Peak Shaving Strategy of Concentrating Solar Power Generation Based on Multi-Time-Scale and Considering Demand Response

According to the multi-time-scale characteristics of power generation and demand-side response(DR)resources,as well as the improvement of prediction accuracy along with the approaching operating point,a rolling peak shaving optimization model consisting of three different time scales has been proposed.The proposed peak shaving optimization model considers not only the generation resources of two different response speeds but also the two different DR resources and determines each unit combination,generation power,and demand response strategy on different time scales so as to participate in the peaking of the power system by taking full advantage of the fast response characteristics of the concentrating solar power(CSP).At the same time,in order to improve the accuracy of the scheduling results,the combination of the day-ahead peak shaving phase with scenario-based stochastic programming can further reduce the influence of wind power prediction errors on scheduling results.The testing results have shown that by optimizing the allocation of scheduling resources in each phase,it can effectively reduce the number of starts and stops of thermal power units and improve the economic efficiency of system operation.The spinning reserve capacity is reduced,and the effectiveness of the peak shaving strategy is verified.

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。

考虑多类型主体的日前能量-调峰联合市场优化

新型电力系统中,风电渗透率持续攀升,调峰需求随之增加,有必要通过日前能量-调峰联合出清调动市场主体调峰意愿,支撑大规模风电消纳。在对燃煤机组、风电场与储能等多类型市场主体调峰能力与报价规则进行分析的基础上,建立综合考虑燃煤机组深度调峰、启停调峰,风电场主动“弃风”调峰与储能充电调峰的日前能量-调峰联合市场优化模型。模型以能量与调峰辅助服务总采购成本最小为优化目标,同时考虑各市场主体技术约束、投标约束与电网潮流约束,是大规模混合整数规划问题,可采用CPLEX求解器求解。基于改进IEEE 14节点系统的仿真实验验证该文所提日前能量-调峰联合市场优化模型与求解方法的有效性。此外,结合仿真实验对各市场主体参与调峰辅助服务的收益进行详细分析。

光储式5G通信基站集群灵活性聚合与协同调度策略

5G通信基站通常配备光储,数量庞大、功耗可调,是一种优质的电力灵活性调节资源。提出了多类型光储式5G基站集群灵活性资源聚合方法以及参与电网调峰的协同调度策略。首先,分析休眠机制下多类型基站功耗可调特性与计及基站备用电量的储能调节能力。基于极限场景思想,构建了光储式5G基站的灵活性空间量化模型。在此基础上,利用闵可夫斯基和法刻画异构基站柔性资源的时空耦合能量轨迹,得到海量基站集群的灵活性资源聚合可调域。其次,建立了基站集群聚合资源参与电能量市场和辅助服务市场的协同调度优化模型,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)的分层分布式基站集群协同优化调度策略,将大规模基站集群调度问题降维分解为统一协同调峰功率响应、聚合功率自治调度和基站集群功率分配3个子问题进行求解。通过算例对比分析可知,所提策略可降低通信基站69.86%的用能成本,为提升通信资源利用率和电力系统灵活调节能力提供了有效手段。

计及电解铝高耗能负荷调控和火电深调的高比例风电系统分层优化策略

对于高比例风电系统,风电出力典型的随机波动性和反调峰特性极大增加了其调峰负担,火电机组深度调峰虽已常态化,但系统调峰资源仍显不足,弃风问题有待解决。提出利用电解铝高耗能负荷(electrolytic aluminum energy-intensive load,EAL)作为新的调峰资源参与电网调度。首先,根据电解铝高耗能负荷的真实生产调节特性,耦合电流、温度及产量等多种因素,建立电解铝负荷参与电网调峰的精细化调节模型;然后,结合火电机组深度调峰模型,以系统弃风量最小和运行成本最小为目标,建立电解铝负荷和火电深调联合调峰的分层优化模型;最后以某实际区域系统为例,采用商业优化软件GUROBI进行求解分析,验证了所提方案可大幅减少系统弃风量,改善系统调峰运行经济性,并优化了火电机组深度调峰结构和发电经济性。

高风电渗透率下液流电池储能系统调峰优化控制策略

【目的】在“双碳”目标背景下,解决高风电渗透率系统建设带来的调峰安全性和经济性问题。【方法】采用电池储能系统削峰填谷的解决方案,提出了一种兼顾技术及经济性的锌溴液流电池(zinc-bromine flow battery,ZBB)储能的调峰优化控制方法。根据实际电池装置,对ZBB储能进行结构解析及数学模型构建。考虑调峰技术性效果,以调峰后的负荷曲线标准差最小为目标函数,提出一种考虑调峰效果的储能双向寻优控制策略。在此基础上,依据电网分时(time of use,TOU)电价政策,以技术性及经济性最优为目标函数,提出一种基于TOU电价机制的储能调峰经济模型,得出储能优化功率时序结果。最后,以东北某地区负荷及风电数据为例,对比验证所提策略的有效性。【结果】所提策略相较于原负荷,在日均负荷峰谷差、峰谷差率指标上分别降低了35.973%和34.205%,在调峰经济性优化方面提高了5.582%,且合并缓解了电网弃风消纳问题。【结论】所提策略在达到一定调峰效果的同时,在其全寿命周期内仍保持较好的调峰经济性。

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。

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。

大型燃煤火力发电机组调峰优化控制技术

调峰优化控制可以使得电网的源荷供需处于平衡状态,对提高火力发电机组调峰的稳定性至关重要。为此,提出一种大型燃煤火力发电机组调峰优化控制技术。构建爬坡压力缓解的目标函数,通过对火电机组、失负荷、储能以及光伏发电进行约束,以缓解爬坡压力。构建火力发电机组调峰优化控制的目标函数,结合火力发电机组在运行功率、功率平衡、启停机时间等方面的约束,实现了大型燃煤火力发电机组的调峰优化控制。实验结果表明,文中技术能够缓解大型燃煤火力发电机组的爬坡压力,优化了响应速度。通过所提技术的调峰优化实现了火力发电稳定运行,顺利完成调峰任务。

新型电力系统下省间-省内2级市场交易模式设计及出清优化

为实现“碳达峰,碳中和”目标,习近平总书记提出构建以新能源为主体的电力系统。建立面向低碳能源转型的新型电力系统市场交易模式是实现“双碳”目标的重要途径之一。为此,提出省间-省内2级市场交易模式及出清优化模型。首先,分析新型电力系统下高比例清洁能源接入、高比例跨区电力输送以及高比例灵活资源调节的特征并描述其市场交易框架。其次,设计以新能源为主体的省内市场交易,包括年度双边协商/集中竞价交易、月度双边协商/集中竞价交易、月内(多日)交易以及辅助服务交易;设计省间交易模式,包括年度/月度跨省跨区交易、省间购电交易、清洁能源外送交易以及省间调峰辅助服务交易。在满足电力供需平衡的基础上,构建以省内清洁能源消纳量最大为目标的日前市场出清模型和以总成本最小为目标的日内市场出清模型。最后,以某省新型电力系统为例,模拟典型场景下的日前市场交易和日内市场交易,结果表明所提市场交易模式有效地促进了清洁能源消纳,减缓了弃风弃光、拉闸限电等现象的发生,推动了“双碳”目标的实现。

一种考虑峰荷-电量分摊机制和风电关键场景的输-配电网协同调度策略

风电功率的不确定性问题严重制约其消纳,因此,激发输-配电网积极性并提出合理的风电协同消纳方法具有重要意义。在建立改进峰荷-电量责任模型的基础上,提出一种基于场景法的输-配电网多目标协同调度模型。首先,将传统输-配电网峰荷责任模型、电量责任模型相结合,同时计入风电消纳、需求响应的影响并引入输配电成本分摊机制,建立改进输-配电网峰荷-电量责任模型。其次,针对输-配电网集中式和分布式风电出力的不确定性问题,基于风电功率日前基础预测场景和奇、偶时刻的极限爬坡场景构建关键风电场景集,并在此基础上提出输-配电网柔性资源协同调度策略。然后,将输-配电网改进峰荷-电量责任模型和柔性资源协同调度策略相结合,建立输-配多目标协同优化模型。最后,基于典型T6D2系统进行案例仿真,采用目标级联分析法对所提模型进行求解。结果表明,所提模型有利于支撑并促进输-配电网提升风电消纳水平,而峰荷-电量责任的边际效应有助于输-配电网有序制定对应责任权重,从而实现经济效益、风电消纳和社会效益的合理均衡。

基于均值出力的风电调峰成本量化方法

随着大规模风电的快速发展,电力系统的调峰服务需求越来越多,调峰服务的成本也随之增加。合理的计算由风电引发的调峰服务费用是激发常规机组提供调峰服务的前提。为此,提出了风电引发的调峰成本计算方法——风电均值出力参考法,该方法将某时段内风电电量平均分配到各个调度时段得到风电均值出力线,并进一步得到计算调峰成本的参考场景。以此为基准,可直观地计算和体现具体场景中风电出力曲线是否给系统造成了额外的调峰成本。采用所提方法对一个含风电场的5火电机组系统进行了测试,结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于电源优化规划的河南省抽蓄电站规模分析

河南电网目前调峰电源所占比重少,主要依靠火电机组深度调节来满足调峰需要,影响电网的安全经济运行。抽水蓄能电站具有削峰填谷双倍调峰作用,是电网中经济可行的调峰电源。采用电源优化扩展规划模型,对规划水平年不同电源方案进行优化比选,分析满足电网电力电量和调峰需求的抽蓄装机规模。结果表明:建设抽水蓄能电站能够有效减小火电机组调峰深度,减少系统煤炭消耗,保障电网安全经济运行。

基于人工鱼群算法的水风光联合调峰优化模型

本文提出基于多Agent人工鱼群算法(MAAFAS)的,以剩余负荷均方差最小为目标函数的梯级水风光短期调峰优化调度模型。该模型充分结合了Agent算法的自主性和人工鱼群算法的全局寻优性,降低了约束的复杂性,易于获得复杂问题求解下的最优解。并以我国南方地区某流域的6座水电站,11座风电场,4座光伏电站组成的风光水电源互补系统为研究对象,从不同来水场景下(汛期、枯期)进行实例分析。结果表明:该模型可以有效地利用水电能源的调峰能力,平均提高负荷峰谷差降幅率到44.65%,缩小原始负荷峰谷差3300 MW,剩余负荷趋于平稳,便于风光能源的更好消纳,是一种实用性较强的水风光短期调峰优化方法。

可控储热负荷参与电网调峰的系统特性与经济性研究

为解决当前可再生能源装机量大但出力相对较小及电力系统调峰能力低下的问题,通过新兴的固态电制热储热技术,充分挖掘电力系统用户侧的潜力。以系统消纳的风电量最多及用户侧运行的经济性最优为目标,建立了含电力需求侧响应的用户侧配置固态电制热储热设备的系统模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行优化求解,针对电力系统的源侧、网侧、荷侧,对比不同运行方式下的风电消纳能力、负荷曲线峰谷差及经济成本。仿真结果表明,在电力需求侧响应的基础上用户侧配置固态电制热储热设备,可以大大提高系统的风电消纳能力及调峰水平,并具有一定的经济价值。

考虑需求响应与火蓄调峰的优化调度模型研究

为了应对风电等可再生能源接入引起的系统调峰压力增大且影响系统经济运行的问题,进一步挖掘新型调节电源、传统调节电源和负荷侧协同调峰的潜力,综合利用负荷侧的需求响应和电源侧的抽水蓄能、火电三种调峰措施联合调峰,构建考虑需求响应和火蓄参与深度调峰的电力系统两阶段优化调度模型。第一阶段优化模型中引入负荷侧的需求响应,以最小化负荷与风电差值的平方之和为目标,优化负荷曲线,降低系统峰谷差;第二阶段优化模型利用电源侧的抽水蓄能和火电深度调峰,计及火电深度调峰电量损失成本、抽蓄调峰成本和弃风成本,以系统总运行成本最小为目标,在第一阶段模型的基础上优化各机组出力,增加风电上网空间。以改进的IEEE30节点系统进行算例分析和两阶段优化模型有效性验证,结果表明,所建模型可提高调峰能力,促进风电消纳,并降低系统总运行成本。火电机组进一步降低出力,积极参与深度调峰,能够有效促进系统风电消纳。三种调峰方式有机结合联合参与调峰,降低了负荷的峰谷差,不仅有效降低了弃风率,还减轻了系统的调峰压力,缩短了火电深调时段。

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。

考虑系统调峰需求与光热电站收益平衡的储热容量优化配置

储热系统是光热电站参与调峰的基础,若能在规划阶段充分考虑运行需求,进而合理地配置储热系统容量,则能够有效缓解系统调峰压力,提高光热电站运行经济性。为此,该文提出一种兼顾系统运行成本与光热电站收益的优化配置方法,同时考虑光热电站调峰补偿及分摊,进一步优化配置结果。首先,建立系统成本优化模型,利用风光资源的互补特性,对各发电机组出力进行决策,实现系统运行成本最优;其次,在考虑光热电站传统模型的基础上,计及调峰收益与分摊费用建立光热电站个体优化模型,以期提高其投资积极性。采用模糊隶属度函数对模型求解结果进行量化,取两者均值作为综合满意度,并以满意度最大为目标,通过迭代计算得到储热系统容量配置的最优解。最后,基于IEEE-30节点进行算例仿真,得到最优储热容量为3295MW·h,相比不计调峰补偿时运行成本降低3.15万元,验证了所提方法的可行性。

考虑光热电站调峰补偿的高比例新能源电力系统经济调度

近年来,西北地区新能源装机容量不断增加,电力系统调峰问题凸显,通过当地新兴灵活可控的光热发电参与调峰能有效缓解上述问题。首先,着重考虑光热电站出力下调而导致的热电转换效率损失,分析光热电站运行成本,建立其深度调峰成本模型,进而得出光热电站参与调峰辅助服务的补偿。其次,考虑深度调峰成本的前提下,以系统综合运行成本最优为目标,构建考虑光热电站调峰补偿的电力系统日前优化调度模型。最后,通过IEEE-30节点对所提补偿方法及调度模型进行算例仿真。算例结果表明,该补偿方法提高了光热电站参与调峰的积极性,所提调度模型能够利用光热电站灵活调节的调度优势,提高电力系统风光消纳水平的同时降低运行成本。