考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统年度调度模型

通过分析配额制的实施对购电策略的影响,建立考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统的年度调度模型。为减小计算负担,将月度的负荷与风电用数个典型场景及其占比来表示。提出能够自动选择最佳聚类数的改进k-means算法,并应用于典型场景生成过程中。将同一天的负荷与风电的历史数据曲线拼接为一条功率曲线,并基于改进k-means算法进行聚类,得到考虑负荷与风电时序相关性的典型场景。仿真结果表明:(1)所提典型场景生成方法对年度电量刻画的精度平均提高了12.7%,由其所生成典型场景的平均符合率提高了20.25%,所提方法具有更好的年度电量刻画效果和更高的平均场景符合率;(2)当绿色证书的价格高于风电与火电价格差值时,实施配额制后能够提高风电的消纳量,这对绿色证书价格的确定具有重要参考价值。

考虑碳交易的火风光蓄联合系统随机经济调度

双碳背景下,碳排放交易机制与多种能源互补发电机制是中国实现碳减排目标和可持续发展的重要机制,提出了一种计及碳交易的多能源系统优化模型,在缓解火电机组调峰压力的同时,减少二氧化碳的排放。首先,根据碳排放量构建碳交易成本模型,同时考虑煤耗成本、投油和损耗成本以及环境成本,形成最优目标函数,并将其分段线性化。其次,构建火风光蓄联合优化调度模型。第一阶段,以净负荷波动最小为目标,利用蛾群搜索算法计算出各梯级水电站的发电量,优化日负荷出力曲线;第二阶段,以综合成本最小为目标,并借助场景法描述风电随机性,构建考虑碳交易机制的火风光蓄联合优化调度模型。最后,在修改的IEEE7机57节点系统中验证所提模型的有效性。

基于蒙特卡罗模拟技术的风水火电发电系统的可靠性评估

基于顺序蒙特卡罗模拟(MCS)技术,将风能、水电和火电之间的协调纳入系统可靠性的评估中。首先,引入适当的能源指标来评估协调系统运行中可再生能源的利用率;其次,建立了由水力和火力单元组成IEEE-RTS79作为测试系统,将风电场集成在水电和火电的IEEE-RTS79系统中;最后,测试评估了风电、水力和火力机组的协调对整个系统的可靠性以及对风力和水力利用量的影响。研究结果表明:系统的可靠性和水库的储水量及水电机组数量有关,同时系统的可靠性随着风力渗透率的增加而提高。对改进的IEEE-RTS79可靠性系统的评估分析验证了评估模型的有效性,为电网及系统运行方式的规划提供重要参考。

基于MIQP-GWO的水火风光近似区间需求响应调度

在新型电力系统背景下,水能、风能、太阳能等清洁能源占比显著提升,由于风电和光电的随机波动性及不稳定性,增加了并网的难度。为了更好的应对风电和光电的不确定性,充分发挥梯级水电、火电的调节能力,开展多种能源的联合优化调度,已经成为当前电网调度亟需解决的问题。利用切比雪夫扩张函数对风光发电模型进行近似区间求解,在传统的需求响应模型的基础上,提出水火风光区间需求响应调度模型。利用启发式方法对约束条件进行优化处理,并提出一种嵌套混合整数二次规划法(MIQP)的灰狼算法(MIQP-GWO)。实例分析表明与其他智能算法对比,MIQP-GWO算法在求解区间需求响应调度模型问题的稳定性和性能上有显著的提升。

风水火系统长期优化调度方法

含梯级水电站的风水火联合优化调度对于减少煤炭消耗量、提高清洁能源利用效率具有重要意义。长期优化调度不仅需要考虑不同类型电源运行的差异性和互补性,同时也面临多种的不确定因素,建模和求解的难度均较大。为此,综合考虑检修计划影响、梯级水电站间水力约束以及风力、热力与电力相互耦合的复杂约束,建立了风水火长期优化调度模型。为了降低求解难度,将这一大规模、多约束、非线性的优化问题转换为线性混合整数模型予以求解。同时针对模型中各时段水文径流与风速的随机性,利用点估计法构造随机变量的估计点,结合每一个估计点向量进行确定性的长期优化调度模型的求解,进而得到优化调度决策变量的期望值。算例分析结果表明,所提出的调度方法计算精度高,求解速度快,能够方便地处理不确定因素,提高系统的经济性和消纳清洁能源的能力。

中长期发电计划的值函数近似动态规划方法

针对中长期发电优化调度问题周期长、规模大、随机性强等特点,提出一种基于近似动态规划(approximate dynamic programming,ADP)的多阶段优化决策模型。以预测场景表示日前市场煤价、流域来水、风速等随机变量,将远期合约购煤与市场购煤、水库用水等视为ADP框架下的阶段决策。分阶段决策降低了问题的求解规模和难度,提出的燃煤和水库蓄水的值函数近似策略解决了如何优化决策以保持阶段分解后的整体优化特性问题。通过在决策与近似值函数之间的迭代,求解出近似最优决策序列,进而获取发电优化调度方案。某省年度发电计划的计算分析结果表明,所提方法建模简洁,处理随机因素方便,与传统方法相比较,新方法在获得成本期望值偏差小于0.5%的高质量随机解的同时,计算时间可大幅度下降,具有广泛的应用前景。

机组调峰的价值量化与费用补偿

在水风火复合系统,水电调峰对系统经济运行具有重要价值。建立了水风火复合系统的经济调度模型,将该经济调度模型建模为混合整数线性规划问题,使得提出的水风火复合系统经济调度模型可以采用商业优化软件GAMS高效求解。根据经济调度模型量化机组调峰价值,最后基于Shapley值方法和调峰峰里程方法进行机组调峰的费用补偿。通过对某5机8节点系统的仿真分析验证了机组调峰价值量化方法和调峰费用补偿方法的有效性。

水火风光多源发电调度系统大数据平台架构及关键技术

水风光等可再生能源高速发展使得电力调度数据出现爆发式增长,并呈现出多源、异构、高维等大数据典型特点,如何应对电力大数据的集成管理及高效应用是我国电网运行的重大技术挑战之一。为此,围绕水火风光复杂发电调度系统,解析超大规模电站群调度大数据特征及相互关系,设计调度管理功能体系,构建发电调度大数据平台架构,提出满足不同业务场景共性需求的多源数据校验和多平台协同存储技术、面向发电调度分析场景的大数据融合处理技术以及面向发电计划编制场景的大数据分析决策技术,实现电力大数据的采集、存储、分析及知识提取等一体化功能。以云南省调400余座大中型电站为工程背景,应用大数据平台架构和关键技术,构建超大规模多源发电系统调度软件,通过电网月度计划跟踪分析、新能源功率预测偏差确定、梯级水电站群发电调度计划编制3个核心业务场景的典型应用,表明电力大数据技术确实可以为复杂发电调度系统高效和实用化运行提供新的解决途径。

风—水—火电互补系统中风电穿越功率的研究

针对风电容量与风-水-火电互补系统稳定性的关系问题,研究了风电机组的数学模型,搭建了风-水-火电互补系统的仿真模型。将遗传算法(GA)应用于风电穿越功率的研究,建立了基于遗传算法的风电容量的优化数学模型,构造了适值函数。对实际电网中的风电容量进行了优化编程计算和仿真,优化和仿真结果虽有差异,但很近似,验证了所建优化数学模型的合理性及遗传算法应用于风电穿越功率计算的可行性。

看准方向,坚定信心,大力促进我国大规模非水可再生能源发电的前进

基于我国廿一世纪上半叶积极构建能源可持续发展体系的需求及非水可再生能源发电的发展现状,分析了美好的前景与面临的困难与问题,为大力发展风电、光伏发电与太阳热发电,以及未来综合能源基地的建立,提出了一些有关的认识、见解与建议。

水轮发电机励磁绕组匝间短路转子热应力计算与分析

以三峡700 MW水轮发电机为例,基于传热学和热应力理论,建立转子磁极三维求解模型,并给出相关的基本假设与边界条件,最后采用有限元方法对热应力进行求解,得到在转子绕组匝间短路情况下的磁极热应力分布。在此计算的基础上,进一步研究了短路匝数变化与匝间短路位置变化对磁极热应力的影响。通过计算研究得出了很多有意义的结论,为匝间短路更深层次的研究奠定了基础,也为电机设计者以及相关研究工作提供一定的参考。

风水火联合电力系统动态优化调度

针对风电反调峰特性与预测偏差,提出风水火联合电力系统的动态优化调度模型,采用分层策略进行优化。即划分为以下三层:避免火电冗余及低负荷运行的火电开机方式优化层,使水电在平抑负荷与风电波动同时尽可能多承担负荷的水电调峰优化层,计及调度周期内各时刻风电预测偏差产生的附加成本并使系统总成本最小的风火电优化层。利用跟踪中心轨迹内点法对二、三层进行优化求解。对含一风电场和多水电站的电网算例进行仿真验证,结果表明,所提优化模型和方法为风水火联合电力系统的动态优化调度提供了一种有效方法。

面向调峰调频需求的风水火电协调优化调度

为减少风电接入对系统调峰调频的影响,并促进多种能源的互补优化,基于风电和负荷不确定性引起的调峰调频需求,建立了含梯级水电参与的风水火协调优化调度模型。模型中为更加合理精准地预留调峰调频备用,将备用按时间尺度划分为7类,并运用离散傅里叶变换法(discrete Fourier transform,DFT)和帕塞瓦尔定理量化出7类不同备用的需求。进而为实现风水火多种类型资源在不同时间尺度上的配合,以发电、调峰、调频总成本最小为目标函数,兼顾系统、风电、梯级水电以及火电的多种运行约束,构建了多能源协调优化调度模型,并运用混合整数线性规划法予以求解。最后通过算例分析验证了所提方法和模型的有效性。

考虑需求响应和储能的风水火联合系统经济调度

针对大规模风电并网对电力系统造成的威胁,通过充分考虑储能系统(energy storage system,ESS)与需求响应(demand response,DR)之间的有效配合,提出了一种计及ESS和DR的风水火联合电力系统经济调度模型。首先,模型将用电负荷划分为基础负荷及可调节性负荷,充分考虑了DR对可调节性负荷进行的精细化调整,有效地配合ESS装置运行,从而最小化电力系统运行总费用。其次,针对风电出力的不确定性,通过建立鲁棒优化模型确保模型具有可行解。最后,通过划分四种不同场景验证模型的有效性。仿真结果表明,考虑ESS和DR之间的互补特性后,在实现风电出力全额消纳的同时,电力系统有效地降低了运行总费用,减少了火电机组频繁启停,降低了火电机组出力的波动性。

基于混合整数线性规划的风水火电联合调度模型

随着可再生能源的高比例接入,如何分配风电、水电、火电等能源出力面临诸多问题.针对启发式搜索算法在多能源联合调度中寻优速度慢、寻优结果精度低的问题,提出一种基于混合整数线性规划的风水火电联合调度模型.首先对模型约束条件引入松弛变量,将模型中的约束条件转化为标准型约束,通过选择新的基变量替换原来的基变量,迭代过程中不断压缩可行域的大小,最终求解出最优解,并与其它优化算法在运算时间和适应值作比较,验证该算法的有效性.仿真中采用改进的IEEE 24节点测试系统验证,通过15个火电机组、3个风电场以及不同情形下3个水电站进行仿真,对火电机组的燃煤成本以及出力波动影响的原因进行分析,实验结果表明,不同情形下水电调节风电、火电出力波动具有明显差异,为不同情形下含风水联合调度模型提供一种优化策略.

不同电源送出1000kV交流输电线路导线选型研究

导线选型是交流特高压输电的关键技术之一,对线路建成投产后的安全运行及经济运行有着非常重要的影响。根据拟定的输送容量、电磁环境、运行温度、安全系数等边界条件,对16种导线进行了全面的电气性能及机械性能对比。同时,根据国内不同性质电源(火电、水电、核电、风电)的特征,选取与之匹配的单位千瓦补充投资、上网电价、年运行小时数等参数进行了年费用分析,有针对性地给出了推荐建议,为工程建设提供参考。

含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型

针对大规模风电并网导致的电力系统运行风险和水电、风电出力的互补特性,提出一种计及风电出力不确定性的含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型。采用高斯混合模型-吉布斯采样法生成融入不同时间尺度关联特性的风电出力动态场景集。综合考虑水头、流量多重因素及多种复杂运行约束的影响,建立流域梯级水电站群耦合模型。在此基础上,构建以基准风电场景下机组发电、排放成本和风电动态场景下机组调整成本为整体优化目标的两阶段随机规划调度模型。以改进的IEEE-24节点系统为例进行仿真分析,验证了所提模型的有效性,从而为大规模水火风互补发电系统的联合优化调度提供了参考。

计及电动汽车的风水火电力系统联合优化调度

充分考虑了电动汽车充电的不确定性,以实测数据为基础,通过充电起始时间和持续时间,得到电动汽车充电概率的时间分布。针对风电出力和负荷预测的波动性等特点,将风电出力和负荷预测的不确定性表示为一个具有零均值、呈正态分布的预测误差。由此构建了风水火电力系统联合调度模型,调度模型以系统成本最小为目标函数,包含了火电机组煤耗成本、水电站管理成本以及风电场管理成本和预测误差成本,最后采用布谷鸟搜索算法对其进行求解。仿真结果表明,水电站能够在电力系统中发挥较好的调节作用,弥补风电出力的随机波动和电动汽车的无序充电,减少火电机组出力的频繁变化,降低系统备用容量,增加电力系统的安全性、稳定性和供电可靠性。

基于启发式机组组合算法的水火风光储系统供需平衡方法

在构建新型电力系统背景下,新能源高占比的水火风光储系统成为电力规划工作的主要研究对象。在实际规划分析工作中,需对水火风光储系统在长时间尺度上的供需平衡情况进行高频次迭代计算以实现对敏感边界的定量分析,这对平衡分析方法计算效率提出更高要求。综合考虑各类电源工作特性和新能源出力概率特性,提出了基于运行规则的启发式机组组合算法,实现全年尺度逐日确定机组开机方式,进一步构建了适用于水火风光储系统的供需平衡分析模型。最后基于区域电网算例开展仿真验证,结果证明所提模型及方法可行有效,为长时间尺度水火风光储系统电力供需平衡分析提供了参考。

风电上网电价的探讨

通过对火电、水电和风电上网价格上的比较 ,并考虑诸多影响风电电价的环境、政策因素 ,分析其对风电电价的影响 ,提出降低风电电价可采取的优惠政策 ,以改善现有风电开发条件 ,促进风电业的发展 .