综合资源规划下发电容量充裕度的优化设计方法

分析了电力市场中影响发电容量充裕度的因素,将区域外购电和需求侧响应作为备用容量资源,用于协调可用发电容量,并据此定义发电容量充裕度,给出了一种发电容量充裕度评估方法,用以量化评估系统充裕度,从而达到监控及保证发电容量充裕性的目的.并通过算例验证了所提方法的有效性,为电力系统规划、运营以及监管提供参考.     

面向新能源电力系统的容量市场出清模型

随着新型电力系统构建,新能源装机规模快速增长,但同时也出现了系统充裕度不足的问题。容量市场是保障电力系统发电容量充裕度的有效途径,因此本文提出一种面向新能源电力系统的容量市场出清模型,所提模型在考虑传统机组的基础上,增加储能资源参与市场,以解决新型电力系统的容量充裕性问题。同时模型考虑了可靠性约束,求解时在可靠性和经济性之间不断迭代寻优,使系统以最经济的形式满足可靠性要求。本文以甘肃省电力系统数据对所提出的模型进行了算例验证,计算结果表明所提出的模型可以在高比例新能源电力系统中引导出适当类型、适当水平的发电容量。     

大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化(二)多等级备用的协调优化

随着间歇性可再生能源接入比例的逐步提高,系统所需备用容量也相应增加。如果仅采用旋转级备用提供系统备用容量,不仅从经济上不可行,长期维持高比例的旋转级备用容量引起的排放也违背了可再生能源发展的初衷。调节性能灵活的非旋转级备用提供备用服务,有助于提升系统充裕性,是促进高比例可再生能源消纳的重要途径。针对现有非旋转级备用优化研究的不足,首先,文中分析了市场机制下发电侧和需求侧非旋转级备用的调度模式及优化模型。然后,考虑到旋转级备用与非旋转级备用在不同充裕性事件场景下存在物理—经济特性方面的差异性及互补性,进一步提出了综合考虑旋转、非旋转备用的混合优化方法。最后,通过算例分析,验证了所提优化方法的可行性和有效性。     

发电容量充裕度的风险模型与分析

将可用发电容量的取值范围划分为静态不充裕、动态风险充裕和动态充裕3个区间,分别定义静态充裕度和动态充裕度指标,并分析静态和动态容量扰动的影响。在由静态充裕度、动态充裕度及经济代价组成的三维空间中分析发电容量风险。将可中断负荷视为一种紧急备用容量资源,协调备用容量的发电侧决策与需求侧决策,计算最优风险不中断负荷。将发电成本、备用成本、限电损失及停电风险统一表达为货币形式,以协调可靠性与经济性。仿真结果表明了所提出方法的有效性。     

计及风电的电力系统检修备用容量评估及应用

系统的检修备用容量定义为满足系统机组检修而需要设置的容量。为评估风电出力的不确定性以及机组检修需求不确定性对系统检修备用容量评估带来的影响,建立了考虑机组检修需求不确定性和风电场风速相关性的检修备用容量评估模型,同时提出了风电接入后的检修备用容量不足概率这个检修备用容量充裕度指标来评估系统需要设置的检修备用容量。在检修备用容量评估应用方面,提出了包含机组检修需求和风电波动性信息的机组检修概率的概念,对机组的强迫停运率进行修正以用于电力系统随机生产模拟、发电系统、发输电系统充裕度评估以及风险评估等。算例中分析了风电场的相关性和风电装机容量对检修备用容量的影响,得到结论:风电场相关系数越大,系统所需检修备用容量越大;风电装机容量越大,系统所需检修备用容量越小。     

电力市场环境下微电网不可再生分布式发电容量的优化配置问题

在对市场环境下微电网供电、备用以及分布式发电容量充裕性控制进行系统诠释的基础上,为提高不可再生分布式发电(NRDG)配置的经济性,充分利用各类供电方式、备用容量以及控制措施之间的技术与经济互补特性。基于风险管理观点与协调优化理论,提出目前微电网新能源发电规划与运营领域迫切需要研究的NRDG容量配置优化问题,并以量化指标反映NRDG容量的配置成本与实施风险,以两者之和最小为目标函数,提出兼顾可靠性与经济性的NRDG容量配置方案。     

光伏发电对风光柴储小型孤立发电系统可靠性的影响

因风能和太阳能资源具有季节和昼夜上的互补特性,风光柴储小型孤立发电系统可较好地为偏远地区提供电力服务。建立了反映光伏电池板倾斜角变化的太阳能辐射量及功率输出的可靠性评估模型。采用基于well-being模型的蒙特卡罗模拟法评估了风光柴储小型孤立发电系统可靠性。结合算例分析了光伏电池板倾角、光伏发电峰值功率及强迫停运率等因素对系统可靠性的影响。结果可为风光柴储小型孤立发电系统规划、设计和运行提供指导和参考。     

储能设备对孤立风力发电系统的影响

采用序贯蒙特卡罗法对含有储能设备的风/柴孤立发电系统进行充裕度评估。针对样例系统,在发电系统强迫停运率、储能设备容量以及峰值负荷取值不同的情况下,计算发电系统的充裕度指标;研究储能设备对孤立发电系统充裕度的影响,并对产生影响的原因进行分析。结果表明,加入储能设备可改善发电系统的充裕度,提高系统的供电可靠性水平,减少风力发电机组输出功率波动对系统的影响。分析方法和结果可为储能设备在风力发电系统中的应用和储能设备容量的选择等方面提供参考。     

电力市场中发电容量充裕性评估方法及保障机制

随着电力市场化改革的推进和可再生能源占比的提高,如何评估并保障系统发电容量充裕性成为确保电力可靠供应的重要问题。文中提出一种可以定量计算每台发电机组充裕容量和系统发电容量充裕度的方法,从而评估机组可靠性价值和系统发电容量充裕性水平。基于发电容量充裕性评估方法和边际成本定价原理,设计一种发电容量充裕性保障机制。容量电价根据年度峰值负荷期间运行的边际机组的投资成本确定,充分考虑机组实际发电能力及系统实际需求来核定补偿容量,从而帮助发电企业在计划投资回收期内回收固定成本,保障系统发电容量充裕性。算例仿真验证了所设计的机制的有效性和适应性。     

计及用户行为的需求响应对分布式发电系统充裕度的影响

需求响应(DR)是未来新能源电力系统中的重要可控资源。随着可再生分布式电源渗透率的提高,DR资源在保证区域能源系统或分布式发电系统可靠性方面将发挥越来越重要的作用。文中首先基于改进后悔度匹配机制构建了考虑用户行为选择的DR动态时序模型,进而提出了基于序贯蒙特卡洛方法的DR资源对分布式发电系统发电充裕度的影响评估流程。通过算例仿真,分析了DR资源对于分布式发电系统发电充裕度的影响,定量说明了用户原始负荷特性以及行为选择都是影响DR可靠性效益的重要因素。     

风光抽蓄互补系统合理容量效益研究

新能源高渗透率电力系统呈现电量富余、电力不足特点的主要原因是风电、光伏基本不具备容量效益,利用抽蓄与风光组成互补系统是解决该问题的有效途径之一。提出一种风光抽蓄互补系统合理容量效益优化方法,优化模型将互补系统合理容量效益以及风电和光伏装机作为决策变量,兼顾互补系统新能源利用率、发电可靠性和国民经济可行性。实际算例仿真计算的结果表明,所提算法能够有效解决风光抽蓄互补系统的容量效益与装机优化问题。     

基于蒙特卡罗算法的发输电系统充裕性模型及评估方法研究

发电容量充裕性评估可为电力系统的规划及运行提供决策依据,通过对发电容量充裕性的相关指标和蒙特卡罗仿真算法研究,建立了考虑电网主要随机因素的发输电系统充裕度概率评估模型,设计了基于蒙特卡罗法的可靠性仿真流程,并用该方法评估了基于现有系统备用配置情况的南方电网发电容量充裕性,验证了该方案和模型的正确性及可行性,结合仿真结果推荐了南方电网备用确定原则,为电网的规划设计及其安全运行提供了有价值的参考依据。     

高比例新能源接入引起的电网充裕度变化研究

针对高比例新能源接入电网时产生的相关问题,对新能源接入后的电网充裕度变化展开研究。首先建立五种充裕度评价指标模型,并提出高比例新能源电力系统充裕度的计算方法,再评估某省风电和光伏装机容量及其在总装机中所占比例在典型日对电网充裕度的影响。评估结果表明随着新能源渗透率的不断提高,电网可靠性和新能源消耗率不断提高。     

计及可靠性的日前旋转备用容量评估指标

在日前发电计划中,对旋转备用容量进行合理配置是保障电网安全可靠运行的必要手段。在分析大规模新能源接入、特高压直流输电馈入等条件下电网旋转备用需求特征的基础上,分析了传统可靠性指标用于旋转备用容量评估的适用性,提出了T_r电力不足期望值、非事故备用满足概率、事故备用满足度等日前旋转备用容量评估指标,并对日前旋转备用容量评估的数据需求和处理方法进行了分析,最后,基于区域电网历史数据通过算例论证了文中所提出的旋转备用容量评估指标及旋转备用容量需求计算方法的有效性。     

基于随机生产模拟的日前发电–备用双层决策模型

随着波动性的风光等新能源并网比例不断提高,电力系统需要配备更多的调节能力。如何量化应对新能源出力等不确定性所需的调节能力是大规模新能源接入系统面临的一个新问题。该文采用通用生成函数(universal generating function,UGF)建立包括风电出力、负荷出力及机组随机故障的不确定性模型,进而将UGF与随机生产模拟(probabilistic production simulation,PPS)相结合,旨在建立反映发电侧调节能力的运行备用容量与可靠性之间的关系;并通过建立日前发电-备用双层模型实现确保系统可靠运行的发电计划。上层规划模型根据预测的负荷、结合风电预测出力制定基于指定可靠性的备用容量约束的日前机组组合方案;下层模型考虑各种不确定性因素,利用基于UGF的PPS建立系统运行备用与可靠性的量化关系,进而校验上层规划的机组组合方案是否能提供足够的备用,不足时则反馈给上层进行修正。通过改进的IEEE-118节点系统的仿真计算验证了所提模型的合理性和方法的有效性。     

大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估

风力发电异于常规电源的运行特性,这使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同.在通用风速模型基础之上,综合考虑风机的输出功率特性以及风向的统计分布特性,建立了风电场的发电可靠性评估模型;同时还考虑了多种尾流情况的影响,建立了尾流效应模型;并采用解析技术,在 IEEE 的可靠性测试系统中对不同实验方案下含风电场的系统总体发电充裕度和风电场的容量可信度进行评估.评估结果验证了混合考虑不同情况尾流对发电充裕度的影响程度,以及在计算时选取的风电场容量模型状态数对结果准确性的影响程度和它与系统风电穿透率水平之间的关系;还验证了风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对等风电场的容量可信度的影响程度     

平抑出力波动的风光储联合发电系统容量优化配置方法

利用风能和太阳能在时间和地域上的天然互补性以及储能装置对于电能的可存储性,合理配置风光储联合发电系统各组件容量,可使系统输出功率保持平稳,提高电能质量,降低对电网的冲击。针对大规模风光储联合发电系统,基于风速和太阳能资源历史数据,采用峰谷斜率总和,输出功率波动率和有功功率偏差率为评价指标,以评估期所有数据片段内各指标值的概率分布情况和各指标在波动阈值范围内的概率变化率评价系统出力波动性。并提出了一种以不同容量配置方案下的风光出力波动性分析为基础,以系统出力变化率满足要求的概率最大为目标的风光储联合发电系统容量优化配置方法,并通过具体算例验证了本文所提方法的可行性。     

发电商容量持留对电力系统充裕度的影响

针对发电商容量持留对电力系统充裕度的影响问题,根据发电商容量持留激励建立节点电 价机制下的发电商最大收益模型,并通过循环博弈模型来考察多个发电商的容量持留。通过该模 型和蒙特卡罗模拟法研究发电商容量持留对电力系统充裕度的影响,揭示了发电商容量持留对系 统可靠性的作用。在此基础上进一步研究线路约束和市场集中度对电力系统充裕度的影响,同时 对不同节点上的容量持留对系统可靠性的影响进行了细致分析,并提出了提高系统可靠性的发电 商容量持留抑制措施。通过IEEE RTS-79网络算例说明了该理论和方法的正确性。     

离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法

当前光伏等新能源的大规模应用在一定程度上缓解了全球能源短缺和环境污染问题,但新能源本身的间歇性和随机性问题使其无法独立完成供电,常常配置水电机组和抽水蓄能机组补偿光伏,形成水光蓄多能互补发电系统。大部分水光蓄多能互补发电系统修建在远离主电网的偏远地区,经常会出现离线运行的状况,由于无法与主电网完成电能交换,导致新能源渗透率较高的多能互补发电系统供电可靠性不如传统电网,合理配置系统备用容量是保证系统供电可靠性的关键。文章提出了在离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法,建立了基于系统发电容量和备用容量耦合关系的两阶段优化模型。由于系统的备用容量受到系统的发电容量制约,因此,首先考虑系统的发电计划,完成系统小时级的发电容量配置,然后在此基础上进行基于机会约束的系统分钟级的备用容量优化,该机会约束使得离线系统实际运行时在某概率下可靠供电,符合实际电网运行时,允许出现短时间的功率不平衡的情况。仿真结果表明,与传统的系统备用配置原则相比较,合理设置机会约束的置信度可在系统运行成本增加幅度不大的情况下,大大提高水光蓄多能互补系统的供电可靠性。     

基于发电容量充裕度估计的发电公司检修策略

电力市场环境下,发电公司在制定下一年度的发电机组检修计划时,首先需要预测未来1年各交易时段的电价,并尽可能将检修安排在电价较低的时期内进行,以减少收益损失。针对装机容量不太充裕的电力现货市场中电价波动大、难以直接准确预测的问题,提出了首先基于历史数据模拟市场电价与发电容量充裕度之间的函数关系,然后根据负荷预测结果和对其他发电公司检修起始时间的概率估计求取系统发电容量充裕度,进而预测现货市场电价的新方法。在此基础上构造了基于机会约束规划的发电公司最优检修策略模型,给出了求解方法,并用算例进行了说明。