面向风电消纳的电–热调峰资源协同运行研究

从电热综合能源系统角度,电力系统消纳风电所带来的下调峰需求,既可在电力系统侧用电储能满足,亦可耦合给供热系统,由储热、电锅炉、低压缸切除进行供热调峰满足。首先,从热电厂"以电定热"运行方式下选择调峰热源的角度,对比分析了低压缸切除、储热、电锅炉3种调峰方案的调峰成本、节煤效果和适用场景的差异性;进而,建立了含电储能方案和低压缸切除、储热、电锅炉方案的电热综合能源系统协调优化调度模型;最后,通过理论分析和算例计算研究了上述4种不同调峰方案的单一运行和协同运行规律。     

风电经特高压线路并网时湖北电网调峰方案

以湖北电网远景规划方案中蒙西至湖北特高压送风电为背景,研究了2017年丰大方式下湖北电网消纳蒙西特高压电力电量的调峰问题。分析了丰大典型日湖北电网的负荷特性、蒙西风电功率特性以及湖北省内电源的调峰特性和调峰能力。以省内发电成本最小、不弃水调峰、尽量消纳特高压电力为目标,建立了包含火电、水电、抽水蓄能和特高压联合调峰优化的混合整数线性规划模型。考虑不同的风电输送方式,采用CPLEX对联合调峰优化模型进行求解,给出了湖北电网火电、水电、抽水蓄能与特高压协调运行的调峰优化方案。仿真计算结果表明,2017年丰大方式下湖北电网负荷低谷时段的负调峰能力不够,需要特高压电力参与湖北电网调峰。当特高压以风电配额方式输入时,湖北省消纳蒙西风电的极限配额为34%。     

低碳目标下燃煤机组主辅市场联合优化研究

现有技术条件下,存量燃煤机组的合理运行不仅是新型电力系统的安全保障,也可为高比例可再生能源接入电力系统提供足够的系统灵活性。从系统角度出发,以整体经济性最优为目标,构建燃煤机组参与电能市场和调峰辅助服务市场的两阶段优化模型。考虑不同燃煤机组的技术特性,设计了多种方案对不同深度调峰方案下系统的经济效益与环境效益进行了比较分析。算例结果表明:燃煤机组深度调峰能够促进可再生能源消纳并减少发电侧的碳排放,但不同调峰深度下燃煤机组总收益差异显著,部分机组适合深度调峰且存在最优调峰区间。基于此,电力市场的机制设计应该考虑机组的技术特性,有利于优化燃煤机组运行效率并支撑高比例可再生能源电力接入电力系统。     

多站融合供电系统辅助调峰自律运行调控策略

针对大规模DG并网带来的电网调峰及备用容量需求，基于全局协调、分区自治思想，提出多站融合供电系统辅助调峰自律运行调控策略。构建调峰备用等相关技术指标以量化供电区域应具备的“自律能力”。根据供电区域调峰需求，提出多种融合供电区域储能站自律调峰控制策略。为满足主网调峰备用需求并实现供电区域“自律”运行，将储能调峰自律控制策略联合优化配置，建立多站融合供电区域储能站容量优化配置模型。采用鲁棒优化联合端点场景筛选法构建供电区域典型运行场景，利用智能优化算法对模型进行求解。最后，对多站融合典型实施案例进行算例分析，结果证明了所提方法的有效性。     

“源-储-荷”多运行域协调控制提升清洁能源消纳能力策略

清洁能源发电具有随机性和波动性,为保证电网安全稳定运行,必须提高电网的灵活调节能力,从而提高清洁能源的消纳能力。本文通过研究电网调峰裕度、多源调节极限与弃风、限核、弃光之间的关系,提出一种电网多源多运行域协调调度策略,将电池储能和电储热控制纳入AGC控制系统中,针对电网不同运行时段,采用不同控制策略,最大化提高电网灵活调节能力。通过3个典型运行日的实际数据,给出了不同控制域的电网调峰具体措施,验证了电储热和电池储能对提升清洁能源消纳的作用。此外,多源多运行域协调控制策略在电网连续5年的实际运行结果表明,辽宁电网的弃风率得到持续下降,从2016年的13%下降至如今连续3年弃风率不足1%,所提控制策略对电网提升消纳清洁能源的能力效果显著。     

含高比例核电的电力系统调峰技术综述

长期以来核电机组在电力系统中都以带基荷的方式运行,随着国家清洁能源政策的推行和第三代压水堆技术的迅速发展及投运,在福建等高核电比例的省份核电参与调峰已成为必然趋势。综述了压水堆核电机组参与电力系统调峰的可行性,分析了不同机组应采用的典型运行模式及日负荷跟踪模式,综合安全性、经济性及低碳环保等要求,给出了不同自然环境及不同能源结构下的联合调峰组合建议,并对目前核电参与电力系统调峰中存在的问题及未来发展方向进行了分析。     

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。     

混合系统微网控制策略分析

为了提高含风力机-微型燃气轮机混合系统HS(Hybrid System)的微网稳定运行能力,文中在典型微网结构下,通过分析HS电源特点、控制方式和运行特性,归类划分不同运行区域下微网的运行特性和适用控制方式,并结合微网存在的联网与孤岛运行状态,制定了HS系统中不同电源的控制策略,最后进行了仿真分析.结果表明:微网控制策略受HS运行状态、控制方式以及负荷水平影响,正确分类判断微网运行方式,合理安排HS系统控制策略,能够实现联网及孤岛状态下微网系统的稳定运行,保障重要用户正常供电.     

考虑核电可调度性的风-光-核-水-火多源协调短期优化调度

提出一种考虑核电机组可调度性的多源协调短期优化调度模型。在已有的核电实际运行经验和大量仿真研究结果的基础上,分析核电的可调度性,即核电参与调峰的可行性,提出了核电的安全可调节域和运行约束,建立了核电调峰运行模型。基于核电运行特点,采用两阶段调度方法,预调度阶段确定核电机组的低功率运行时间,再调度阶段优化核电的调峰深度,最终得到核电参与调峰的最优运行方式。针对风电、光电出力的不确定性,采用鲁棒优化的方法始终保证调度决策的可行性。对丰水期和枯水期两种典型情况进行算例分析,结果表明所提模型在保证核电机组安全运行的同时兼顾了经济性,实现了对可再生能源的足额消纳,并有效协调了各类电源的发电空间,均衡了各方利益。     

基于电源特性优化协调的广东电网调峰策略

针对广东电网负荷峰谷差与负荷变化率日趋增大、机组参加电网调峰压力日趋严峻的现状,从广东电网各类型电源运行特性出发,通过对典型日高峰段、低谷段以及峰谷交替时段等调峰案例的分析,提出了基于电源特性优化协调的调峰策略相关结论及建议。     

跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

随着跨区特高压通道陆续建成投产,“三北”地区外送能力逐年增加,但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况,对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先,分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点,研究了不同区域间新能源发电功率的互补性;然后,建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型;最后,针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明,所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力,可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。     

计及子区域间能量交换的多区域综合能源系统协调经济调度

在传统模式下,多区域综合能源系统（integrated energy system,IES）由于地理位置分散,往往都是独立运行,彼此间缺乏协调,难免存在资源配置不合理的问题,这不利于各区域的经济调度。文章首先提出一种多区域综合能源系统协调经济调度模型,其不仅能实现各自区域内的电热功率平衡,还能实现不同区域间的电热互补,然后采用分布式优化方法对模型进行求解。通过对比协调模式与传统的非协调模式,仿真结果表明,在该协调模式下,不同区域通过电能和热能交换,能够合理分配能源,实现综合能源系统的经济运行。从能源总需求量、储能设备调度结果和各区域间能源集线器（energy hub,EH）的能量交换情况3个方面验证了所构建模型的有效性。     

兼顾技术性和经济性的储能辅助调峰组合方案优化

高比例可再生能源发电并网给电力系统调峰带来了较大压力,应用储能辅助调峰是解决系统调峰问题的有效途径,但现阶段储能的高成本限制了其规模化应用。为充分发挥有限储能的调峰作用,降低储能调峰的容量需求,文中提出一种储能与正常调峰、深度调峰、投油调峰和启停调峰等常规手段优化组合调峰的实用方法。分别建立基于年调峰不足概率的技术性指标和基于年调峰费用的经济性指标的计算模型,构建组合调峰方案的技术性指标曲面和经济性指标曲面,将两个曲面交线处的组合调峰方案作为不同可再生能源渗透水平下电力系统的组合调峰优化方案。最后,以含风电、光伏发电的区域型系统和规划的全国系统为例,制定和分析了不同可再生能源渗透率下系统的组合调峰优化方案。     

多区域含冷热电联供和储能的综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)是增加可再生能源消纳能力、提高能源利用效率、实现可持续发展的关键技术,多区域IES运行优化将各个区域根据负荷特性进行协同优化是重要研究方向。本文建立了含冷热电联共及储能的多区域IES优化混合整数线性优化模型,区域间通过热网交互,并采用场景分析法模拟可再生能源波动性,使用Yalmip和Cplex在MATLAB中进行优化分析。结果表明：考虑风电不确定性的多区域IES优化运行能实现热能的协调分配,提高系统能源利用率,储能设备可解耦热电联系改善系统运行经济性。     

基于泛在电力物联网的分布式可再生能源(DRE)理性消纳调峰模型

建设泛在电力物联网的目标之一是促进可再生能源消纳,但分布式可再生能源（distributed renewable energy,DRE）存在电网难以调度和消纳成本高等问题。文章基于泛在电力物联网思想,将风电、光伏为代表的DRE、燃气轮机、储能系统、可控负荷以虚拟电厂形式纳入调峰资源,提出了一种DRE参与系统调峰的理性消纳模型。选择改进的IEEE 30节点系统,利用基于分布估计的膜算法计算了3种不同组合模式下调峰系统的运行成本和DRE的消纳程度,并进行对比分析。结果表明,基于泛在电力物联网的DRE理性消纳调峰模式可以更高效利用调峰资源,实现可再生能源消纳、调峰系统经济性的双赢局面。     

考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度

为了提高可再生能源消纳率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出了一种考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度模型。首先,通过热网管道和节点的基本方程描述热网系统,建立区域综合能源系统与热网耦合模型;其次,分析国内外两种碳交易机制的特点,建立以系统运行成本、碳交易成本和可再生能源消纳惩罚成本之和最小为目标函数的低碳经济调度模型;最后,以冬季某热网连接的多区域综合能源系统为例,采用混合整数线性规划对模型进行求解,分析2种碳交易机制对系统经济运行和碳排放的影响。结果表明,通过热网连接多个区域综合能源系统,能充分利用区域间负荷的互补特性,减少系统碳排放,提高可再生能源的消纳率。     

大规模新能源区域互联消纳能力分析及综合评价方法研究

随着新能源基地并网容量的急剧增加,基于长距离区域互联特高压直流电网输送电力的方式将极大地促进新能源在更大空间区域范围内的消纳。针对中国未来新能源大规模、大范围输送配置趋势,提出送受端新能源区域互联消纳能力分析模型,从满足送受端系统净负荷爬坡需求角度提出了送受端电网系统灵活性综合评价方法。以国内某两条跨区直流为对象,结合直流灵活调整运行方式,针对不同直流调整运行方式,进行了情景方案对比分析,并实证对比分析了直流通道采用跟随送端新能源出力特性送电曲线时具有较优的经济性和社会效益。实证结果表明,所提出的模型与方法可为大规模新能源区域互联电网综合评价与生产模拟提供一种有效的模式。     

考虑火电深度调峰的多类型储能经济性分析

在清洁能源大规模接入和电网调峰压力日益加剧的背景下,储能装置和深度调峰火电机组作为促进新能源消纳和平抑电网峰谷差的重要调节资源,已受到学术界和工业界的广泛关注。文章综合考虑了多类型储能装置的自身特点,并结合了火电机组的深度调峰特性,对不同类型储能装置参与调峰的经济效益进行了深入分析。首先,选取并建立了最具代表性的3种能量型储能系统(抽水蓄能、压缩空气储能和锂离子电池储能)的运行模型;其次,考虑火电机组的深度调峰特性,建立了火电机组的运行模型和经济性模型;再次,考虑多类型储能系统的全寿命周期成本,构建了考虑火电机组深度调峰的多类型储能系统日前经济调度模型,并据此开展了多类型储能经济性对比分析;最后,基于某地区的典型日数据开展了算例仿真,对比分析了各类型储能电站的经济效益并给出了储能容量配置建议。     

基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制

对于以可再生能源发电为主的微电网系统,直流微电网以显著优势成为新的研究热点。针对目前已有直流微电网控制的不足,采用了基于直流母线电压信号（ＤＢＳ）的协调控制策略,简化了控制结构,避免了通信线路的建设;完善了系统结构,加入对微型燃气轮机的控制;对直流微电网的运行模式进行了分析,设计了各分布式电源的优先级别和输出特性,实现了运行模式之间的平滑切换;最后在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网仿真模型,对其在各种运行状态进行了仿真验证,结果表明所采用的控制方法能够实现直流微电网的协调控制。     

风火联运源端系统有功优化运行分层协调思路

中国风资源与负荷中心逆向分布的特点客观上形成了含集群风电的多电源联运源端系统,其中最典型的是风火联运源端系统,提高其发电的控制灵活性对于促进风电消纳十分重要。针对"三北"地区风火联运源端系统特点,提出在调度中心和源端发电单元之间建立有功优化运行层,对局部分散的风电场和火电机组进行协调控制,从而提高源端电力的控制灵活性,充分利用消纳空间以提高风电利用率;其中,异特性多类型机组联运的控制复杂性问题、强刚性风火联运源端系统应对可再生能源发电波动性难题是实现源端系统有功优化运行的关键难题。文中从区域风电场群协调模式、多空间尺度分层协调模式以及多时间尺度逐级精细化策略3个方面提出了相应的解决思路;在此基础上,提出多时空尺度分层协调有功优化运行体系,并梳理相应的运行性能评价指标;最后,着重从体系中风火协调层、集群风电协调层两个角度阐述关键技术问题。