风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

考虑风电出力不确定性的风电-抽水蓄能互补系统短期优化调度北大核心CSCD

风电和抽水蓄能电站联合运行可以平抑风电随机波动、提升风电消纳率。文章针对多个风电场的出力不确定性,采用概率性序列方法进行处理,提出了一种基于厂网协商机制的风电-抽水蓄能联合调度模式,并建立了基于机会约束规划的风电-抽水蓄能互补系统短期优化调度模型。模型以风电-抽水蓄能互补系统总发电收益最大为目标,综合考虑了抽水蓄能电站的水力约束、机组运行约束和系统功率平衡约束。为提高模型求解效率并获得全局最优解,文章将原模型转换为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)模型,最后使用商业化求解器LINGO进行求解。优化调度结果表明,抽水蓄能电站能够很好的补偿风电出力的波动性,并显著提升互补系统的总发电收益。     

含风—光—水—储互补电力系统的优化调度研究

随着风电和光伏发电大规模接入到电网中,其出力的随机性、间歇性和波动性对电网的安全运行带来巨大挑战。目前电网调度运行时为了确保系统的安全性,会出现大量的弃风弃光现象。但风力发电,光伏发电和水电具有自然互补的特点,利用它们的互补特性可提高电网消纳新能源的能力。提出了含风电、光伏、水电和抽水蓄能的互补发电系统,并分别以系统运行成本最低和互补系统出力波动最小为目标函数建立了两种优化调度模型。最后,算例分析验证了两种模型的合理性和可行性,并说明了互补运行可提高新能源的利用率,同时减少了风电与光伏的波动性对电网的影响。     

考虑系统调峰特性的风光消纳优化

由于风电和光伏发电受自然因素的影响较大,其出力具有随机性和波动性,将对系统的调峰能力造成严重影响。该文首先针对风电自身的出力特性,从系统调峰能力的角度对区域电网可以接纳的风电容量进行评估;然后根据风电和光伏发电在时间尺度上存在的互补性,建立以系统失负荷率最低和弃风、光率最小为目标的优化模型,利用改进惯性权重的粒子群算法对模型进行求解,得到最优的风电和光伏发电出力。最后,利用实际区域电网风电、光伏发电以及负荷的历史数据对该文所提方法的有效性进行验证,结果表明采用风光互补优化策略对风电和光伏发电的输出功率进行优化后,系统出力波动有所降低且消纳能力有明显提升。     

水-光互补协调运行的理论与方法初探

以全球最大的黄河龙羊峡水-光互补项目为研究对象,分析水电和光伏发电特点,提出"水电补充能源"的新概念和内涵,揭示水-光互补协调运行的机理,通过水电一次补偿光电锯齿波动和二次补偿光电的间歇性、波动性和随机性,使水电可以在短期调度中以容量支持光电,光电则可以在中长期调度和调峰运行中以电量支持水电。分析短期调度中水电对光电的补偿能力,推导水-光互补计算公式,找出水-光互补运行发生光伏弃光、水电弃水的原因和工况。以龙羊峡水-光互补项目为例,建立水-光互补协调运行模型,实例表明水-光互补协调运行可改善光伏发电质量,避免或减少弃光电量发生,同时水-光互补比水电站单独运行调峰能力更强。     

计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

摘要： 研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

考虑动态频率响应的风光水互补发电短期优化调度模型

针对风光并网会降低系统惯量、削弱系统调频能力的问题,综合考虑水电机组同步惯量、风电场和光伏电站的虚拟惯量和下垂控制作用,提出含风光水的多机系统动态频率响应模型,推导系统频率变化率约束、最低点频率偏差约束和准稳态频率偏差约束。基于此,为实现清洁能源利用最大化,以弃风、弃光、弃水最小及水库调度期末蓄能最大为目标,兼顾梯级水电、风电、光伏和发电系统的多种运行约束,构建风光水互补发电系统短期优化调度模型,并使用混合整数线性规划方法进行求解。最后通过算例仿真验证所提模型的有效性和适用性。     

风-光-火-蓄联合系统两阶段优化调度

由于间歇性能源出力具有不确定性,该文利用抽水蓄能容量大、响应速度快的优势,建立风-光-火-蓄两阶段动态调度模型。长时间尺度以总成本最低为目标,综合考量系统运行成本、SO₂、NO_X、PM排放量、弃风弃光量惩罚,来优化可控电源出力。短时间尺度以长时间尺度为基准,基于模型预测控制原理滚动求解出力增量,使抽蓄机组有功出力偏差最小,以增强调度的平滑性。最后根据东北某地区抽蓄机组实际数据及改进的IEEE-30节点系统仿真验证了该文所提模型的有效性,以此来降低系统的污染物排放水平,提升系统对风电、光伏的消纳能力。     

基于湖北省资源禀赋的分布式风光和水电协同策略

基于湖北省风、光、水等资源禀赋,文章提出了多级能源协同控制策略,针对资源现状进行了分析。基于水电资源优势建立了多能源协同优化模型,分析了火力机组、光伏、风电、水电机组成本,分别针对可再生能源的不确定性以及光伏和水电联合系统进行了建模分析。考虑了火电机组的排放成本,利用总成本和排放为目标进行优化,考虑等式约束和不等式约束。利用考虑约束条件越限的珊瑚优化算法进行模型求解。在仿真模型中说明了所提模型和方法的有效性。     

基于双层优化模型的风-光-储互补发电系统优化配置

提出一种基于双层优化模型的风-光-储互补发电系统优化配置方法,外层优化以互补发电系统年净收益最大化为目标、通过量子粒子群算法优化风-光-储容量配置;内层优化以互补发电系统日出力波动率和日出力峰谷差最小化为目标、通过8760 h生产模拟优化储能充放电功率。实际算例仿真计算结果表明,所提算法能有效解决风-光-储互补发电系统在规划阶段的优化配置问题。     

计及风、光消纳的风电-光伏-光热互补发电二层优化调度

以风电、光伏、光热构成新能源互补发电模式,计及风、光资源消纳,建立将高载能负荷作为可调度资源参与新能源互补发电系统的二层优化调度模型,采用NSGA-Ⅱ和二进制粒子群算法求解模型。上层优化模型以互补系统输出功率波动最小和并网效益最大为优化指标确定各机组的出力,并且计算出弃风弃光量。在此基础上,下层优化模型针对上层优化模型造成的弃风弃光量,选取能够有效消纳风、光的高载能负荷参与电网调度。最后,以甘肃地区实际数据为例,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,光热电站的参与增加了44.3%的经济效益,减小了65.8%的输出功率波动,高载能负荷的参与减小了86.3%的弃风弃光量。     

基于分时电价的含风-光-气-储虚拟电厂经济调度

构建基于分时电价的含风-光-气-储虚拟电厂经济调度模型,调度模型以虚拟电厂的效益最大为目标函数,并采用罚函数法将约束条件引入到目标函数中,采用新兴启发式的布谷鸟搜索算法对模型进行求解,得到虚拟电厂各设备出力。将风电和光伏出力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,并分析正态分布系数对误差和虚拟电厂的影响。对比分析分时电价、储能设备等对虚拟电厂的影响,仿真结果验证所提模型及算法的有效性,为虚拟电厂的经济调度提供新的方法和途径。     

考虑风电和光伏出力不确定性的日调度优化方法

文章采用一种改进的序列运算算法建立风电及光伏出力的不确定性综合模型,并将该模型引入调度优化问题中,建立了计及CO2排放费用及备用出力费用影响的考虑风电和光伏出力不确定性的日调度优化模型。采用机会约束理论处理含风电及光伏出力的不确定性约束,提出了一种离散粒子群与连续粒子群混合的智能算法求解该模型。最后,通过包含风电场和光伏电站的IEEE39节点算例,对所提模型以及算法进行了仿真分析,验证了数学模型和优化算法的环保性、经济性和有效性。     

考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法

针对由于风电不确定性而造成风火打捆外送方式下系统弃风限电风险问题,提出了一种考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法。首先,根据风电功率预测误差Beta分布模型,建立了风电实际可发电功率的概率分布模型,量化分析风电功率不确定性对风火打捆外送方式下的系统弃风限电风险影响机理;引入多目标优化理论,以风电外送消纳电量最大、系统综合弃风限电风险值最小为优化目标,以风电、火电出力计划为优化控制变量,以风电实际可发电功率为随机变量,构建了风火打捆外送多目标优化调度模型;引入概率序列理论,将不确定性优化模型转化为确定性模型求解。通过算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑不确定性的智能电网多目标机组组合研究

以含电动汽车、火电、风电和光伏的智能电网为研究对象,综合考虑系统的不确定性、节能减排和电动汽车的智能充放电,建立其多目标节能减排模型。先采用多场景模拟技术将风电场出力、光伏出力和负荷不确定性的随机过程分解为若干典型的离散概率场景,然后将优化问题分解为相互作用的代理优化,控制代理的调度方案由具有自适应交叉变异算子的遗传算法实现,代理间的协同进化过程由自适应协同乘子协调实现。算例表明通过场景缩减的多场景模拟技术可提高计算效率,自适应协同进化实现风电、光伏、火电和电动汽车的有机互补,自适应的协同乘子比传统的次梯度法更新乘子计算效率更高,精度更好。通过电动汽车的智能充放电控制,可以提高系统的旋转备用水平,实现节能减排综合性能好的机组多发电,能耗大或污染气体排放量大的机组少发电;通过权重调节实现节能与减排的折衷,增加系统调度的灵活性。实现最大化利用可再生能源和电动汽车来达到系统的节能减排。     

考虑光热电站调节特性的可再生能源系统优化调度北大核心CSCD

风电的随机性与波动性导致电力系统供应侧可调度性降低,因而弃风限电现象严重。文章基于光热电站的调节特性,提出含光热电站和抽水蓄能的全可再生能源系统优化调度模型,实现负荷全部由可再生能源供电的调度模式。模型以系统运行总成本最低为目标,综合考虑风电预测的不确定性和各发电单元出力约束,应用CPLEX进行求解。最后,仿真算例验证了模型能够促进电力系统清洁低碳发展,同时提高了风电消纳。     

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。     

计及资源互补特性的风光水储耦合系统运行策略及求解算法

为充分利用不同电力资源间的互补特性,文章以风电、光伏发电、水电、火电和储能设备耦合的能源系统为研究对象,讨论其优化运行策略。首先,选取最大化运营收益、最小化弃能成本和最小化出力波动为优化目标,建立多目标优化运行模型,并考虑了储能系统运行模式对耦合能源系统的影响。然后,通过计算耦合能源系统的投入收益表,建立了基于粗糙集理论的目标权重计算方法,将多目标模型转换为单目标模型;选取负荷追踪度、水电二次调峰能力和单位发电煤耗,作为耦合能源系统互补特性评估指标。最后,选取IEEE 14节点5机系统,与WPP,PV,HS和ESD相连组成仿真系统,结果显示:耦合能源系统能够充分利用不同电源互补特性,促进风电和光伏发电并网;储能系统运行模式直接影响系统运行结果,OEE策略能最大化发挥ESD运行效益,但会损害其运行寿命;OEE策略下ESD与风、光机组最优容量比在夏季和冬季分别为[0.62,0.77]和[0.92,1],LLC策略下分别为[1,1.08]和[1.23,1.31]。因此,所提模型能够根据外部资源条件和自身意愿提供有效的决策工具。     

考虑需求侧响应的多能互补微电网优化调度研究

随着“双碳”目标的实施，新能源渗透比例不断提高，源荷两侧的不确定性对多能互补微电网能源管理提出了新的要求。提出了一种调度优化方法，其中考虑了价格型需求侧响应，优化交流负荷曲线匹配风光出力曲线，以提高新能源的消纳率，构建了能源管理模型，模型同时考虑了电力子系统、天然气子系统与热力子系统。模型通过构建风光出力与负荷的不确定集，采用本文提出的随机-鲁棒优化方法解决多能互补微电网调度面临的新能源发电时序波动性、负荷的不确定性等问题；之后，应用线性优化强对偶定理和列和约束生成算法，将模型转化为混合整数线性规划问题，并利用商业化求解器YALMIP/GUROBI对优化模型进行求解。最后，算例从多能互补微电网优化调度结果与不确定性参数对调度结果的影响分析验证了本文优化方法的可靠性。