数,使光伏储能电池完全释放电能,避免光伏储能电池容量浪费。在确定最终参考功率与荷电状态约束关系后,从荷电状态高、低两个方面,设计调峰优化调度控制方法。实验结果可知,该方法最高传输功率为22 kW、最终传输功率稳定在0 kW,与理想情况一致,有效提高了配电网运行的可靠性。