基于条件成本收益分析的长期备用规划与决策

备用容量规划对电力系统的异常状态和极端损失情形敏感,而传统的基于整体均值的可靠性成本和收益不能反映决策者对高损失-低概率事件的特别关注。将条件可靠性成本和收益的概念引入长期备用规划问题,在决策者关心的损失范围内进行条件成本收益分析,得到的条件最优备用容量能够反映决策者的风险偏好和经验。进行接受裕度校验,从条件总成本的角度确认是否接受最优备用容量,以及接受或拒绝该方案的确信程度。基于序贯蒙特卡罗模拟计算条件可靠性收益,进而求解模型。对IEEE-RTS79的算例分析表明：决策者的风险偏好对备用容量的规划有显著影响,随着关注的损失范围由整体平均转向极端不利,系统对备用容量的需求持续上升。     

计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

基于条件成本收益分析的旋转备用优化配置

电力系统需要权衡可靠性和经济性以实现旋转备用的优化。基于整体均值的传统可靠性评估方法和指标,将高损失—低概率事件与低损失—高概率事件同质化,无法反映决策者的风险偏好和关注的损失范围,也无法体现旋转备用配置对极端损失情形的敏感性。文中引入条件可靠性评估的方法和指标,建立条件成本收益分析模型,在决策者关注的风险范围内优化旋转备用。通过逐时段地进行时序解耦的机组组合,确定运行成本和开机方式;再对在线机组进行状态抽样,计算条件可靠性成本,确定使该时段条件总成本最小的条件最优旋转备用容量。最后,进行一次完整约束的机组组合,将备用要求分配至机组。算例表明,决策者的主观风险偏好对最优旋转备用方案有显著影响,随着关注的损失范围由整体平均转向极端不利,系统对旋转备用的需求持续提升,甚至超出现有装机容量的提供能力。     

考虑最优运行点的超速风电机组调频控制策略

风电机组凭借超速控制预留备用容量,可以同时实现惯性响应和一次调频2个控制目标.传统的控制策略往往对机组的备用容量利用不足,尚未发挥出超速风电机组的最大调频优势.为此,在深入研究超速风电机组频率控制的基础上,分别分析惯性响应和一次调频与稳态运行点的关系,提出了考虑最优运行点的超速风电机组调频控制策略.该控制策略通过调频能量模型求解出不同风速下的最优运行点,充分利用风电机组的备用容量参与频率调整,以实现频率跌落速度、深度和稳态偏差之间的优化协调.在DIgSILENT中搭建系统仿真模型进行验证,结果表明所提控制策略能够改善不同风速下系统动态频率响应特性,同时可保证风电机组自身运行的稳定性.     

计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法

风电出力的不确定性对于备用容量的配置具有重要影响。基于此,提出了一种计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法。针对拉普拉斯分布形状调整不够灵活的问题,提出了一种改进拉普拉斯分布。并以此为基础,提出了一种发电机备用容量计算新方法。该方法首先以最小化发电成本为目标的最优潮流模型,对系统各机组的运行基准点进行求解;再按照鲁棒优化思想并结合发电机自动发电控制(AGC)的仿射模型建立鲁棒最优潮流模型求解各AGC机组参与因子;最后结合等概率转换原则求解系统的备用容量。算例分析表明,所提改进拉普拉斯分布模型拟合效果较好,且所提备用容量计算新方法能够综合考虑系统安全性和经济性的需求。     

应对风电功率爬坡事件备用需求分析和预防控制

针对风电功率爬坡事件会严重影响系统有功平衡,甚至导致频率越限或失负荷等问题,提出一种应对风电功率爬坡事件的备用需求分析方法和预防控制策略。首先,基于序列运算理论将爬坡事件在时序上的概率预测结果转化为各时间断面上爬坡量的概率分布,并在此基础上结合风险可接受程度对系统备用需求进行了分析。然后,提出一种应对爬坡事件的预防控制策略,过程中不断根据最新的爬坡事件预测信息对调度计划进行调整,调整量包括风电场减载量、常规机组计划出力和备用容量。以含风电场的IEEE-RTS24为例对所提模型进行了仿真验证,结果表明该方法可对爬坡事件作用下系统运行风险进行准确评估,并可将风险控制在可接受范围内。     

考虑稳态频率约束的含高渗透率风电的孤立电网机组组合

孤立电网具有各次备用容量小、自平衡能力差的特点。为了提高风能的利用率,在保障稳态频率约束的前提下,采用综合利用一、二次备用的方法。提出了考虑稳态频率约束的系统最大可调备用容量的概念,建立了考虑稳态频率约束的机组组合优化模型。以常规机组发电成本最小和系统消纳风能最大为多目标,并通过扩展ε约束法对模型进行求解。改造后含高渗透率风电的孤立电网10机系统的计算结果表明,所提模型通过有效利用系统中各次备用,在满足系统稳态频率约束的同时,有较好的经济性以及风电的消纳能力。     

基于风险量化的事故备用容量协调分配方法

备用容量在区域电网间如何分配将影响电力系统的可靠性和经济性。基于此研究了备用配置方案的风险量化评价指标,进而提出了一种计及成本效益比的电网事故备用容量风险量化协调分配方法。该方法首先分析了区域成本效益比、功率缺额事故发生概率、备用成本、缺电成本等因素对系统备用分配的影响,并对事故备用配置及备用配置不足所带来的风险分别进行了量化,然后基于量化结果重新分配区域电网的事故备用容量。最后基于IEEE 118节点系统进行了仿真计算,验证了本文所提方法的有效性和合理性。     

面向频率响应容量规划的快速随机生产模拟算法

在新型电力系统频率响应容量规划中，由于需要计及频率动态过程而进行时域仿真，已有仅考虑供需功率偏差的随机生产模拟方法已不再适用。针对新型电力系统的多资源结构，设计了包含风电、火电、燃气轮机发电、水电以及储能设备等资源类型的随机生产模拟算法框架，基于参数聚合与惯性环节拟合，建立了多资源的系统频率响应聚合模型，通过系统开环实现对最大频率偏差的解析分析，进而达到频率动态过程快速分析的目标。仿真算例表明：与基于时域仿真的传统方法相比，所提方法在满足计算精度的前提下，计算效率显著提升，可较好地满足快速频率响应备用容量规划制定的需求。     

计及风险备用的大规模风储联合系统广域协调调度

基于随机规划思想和风险决策理论,提出一种计及风险备用的风储联合运行系统广域协调调度方法。协调模型采用双层优化方法实现发电计划优化子问题和备用容量优化子问题的分解协调和迭代求解,降低了随机机组组合模型的计算规模和求解难度。外层优化计及风电波动性采用确定性机组组合模型计算日前发电计划;内层优化基于条件风险价值计算风电预测误差引起的系统风险备用容量,并采用所提出的风储协调策略实现多风电场储能系统之间的协调调度以降低系统备用需求。采用增加了2个风电场的IEEE 30节点系统进行仿真,分析了大规模风电并网系统中储能系统的最优应用模式,并验证了所提协调调度策略在提高风电消纳能力方面的优越性。