考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法

“双碳”目标下,我国电力系统亟需深度脱碳转型,传统以煤电为主的电力能源结构将发生根本性转变。研究火电机组的有序退出,实现安全、经济的低碳化转型是新型电力系统建设的重要课题。为此,该文提出一种考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法,在保证绿色、安全新型电力系统建设的基础上,提升电力系统低碳化转型经济效益。首先,建立可考虑火电机组退役的源-网-储协同多阶段规划模型。然后,设计模型线性化及求解加速方法提高模型运行效率。最后,以HRP-38测试系统为典型算例,提出在碳排放限额约束及新能源占比逐渐提高共同影响下的火电发展及退役路径,并从惯量需求等角度评估含火电机组有序退役的多阶段规划模型的有效性。

宁夏回族自治区碳捕集、利用与封存源汇匹配与集群部署

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高效CO_(2)输运管网、降低减排成本。宁夏是国家能源安全战略布局的重要保障基地,能源结构偏煤、工业结构偏重特征明显,面临着巨大的碳减排压力。针对宁夏CCUS集群部署的源汇匹配问题,调研评估了宁夏工业碳排放源特征和地质碳汇潜力,构建了CCUS源汇匹配模型,在充分考虑源汇性质、捕集-输运-封存成本、CO_(2)运输距离、区域地理条件、土地利用类型、人口密度等因素基础上,应用改进的节约里程法和基于地理信息系统(GIS)的最低成本路径优化法,结合ArcGIS平台和优化求解软件,获得了宁夏CCUS源汇匹配优化和应用方案,并提出宁夏CCUS集群部署建议。结果表明,截止2021年,宁夏工业碳排放源107个,碳排放总量2.26亿t/a,以化工(含自备电厂)和电力行业碳排放为主。宁夏主要封存地质体包括深部咸水层、深部不可开采煤层和油气藏,CO_(2)理论地质封存容量151.55亿t,以深部咸水层封存潜力最大。宁夏CCUS源汇匹配效果较好,在源汇直接相连的情况下,区内年排放量10万t以上的大型工业排放源CCUS集群部署(30 a规划期)总成本约2.45万亿元,并以捕集成本为主,占比83.65%,单位减排成本402.32元/t,共需建设CO_(2)运输管道2 459 km;改进的节约里程法和基于GIS的最低成本路径优化法可大幅降低CCUS集群部署成本,优化后CCUS单位减排成本降至381.76元/t,节约管道建设里程938 km。宁夏应聚焦电力、化工等“两高”(高耗能、高排放)行业,在以宁东能源化工基地为重点的北部、东部地区超前应用CCUS技术,打造宁东能源化工基地、银川—吴忠、石嘴山、中卫和固原5个CCUS特色集群,构建宁夏特色的工程化CCUS全流程技术模式。

水电富集区域电量送出能力提升的源储协同优化运行方法

针对可再生能源出力的强波动性、间歇性导致电力外送断面出现短时间尺度重过载、清洁能源送出消纳困难等问题,提出了水电富集区域电量送出能力提升的源储协同优化运行方法,该方法定义了衡量断面外送电量的量化指标,以系统发电成本最小、断面输出电量最大、储能消耗电量最小为目标,建立多目标优化模型,通过求解帕累托前沿,结合熵权双基点法,得到折中最优点。对我国某省级电网算例的仿真结果表明,该方法可有效通过水电、火电和储能的协同优化运行提升断面外送可再生能源的发电量,在保证系统安全稳定运行的前提下提升了可再生能源的消纳率。

计及不确定性的风光抽蓄发电系统容量优化

风光等新能源的大规模利用是实现双碳目标的重要途径,其不确定性影响电力系统稳定运行和对新能源的消纳能力。对此,本文提出了一种计及不确定性的风光抽蓄联合发电系统容量优化配置方法。首先,采用不同的随机分布函数来描述风电、光伏发电的出力特性和负荷分布情况,建立了互补发电系统数学模型;其次,构建了基于信息间隙决策理论与熵权法的双层容量优化配置模型;最后,采用多元宇宙优化算法求解容量优化配置方案。算例结果表明,投资者可以根据投资意愿,对源荷不确定性采取不同的配置策略,所得的运行结果均能很好地满足不同运行模式和多种运行场景的要求;能有效地降低综合成本、提高新能源消纳能力,并且能保持抽蓄电站的长久运行。

面向高比例分布式能源接入的输配网两阶段风险调度研究

随着大量高比例可再生能源接入配电网,潮流呈现双向化,输电网和配电网互联性增加,分散独立的调度影响电网可靠稳定运行水平。面对输网与配网间互济需求增强的现状,提出了面向高比例分布式能源接入的输配电网两阶段风险调度研究。首先以最小运行成本为目标,构建考虑输配电网不同运行风险的日前经济调度模型,在风险限值约束情况下协同优化系统源网荷储多种可调资源;其次构建目标函数为综合风险值最小的日内风险调度模型,计算三类运行风险指标值,对日前可调控资源进行出力计划调整;最后通过改进的粒子群算例求解模型,证明了该模型可使输配电网间交互协调,协同优化运行成本与运行风险,验证了所提两阶段风险调度模型的有效性和优越性。

高比例新能源接入下的历史策略库辅助源网荷储协同实时电压控制研究

随着“双碳”目标的推进,储能、充电桩等用户侧新型负荷设备数量增多。在此背景下,由于量测条件不满足造成的不可观测区域将直接导致传统的电压控制方法难以完成对分布式电源的精准调控。为解决上述问题,提出一种基于蜣螂优化算法(DBO)的极限学习机(ELM)构建历史策略库,用以辅助源网荷储协同实时电压控制的方法,可实现对配电网电压实时精确控制。首先介绍了基于近似灵敏度计算的电压控制方法,然后介绍了DBO改进的极限学习机和历史策略库的概念及结合应用方法,构建了以基于近似灵敏度计算的电网节点有功及无功功率为输入,母线期望电压为输出的ELM模型。模型输出的母线电压作为控制依据,进一步转换为下发的用户侧可调设备调节指令。仿真算例的结果验证了所提方法的有效性和优越性。

港船多能源融合技术体系构建与运行模式研究

为充分利用港口地区丰富的风、光可再生资源,构建了由“源网荷储”四部分组成的港船多能源融合系统,建立了状态监测与能量管理系统保证港船多能源融合系统的安全运行,制定了包括横向多能互补和纵向“源网荷储”协调互动的港船多能源融合系统运行模式。港船多能源融合系统可以实现新能源、清洁能源的综合利用,减少CO_(2)等温室气体的排放,有助于“碳达峰、碳中和”目标的实现。

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。

考虑双维波动性的地铁冲击负荷网储协同平抑策略

地铁列车频繁启停使其牵引负荷出现短时间大幅度的冲击,容易导致变压器绝缘加速老化、引发主变过载风险。针对这一问题,本文提出一种协同网储的地铁负荷冲击优化策略。首先,基于地铁负荷时序特性剖析冲击性负荷形成机理,建立考虑功率曲线特征的双维波动性指标,定量描述冲击程度。其次,分别以系统经济性最优与负荷冲击最小为上下层目标,建立网架拓扑与储能装置协调控制的双层优化模型,求解最优开关变动及储能调度策略。最后,以上海某地铁线路实际供电负荷为例,结合多场景进行验证分析,结果表明所提方法能有效平抑冲击性负荷,实现供电可靠性与经济性的提升。

融合阶梯式碳交易与需求响应的源荷协同优化

为实现多能互补的区域综合能源系统的低碳经济运行,提出一种融合阶梯式碳交易需求响应的源荷协同优化运行方法。首先,通过引入阶梯式碳交易机制和电转气设备来提高源侧可再生能源的消纳水平并降低碳排放量;其次,在负荷侧引入考虑用户满意度的电气热多能耦合的激励型需求响应,并结合调峰收益实现多元负荷的削峰填谷;基于此,建立考虑碳交易与需求响应的区域电气热综合能源系统优化运行模型;最后,算例结果表明所提调度模型能够优化电气热负荷曲线并降低系统碳排放,实现区域综合能源系统的源荷协同降碳和经济性运行。

含储能有源配网的经济调度与协同优化

为了提升电池储能系统的有源配网运行效益,提出面向电池储能有源配网,包含经济调度与协同优化方法的分层递阶系统架构。首先,概述模型中不同层级间的逻辑运算关系;其次,针对不同层的优化目标,建立含光-储-充有源配网的经济调度与优化的2阶段模型。第1阶段以系统成本最小化为优化目标,第2阶段以系统网损最小为目标进行建模与仿真。最后,基于不同运行场景下的仿真结果,分析光、储、充的变化规律,并给出储能系统在不同节点的优化配置方案。

基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储多时间尺度协调优化调控策略

多元可控资源的联合优化调控对于提高配电网运行安全性和经济性意义重大,但同时大幅增加优化问题的复杂度,降低模型求解效率。基于此,提出了基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储协调优化调控策略。首先,构建多时间尺度“源-网-荷-储”协调优化架构,包括日前优化、日内滚动和秒级监控3个阶段。其次,研究基于源荷功率区间数据的Fisher最优分割时段划分方法。然后,建立日前优化调控模型、日内滚动优化模型和区域自治优化模型,求解电网离散设备、需求响应负荷、光伏和储能等的最优调控指令。最后,以IEEE 33节点系统为例,对所提协调优化调控策略进行仿真验证。算例结果表明,所提方法能够大幅提高协调优化模型的计算效率,并保证电网运行安全性和经济性。

基于自适应学习率卷积神经网络的新型配电网源网荷储无功协调优化技术

随着“双碳”目标的推进,分布式新能源接入电网的容量大幅度提升,配电网源网荷储协调优化策略是实现分布式新能源消纳的重要方法,其中无功优化能够保证电网安全稳定运行。文章提出了一种基于自适应学习率卷积神经网络的配电网源网荷储无功协调优化技术。首先以最小网络损耗和最低电压偏移为目标,构建无功优化模型;其次利用卷积神经网络强大的非线性拟合能力,挖掘出电网运行场景和无功调压设备、储能充放电策略之间的映射关系,引入自适应学习率的方式更新网络参数,提高了网络训练效率;再次通过控制无功调压设备和储能装置充放电情况协调分布式电源出力,实现电力系统无功电压主动优化控制;最后通过IEEE33节点电网模型进行了仿真验证。结果表明,文章所提的配电网源网荷储无功协调优化方法提高了电力系统电压调节能力,为配电网安全可靠运行奠定了良好基础。

面向多主体隐私保护的源网荷储分布式协同优化调度

如何在满足各主体隐私需求的前提下,促进电力灵活配置与可靠供应,是构建隐私安全型多主体互动新型电力系统的核心。为此,本文提出了一种基于改进共识交替方向乘子法(C–ADMM)的分布式协调优化调度方案,仅通过交换相邻主体的耦合支路信息来统筹全局优化,实现协同优化的同时保护了互动主体的隐私数据。首先,针对源网荷储参与日前调度时的主体隐私需求,建立多主体协同调度模型,各相邻主体仅通过共享边界耦合支路阻抗信息实现解耦,各主体的优化调度问题在本区域独立求解,并在迭代过程中不断更新耦合乘子从而实现全局优化。然后,考虑主体中离散型可调负荷对C–ADMM收敛性能的影响,使用割平面法进行变量松弛与整数解逼近,通过移除整数限制和增加新约束的方法实现问题的转化,以获得可调负荷与源网储的协调策略。最后,使用IEEE30节点系统进行仿真计算,具体地,将IEEE30节点系统划分为了不同的主体,分别进行算例测试,验证了所提分布式协同优化调度策略的有效性。实验结果表明:在不同划分方式下,与集中式方法相比,改进C–ADMM算法均能产生相对稳定的收敛解;在不同计算参数下,基于改进C–ADMM与集中式方法的总成本基本相同,最大误差不超过0.42%。同时,与传统C–ADMM方法相比,改进C–ADMM的收敛性指标数量级缩小至百分之一。

源网荷储协同的主动配电网多时间尺度优化调度

针对源网荷储一体化,降低预测误差对配网调度的影响,提出一种源网荷储协同的主动配电网多时间尺度优化调度策略。首先,建立电动汽车参与调度的响应模型,并根据柔性负荷的运行特性进行分类,以适应多时间尺度。在日前时间尺度上,建立配电网运行成本最小的调度计划;日内尺度上,综合考虑经济性及增加新能源消纳量等目标,采用滚动优化思想对有较大预测误差的日前调度计划进行修正;在实时阶段,结合日内计划,建立计及出力偏差最小的微调模型。最后,利用熵权法对各目标赋权,采用Yalmip+Cplex对模型求解,验证了调度策略的经济性。

分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现

为提升新型电力系统海量分布式“源荷储”资源协同互动能力,提出了分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现。构建“三层两网”分布式源荷储资源协同互动异构组网方法,在调峰、调频、需求响应等典型互动业务建模需求分析基础上,通过OMNeT++平台建立分布式资源协同互动通信网络模型,根据网络实际运行特征构建通信仿真平台,实现分布式“源荷储”资源协同互动网络性能多场景仿真。为分布式资源协同互动业务开展提供定量分析工具,对新型电力系统建设与新能源消纳能力提升具有重要支撑作用。

多端口能源路由器“源网荷储”能量调度粒子群优化算法

能源路由器既可实现能量流和信息流的高度融合,又有利于电能传输、辐射和综合利用,研究与运行时间表明这是建立在能源路由器经济、安全和可靠运行基础上。为此,在综合考虑光伏发电成本、市电购电成本、储能成本等各项经济因素的基础上,建立了“源网荷储”多能互补系统的经济运行模型,提出了基于粒子群优化算法的多能互补系统能量调度优化方案。结合所研制的应用于某园区的七端口能源路由器,进行了仿真分析与装置试验,结果表明:所提粒子群优化算法的调度方案可行有效,不仅可以降低系统研制和运行成本,还可以推广应用到军事岛礁多能源互补微电网系统,充分发挥分布式电源灵活与高效的应用特性。

新型配电系统形态演化与安全高效运行方法综述

配电网是实现能源转型的重要支撑点,“双碳”目标驱动的配电网将发生重大变革,已快速从被动配送网络向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变,呈现更强的“系统化”特征,即从配电网向配电系统转变。在此背景下,该文首先从形态演化路径、多维度耦合关系以及核心研究手段3个维度梳理总结相关研究,并初步提出新型配电系统未来演化规律与演进方向构想。然后,对新型配电系统演进过程中涉及到的关键技术,即故障保护与自愈技术、振荡分析与抑制技术、系统稳定控制技术与协同调度技术进行了总结与讨论,并进一步通过分析关键技术在典型案例中的应用明确了现阶段技术现状与未来需求的差距。最后,对新型配电系统相关技术未来发展方向提出了展望。

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效提高新型电力系统运行的稳定性和安全性。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法。该方法从负荷需求侧响应出发,基于市场实时电价信息,以负荷转移成本和用户购电成本为基础,提出基于价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。

新型电力系统背景下源网荷储一体化项目友好性评估方法

随着双碳目标和新型电力系统的发展,源网荷储一体化项目逐渐成为电网内不可忽视的一种新业态,但项目的无序接入,会引起电网运行问题。从交互方式、系统接入、内部配置、规划进度共4个维度优选指标,通过层次分析法、熵权法和逼近理想点法构建了一套源网荷储项目对电网友好性的评估方法,该方法是新型电力系统建设过程中的重要探索。通过该方法对某省级电网源网荷储申报项目进行排序,其结果与该省源网荷储申报项目的优选结果一致,验证了方法的合理性和有效性。