新型电力系统中的规划运营与电力市场:研究进展与科研实践

“碳达峰、碳中和”战略目标下,能源结构清洁化—可再生能源并网比例不断提高、能源要素多元化—发输配用各环节海量灵活性资源接入两大趋势带来的挑战,对电力规划、调度运营、电力市场产生了重大影响。规划中如何综合考虑海量运行场景与多元化要素,运营中如何高效调度多样灵活性资源,市场如何设计机制激励主体提供灵活性,都是新型电力系统建设亟待解决的问题。该文从电力规划、调度运营、电力市场3个层面出发,对近年来新型电力系统中规划运营与电力市场的相关研究进展进行系统梳理,涵盖基础理论、机制设计、应用研究、系统研发等多类型研究文献。进一步从规划、调度、市场3个方面展望未来研究趋势,如新型要素接入下的电网韧性、电碳耦合调度理论与高效求解技术、辅助服务与容量市场交易品类、考虑储能等新型主体的市场交易机制等,以期为我国新型电力系统的建设提供有益参考。

电动汽车与电力—交通耦合网互动:综述与展望

随着电动汽车的广泛普及,交通电气化程度不断上升,配电网与交通网呈现出深度耦合的趋势。实现电动汽车与电力—交通耦合网间的高效互动,可有效提升电网运行稳定性,并缓解交通网的拥堵,因此,其成为电力系统和电动汽车领域研究的热点。全面介绍电力—交通耦合网的基本概念,并深入探讨3个关键领域:电力—交通网耦合系统建模和状态预测、两网耦合下的EV充电站规划以及两网耦合下的优化调度与控制,并分析其标准体系建设状况,对其未来的发展方向提出前瞻性的展望。

考虑新能源不确定性的调度计划安全稳定校核方法

基于发生概率最高的新能源功率预测数据进行确定性调度计划安全稳定校核,其结论与电网实际情况相差较大。为提高安全稳定校核结果的适应性,提出一种考虑新能源不确定性的调度计划安全稳定校核方法。基于传统确定性调度计划安全稳定量化评估结果,构建计及新能源场站预测功率置信区间约束的安全稳定裕度最小化模型,实现高风险计划方式的有效识别。基于有功灵敏度对新能源场站进行等值聚合和不确定性变量降维,提高安全稳定裕度最小化模型的求解效率。基于并行处理平台进行调度计划多方式分组并行安全校核,得到考虑新能源功率预测不确定性的安全稳定校核结果。所提方法可有效提升高比例新能源电网调度计划安全稳定校核的准确性和时效性。实际电网算例验证了所提方法的有效性。

关于高铁调度局界供电作业计划实施模式探讨

本文对当前铁路局集团公司管辖分界(以下均简称为局界)的调度管理现状进行了较为系统的介绍,分析了目前线路局界和供电局界呈现不一致的诸多情况,并根据现状,指出了可能引发一系列供电作业计划实施的安全隐患问题,最后提出一些具体可行的建设性意见和措施。

UPS系统在电力调度中的应用

文章探讨(Uninterrupted Power Supply,UPS)系统在电力调度中的应用,着重分析其在提供不间断电力保障、提升调度系统的可靠性等方面的作用。UPS系统作为备用电源,在电力故障发生时能够迅速切换并保障系统持续运行,从而提升电力调度系统的可靠性和稳定性。通过合理的容量规划和冗余配置、严格的安装调试和运行维护,UPS系统能够为电力调度提供可靠的电力支持,保障电力系统的安全运行和高效管理。

利用概率分布函数法优化配网发电车调派的策略探究

鉴于发电车对配网发电的重要性,设计合理的调派方案,保证发电车调派合理性十分必要。概率分布函数是概率论中用来描述随机变量取值概率的函数,通过对任务的概率分布进行分析,可更合理地分配资源。文章将围绕如何利用概率分布函数法优化配网发电车调派进行分析,提出相应策略,以增强配网发电车调派方案的合理性。

Economic Dispatch Considering Hourly Capacity Allocation with a Variable Renewable and Hydro-Based Generation Portfolio

The objective of this paper is to assess an economic dispatch considering a power system portfolio, which includes predominant amount of hydro power and increasing quantities of intermittent renewables in relation to the total electric capacity. With growing importance of intermittent wind and solar generation taking part into power systems worldwide, there is need for greater chronological resolution to estimate the flexibility of the power system to offer firm capacity. In this way, a linear optimization model operating hourly is developed to calculate the minimum power system cost, while stablishing the capacity allocation to meet the projected load throughout one-year simulation, as an estimation of how the hourly economic dispatch impacts the scheduling of generators belonging to a power system with this portfolio composition. A central focus is how to operate the available hydro capacity to back up intermittent renewables, evaluating the physical hydro operating constraints, monthly energy balance and maximum power availability. A case study was simulated based on the Brazil’s power system configuration, showing that existing hydro capacity provide hourly flexibility to back-up intermittent renewables, potentially saving 1.2 Billion R$, about 3.6% of total system cost referred to 2019. It is worthwhile to realize that the developed methodology can be employed to other power systems with similar capacity portfolio structure for the purpose of calculating its optimum allocation for a specified region and target year.

含高比例气象敏感可再生能源电网日前调度时间颗粒度优化

调度计划的时间颗粒度指调度计划中每个时段长度.随着气象敏感可再生能源占比的提高,调度时段内电网净负荷的波动性显著增强,造成系统爬坡能力不足、频率异常等风险.因此,不同可再生能源渗透率下时间颗粒度的设置成为当前迫切需要解决的问题.提出基于全局灵敏度的日前调度时间颗粒度优化方法,采用Sobol′方法和多项式混沌展开的全局灵敏度方法量化不同时间颗粒度下净负荷波动性、不确定性对优化调度影响,在精细化程度和负荷预测准确率之间取得一种平衡,选择合适的时间颗粒度使优化调度效果最优.分析和仿真结果表明:时间颗粒度的选择主要由净负荷波动率决定,依据净负荷波动率选择合适时间颗粒度,使得不平衡功率最小化,可达到提升优化调度效果和降低调度成本的目的.

含高渗透新能源电力系统中考虑变时段控制的火/储/荷日前优化调度

新能源高渗透电力系统中以风电、光伏为代表的新能源具有的不确定性,使得火电机组难以满足调度计划的精度需求。为提高火电机组调度计划的准确性,提出考虑变时段控制的新能源高渗透电力系统中火/储/荷日前优化调度策略:首先使用高斯混合模型将净负荷按时序特性聚类成3种时段类型,然后按各时段特点设计火-储-荷的变时段控制规则以优化日前调度,利用需求响应优化抽水蓄能电站利用率;其次以系统总成本最小为目标,综合考虑所提策略形成的各类型机组约束建立火-储-荷调度模型,形成火-储-荷的日前调度计划;最后通过算例分析验证所提策略的有效性。

考虑源-荷不确定性及条件风险价值的电力系统优化调度

高比例风、光新能源机组并网及负荷侧功率的波动使得电力系统面临着较强的源-荷不确定性。为此,提出一种考虑源-荷不确定性及条件风险价值的电力系统优化调度模型。采用随机优化规划的方法对风、光机组及负荷功率不确定性进行处理,运用三角模糊数表征随机变量,利用清晰等价转换求解模糊优化问题;考虑到不确定性带来的运行风险,利用条件风险价值的方法来调控不确定性对调度决策者的影响,降低不确定性风险成本,并考虑了阶梯碳交易成本,降低了系统的碳排放。算例结果表明,所提优化调度模型能够有效降低不确定性风险成本,提高系统运行的低碳与经济性。

面向绿色节能的智能网联电动车调度方法

随着新能源电动车的飞速发展,以智能化、网联化、节能化为特点的智能网联电动车具备群体智能的优点,适合执行大规模城市任务,被广泛用于智慧城市的社会服务建设中。为此,以智能网联电动车为研究对象,重点研究电动车群体的城市任务调度问题,主要面临以下挑战:由于城市任务的分配策略与车辆个体执行任务的能力密切相关,在面向车辆群体制定派遣策略时,需要综合考虑车辆个体在其行驶轨迹上所产生的区域效益,以保证车辆在有限电量的约束条件下完成任务并顺利返回。因此,车辆群体派遣策略与车辆个体路径规划方案之间相互影响,是一个带权二分图匹配问题和旅行商问题紧耦合的NP-hard问题。为了解决上述挑战,提出了基于最大权值匹配的车辆派遣算法,首先采用贪心策略为单个车辆在子区域内选择任务路段;然后利用车辆行驶轨迹产生的区域效益,制定车辆与子区域的最优派遣策略,从而最大化区域效益总量。最后,基于四川省成都市238辆智能环卫车30天的作业数据集,对所提算法进行评估。实验结果表明,所提算法的城市道路清扫率相比源数据方法、随机算法和不更新地图算法平均提升了11.2%。

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。

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。

深度强化学习在电网实时计划编排中的应用

面对新型电力系统的强不确定性、快速增长的控制规模、低碳化运行目标等变化,实时计划编排将会呈现高维、非线性、非凸的复杂特征,以强化学习为代表的数据驱动算法为探索实时计划快速优化编排带来了新思路。文中将深度强化学习引入实时计划编排模型中,构建面向强化学习的实时计划编排仿真环境;提出了双层多目标多智能体深度强化学习实时计划编排方法,该方法基于模型-数据混合驱动强化学习思想,采用双层架构以及多智能体设计,实现实时计划并行快速编排。最后,通过算例验证了所提方法的有效性和可行性。

提高风电并网系统调度计划可信度的 HESS经济效益计算

针对风电-氢储能系统的经济性,文中提出利用氢储能系统(HESS)提高风电并网调度计划的可信度,分析了HESS提高风电并网调度计划的可信度的机理;然后,构建了计及风电预测出力、实际出力及调度出力的氢储能系统提高风电并网调度计划可信度的充放电价格策略体系;最后,建立了HESS收入及成本数学模型。在此基础上,构建了提高风电并网调度计划可信度的HESS全寿命周期的经济效益计算数学模型。以某风电场为例对所提模型进行了验证,并分析了经济效益对调度误差和电价的敏感性,结果表明所建立的HESS经济效益计算模型的正确性。研究结果为风电-氢储能系统前期投建的经济性评价提供了参考。

电力主网调度自动化技术研究

电力主网调度自动化技术是一种基于先进信息技术和控制算法的技术手段,用于监测、预测和优化电力主网的运行状态,对当前我国的电力行业有着重要影响。主要研究自动化技术在电力主网调度中的应用,包括实时监测、数据处理、优化算法以及自动化决策与控制技术等方面。通过对电力主网调度自动化技术的有效应用,可以有效提升电力主网运行的安全性、稳定性及效率,为电力行业的可持续发展做出贡献。

梯级水电站发电计划编制与厂内经济运行一体化调度模式

为充分发挥梯级水电站水力、电力补偿调节作用,实现水调与电调的有机结合,提出一种发电计划编制与厂内经济运行一体化循环嵌套调度模式。从发电侧及需求侧的角度出发,建立以短期调峰量最大为目标的发电计划编制模型,通过峰荷比调峰方式生成电站出力方案,并在空间最优流量分配表基础上实现模型高效求解;结合发电计划化编制与厂内经济运行耦合特性分析,构建二者的循环嵌套调度模式,将发电计划编制结果作为厂内模型输入,同时使用厂内仿真结果对出力方案进行反馈修正,制定能满足最小下泄要求的电站最优发电计划方案、最优机组组合及机组间负荷分配策略。将该模式应用于金沙江下游溪洛渡—向家坝梯级短期优化运行中,实例表明所提一体化调度模式能实现电站发电计划编制与厂内经济运行一体化运作,为提高梯级电站水能利用率和发电效益提供了一种有效途径。

基于等效聚合的大型互联电网风电接纳能力

在提供清洁能源在全球范围大规模开发、利用的基础平台的同时,全球能源互联网显著增加了系统风电接纳能力分析的计算量与难度。为此提出了一种等效聚合方法,对电网、常规机组以及风电场出力模型进行等效聚合,实现了对大型互联电网在不同运行方式下的逐时段运行快速生产模拟。基于此,在考虑多种风电接纳影响因素的基础上,建立了符合我国现阶段电力国情的中长期风电接纳能力评估模型。回算校验我国东北互联电网2015年实际运行数据,证明了本文所提的基于等效聚合的风电接纳能力评估模型的有效性。最后,提出了促进大型互联电网风电充分接纳的有效措施。本文研究工作对全球能源互联背景下,含大规模清洁能源并网的大型互联系统中长期规划、调度运行模式有着重要的指导意义。

面向节能减排的电力系统发购电计划研究述评

电力系统节能减排工作的开展对人类社会的可持续发展具有重要的现实意义,为此从节能减排的视角对电力系统发购电计划研究现状展开了述评。首先,指出了电力系统节能减排的研究背景和意义;然后,从发电调度计划和电力市场2个环节归纳总结归纳了其对节能减排的考虑方式;随后,重点分析了发电调度计划以及电力市场购电计划优化方法的研究现状,指出了其面临的关键问题。最后,归纳提炼了该领域需重点突破的研究方向,为该领域的深入研究提供了借鉴。

计及风电动态成本的电力系统区间经济调度

大规模风电接入电网后,风速的间歇性和随机性使风电出力具有一定的不确定性,对传统确定性系统的安全经济运行产生严重影响。针对风力发电的不确定性对电网调度运行的影响,本文基于区间规划理论,提出风电动态成本这一概念,并建立计及风电动态成本的电力系统区间经济调度模型。该模型中引入决策变量求解模型的区间优化解,一定程度上反映系统运行风险和经济效益,并为调度人员安全评估提供支持。最后采用IEEE30节点系统进行仿真验证,算例结果表明该模型与方法的实用性和有效性。