高风电渗透下电网调峰运行时的频率稳定控制策略研究

随着可再生能源接入电网的规模不断扩大,传统火电机组逐渐被可再生能源所代替,导致电力系统在新能源高渗透率的情况下抵抗负荷扰动的频率性能较差。针对大规模风电并网下电力系统调峰运行过程中的频率稳定问题展开研究,分析得出系统在启停调峰和深度调峰方式下的频率调节能力较弱。首先,对传统AGC系统频率模型进行改进,提出了计及可再生能源渗透率、调速器死区和发电速率约束的频率响应模型;其次,基于频率响应模型,研究了在不同风电渗透率下系统调峰运行时的频率调节性能;最后,基于2种典型的火电机组调峰方式,在考虑风电功率波动的2区域电力系统中进行仿真验证。仿真结果表明,电力系统在深度调峰时抵抗负荷扰动的能力相对启停调峰时更强。在此基础上,结合改进的风机综合惯性控制策略,有效提高了电网调峰运行时的频率调节性能,解决了电力系统调峰运行时的频率稳定问题。     

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明：在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。     

考虑广义储能与火电联合调峰的日前-日内两阶段滚动优化调度

随着风电等新能源并网规模不断增大,其波动性与不确定性给系统调峰带来了巨大挑战。为提高电力系统调峰能力,构建了考虑广义储能与火电机组联合调峰的日前-日内两阶段滚动优化模型。首先,该模型将需求侧灵活性负荷与实际储能共同视为广义储能资源,充分利用其快速调峰能力,与火电机组配合共同参与到电力系统的调峰过程中,减小系统的峰谷差,提升系统的调峰灵活性,降低火电机组的调峰压力;其次,为应对系统不同调度阶段的不确定因素,构建了日前-日内两阶段滚动调峰模型,该模型充分挖掘了广义储能各类资源不同时间尺度的分布特性以及调峰潜力,使其与火电机组配合,实现各类资源的协调调度,提高系统新能源的消纳量,降低系统的运行成本;最后,以IEEE 39节点系统为例验证本文所提模型的有效性。     

计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略

在规模化新能源并网消纳趋势下,电网新能源的出力随机特性和系统调峰裕度亟需兼顾研究。首先根据非参数估计理论对新能源出力的随机特性进行处理。其次基于火电调峰机组的深度调峰过程对机组的运行费用进行分析建模。接着构建综合考虑电网深度调峰运行经济性和调峰灵活性的多目标优化调度模型,提出考虑新能源出力随机特性的多目标电网深度调峰运行优化调度策略。最后基于多目标求解方法分别以10台火电机组电力系统和某地区实际电网运行数据进行仿真计算,分析该多目标调度策略的有效性。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

计及需求响应与火电深度调峰的含风电系统优化调度

随着风电等新能源接入比例的不断上升,对电力系统运行灵活性提出了更高的要求。基于此背景,从源荷灵活性提升入手,在需求侧通过分时电价及可中断负荷手段引导用户主动优化负荷曲线,以缓解风电的反调峰给系统带来的调峰压力;基于目前的火电机组深度调峰技术,提出了考虑机组低荷疲劳寿命损失及投油成本的深度调峰出力模型;建立了计及需求响应与火电机组深度调峰的含风电系统优化调度模型。以改进的IEEE 118节点系统为例,进行了多种场景的仿真计算分析,结果表明需求侧资源与火电机组深度调峰手段能够有效提升系统的新能源消纳能力,验证了该模型的有效性。     

火电机组参与电力调峰辅助服务策略研究

随着风电光伏等新能源大规模并网,为减少弃风弃光,电网对发电机组调峰能力的需求日益增加。针对河北省南部电网火电机组参与电力调峰辅助服务市场运营规则,分析调峰辅助服务政策、火电机组调峰能力、火电机组调峰成本,提出火电厂参与电网调峰辅助服务的策略,为更深入挖掘火电机组调峰潜力,提高电网对新能源的消纳量提供依据。     

宁夏火电机组发电能力在线评价平台建设与实践

受电源结构有效装机容量不足影响,火电机组调峰深度不断加大,而当前电网调度机构依靠人工上报方式获取火电机组发电能力信息,存在数据提供不准确、数据获取不及时的问题,且火电机组出力受阻、非停、检修情况真实性核查手段单一。对此,进行火电机组发电能力在线评价平台建设,全方位动态监测火电机组运行信息状态,实现机组发电能力精准超前预测与事故在线远程分析,全面提高调度机构对火电机组的运行管控能力。     

基于深度调峰下的地区电网调度与意愿研究

为促进新能源消纳,减少新能源限电,文章提出一种基于深度调峰下地区电网调度方法,根据负荷减去火电机组最小技术出力得到消纳空间与新能源出力比较,确定火电机组出力、新能源限电及是否开展深度调峰交易。此外通过经济学方法根据火电机组意愿因子评价参与调峰状态下火电机组意愿性以及在煤炭价格和补偿报价改变时意愿进行量化,通过新疆实际电网验证了深度调峰可操作性,对实际深度调峰交易具有指导价值。     

基于虚拟煤质分析的火电机组最大出力在线评估研究

在碳达峰碳中和目标和构建新型电力系统需求的驱动下，我国可再生能源发电迅速发展，可再生能源大规模并网发电的波动性和随机性导致电力系统调峰能力日益紧张。火力发电机组作为电力系统中主力调峰电源，充分发挥其调峰能力对光伏、风力发电的消纳具有重要意义。通过山东省网源监督服务技术平台采集直调公用火电机组有功功率、给煤量等数据，采用数据挖掘等方法求取虚拟煤质数据库；利用虚拟煤质数据库获得单台机组的最大出力能力，进而获得全网火电机组的调峰能力；以山东省典型火电机组的仿真算例验证研究方法的可行性和有效性，研究结果可为电网调控部门分析并网火电机组调峰能力提供参考，支撑电网调度安全可靠运行。     

基于单场及场群模式的新能源有功调节能力研究

从单场及场群虚拟机组2个角度,对风电和光伏等新能源场站的有功调节能力进行了测评。从新老2个指标体系对测评对象的有功调节性能进行了计算。与性能较好的传统调频模式火电机组的指标进行比较分析,并对同一虚拟等值机在调峰和调频模式下的性能指标进行了研究。研究结果表明,风电光伏等新能源的调节性能不亚于部分火电机组,也具备参与电网调峰调频的基本能力。     

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。     

配置蓄热装置对火电机组一次调频性能影响

高比例可再生能源接入给电力系统稳定性带来巨大挑战,同时知识经济时代对供电电能质量提出更高要求,电力系统调频问题逐渐凸显。火电机组是电力系统调峰调频的主力电源,其配置蓄热装置对系统调峰能力的影响已有较多的理论研究和实践验证。以300 MW机组为例,研究不同的蓄热装置配置方案对机组一次调频能力的影响。研究结果表明不同配置方案在不同时段对火电机组一次调频能力的影响不同。该研究对火电灵活性改造影响分析、电力系统一次调频缺口评估具有借鉴意义。     

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。     

亚临界汽包炉深度调峰安全性评估及控制优化技术

为应对新能源消纳能力提升过程中电力系统调频、调峰的困难,作为常规电源的燃煤机组必须进行深度、快速、频繁的负荷调整,以消除风、光电间歇性和随机性对电网安全运行的影响。以某330 MW亚临界汽包炉机组为例,探索深度变负荷过程中稳定运行的边界条件,评估合理的调峰下限,并通过先进的控制策略优化设计,提升各系统调节品质和可靠性。研究结果表明,该机组在未进行系统及设备改造的基础上能实现27%额定负荷的深度调峰能力。     

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型

高比例新能源接入对我国电网的调峰能力提出了更高要求,发展调峰辅助服务市场将成为促进新能源消纳利用的重要手段。梳理了我国现行调峰辅助服务的市场规则与交易流程,建立了基于火电机组单边报价的市场交易模型,该模型以火电调峰资源的调用成本最小化为目标,并考虑分时功率平衡、新能源弃电、火电爬坡等电网技术约束。为了充分发挥新能源机组的市场主体作用,设计了新能源与火电双边参与报价的市场机制及实施模式。并提出了以综合效益最大化为优化目标的双边交易模型,给出了不同市场主体效益评估方法。在实际算例中,分析单/双边交易机制下调峰市场交易结果、弃风弃光情况和不同主体收益,验证了模型的有效性。     

新能源接入后江西电网调峰特性及调峰策略研究

通过对近几年电网运行数据的统计分析,归纳总结了风电、光伏等新能源并网后对江西电网的影响。通过电网负荷特性、电源结构以及新能源发电特性的现状,对大规模新能源并网后的江西电网调峰能力及调峰特性进行分析。近些年江西公司通过合理安排电网开机方式,充分利用洪屏抽蓄机组的调峰能力以及深挖火电机组调峰能力等常规措施以满足电网调峰需求。同时通过电网需求侧管理,优化电网负荷特性,削减电网峰谷差。加强并网机组管理,特别是新能源机组并网管理,提升新能源并网机组的功率预测水平等一系列措施,确保新能源全额收购。     

新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键驱动力。传统的以可控煤电装机为主导的电源结构,转变为以强不确定性、弱可控的新能源为主体的新型电力系统,将面临着灵活性资源短缺等挑战。以提升新型电力系统灵活性为导向,提出了灵活性资源聚合两阶段调度优化模型。第一阶段模型考虑分时价格型需求响应,以净负荷波动最小为目标平滑负荷曲线;第二阶段模型考虑分段激励型需求响应市场交易机制,融合电化学储能、抽水蓄能、改造火电等灵活性资源,以系统运行成本最小为目标设计最优运行方案。最后,算例结果和场景对比表明,需求响应能够充分挖掘负荷跟随系统调节的互动能力;改造后火电机组能够降低煤耗水平,提高调节能力,加强与系统灵活性需求时空匹配;各类储能积极响应电力系统调峰,促进了新能源消纳。     

考虑火电调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度

风电等可再生能源大规模并网,对电力系统调峰能力提出了更高要求。分别从源、荷、储3方面挖掘系统的调峰能力:首先,在负荷侧利用价格型需求响应引导用户主动参与负荷调整,降低系统峰谷差;然后,在考虑火电机组调峰成本与调峰补偿的基础上,加入火电机组调峰主动性约束,该方法利用经济手段提高了火电机组主动调峰的意愿,为风电上网挤出空间;其次,在火电厂侧配置储能设备辅助调峰火电机组共同参与到系统的调峰辅助服务中,相当于增加了火电机组调峰深度;最后,以系统经济性最优和弃风率最小为目标函数,构建了考虑火电深度调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度模型,并给出算例分析,验证所提模型提升了系统调峰能力以及促进了系统对风电消纳。     

规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析

火电机组深度调峰在提高风电利用率的同时降低了火电厂效益、增加了社会环境成本,文中多角度研究大规模风电并网条件下的火电机组深度调峰的经济性。首先根据火电机组的运行状态和能耗特性将其调峰过程分为常规调峰、不投油深度调峰和投油深度调峰3个阶段,并从技术角度分析影响火电厂深度调峰能力的主要因素,进而提出火电机组不同阶段的调峰能耗成本模型;建立了风电优先的经济调度模型,提出了基于煤耗量和基于期望产出的电力系统能源效率模型;并以典型10机系统为例进行仿真,从火电企业、风电企业和社会角度分析了大规模风电并网条件下,火电机组深度调峰的调度方案的经济性。研究成果将为制定火电机组深度调峰相关政策提供参考。