水火风光多源发电调度系统大数据平台架构及关键技术

水风光等可再生能源高速发展使得电力调度数据出现爆发式增长,并呈现出多源、异构、高维等大数据典型特点,如何应对电力大数据的集成管理及高效应用是我国电网运行的重大技术挑战之一。为此,围绕水火风光复杂发电调度系统,解析超大规模电站群调度大数据特征及相互关系,设计调度管理功能体系,构建发电调度大数据平台架构,提出满足不同业务场景共性需求的多源数据校验和多平台协同存储技术、面向发电调度分析场景的大数据融合处理技术以及面向发电计划编制场景的大数据分析决策技术,实现电力大数据的采集、存储、分析及知识提取等一体化功能。以云南省调400余座大中型电站为工程背景,应用大数据平台架构和关键技术,构建超大规模多源发电系统调度软件,通过电网月度计划跟踪分析、新能源功率预测偏差确定、梯级水电站群发电调度计划编制3个核心业务场景的典型应用,表明电力大数据技术确实可以为复杂发电调度系统高效和实用化运行提供新的解决途径。     

网省紧耦合电网实时发电计划优化模型及应用

由于负荷、新能源功率等不确定性因素的影响,在日前发电计划执行过程中需要利用实时发电计划应用进行滚动修正。对于网省两级耦合紧密的区域电网,网调与省调机组共同承担省内用电负荷,跟随负荷预测偏差与新能源预测偏差进行实时调整,保证发用电平衡,网省间联络线交换功率计划呈动态变化特点。为此,在常规发电计划优化模型基础上,提出针对紧耦合电网的网省分担的虚拟功率交换计划(VIS)约束,建立网调和省调实时发电计划优化模型。针对运行中网调在局部省区调节能力不足的问题,提出网调多控制区优化模型,实现网调控制机组在省区之间的相互支援,并可量化分析支援大小。通过电网实际运行结果分析,验证所提出的方法的有效性,提高电网调度大范围资源优化能力。     

山东新能源调度运行模式及技术支持系统设计

以风电为代表的新能源近年在山东电网快速发展,为实现在保证大电网安全下新能源的有效消纳,研究相适应的调度运行模式、并开发新能源调度技术支持系统是必要和急迫的。首先从三个方面分析提出山东新能源调度运行模式:协调型计划编制及功率调整、精益化运行方式安排、全方位信息技术支撑;在此基础上,重点就技术支持系统架构、功能、技术特点进行分析。该系统基于D5000平台实现新能源监控、预测、管理功能于一体,具备完善、可行的有功和无功控制手段,多方式建模和在线优化技术提高了预测的适应性和精度,同时系统接入了涵盖每台风机的丰富信息,为运行监控提供了有力支撑;最后给出下一步工作建议,以期为相关研究建设工作提供参考。     

大规模虚拟储能模式平抑新能源功率预测误差研究

新能源预测误差使系统调节能力不足导致新能源限电。为提高新能源消纳,结合自备电厂虚拟储能特点,提出大规模虚拟储能平抑新能源功率预测误差优化调度方法。首先分析新能源功率预测误差分布特点,然后将新能源预测功率按照一定置信度纳入发电计划,进而建立大规模虚拟储能平抑新能源功率预测误差调度模型。通过某地区实际数据验证所提模型的经济性和有效性,并针对关键因素灵敏度分析验证该模型的有效性。     

数据驱动下基于风电场景的多时间尺度调峰调度研究

风电具有明显的波动性和反调峰特性。为减少风电大规模并网对电力系统调峰带来的影响,提出了一种基于风电调峰场景的多时间尺度调度策略,提高了极端风电场景下电网调度的执行效率。首先,构建了风电-负荷数据驱动模型。提出了风电调峰功率的多时间尺度评估指标,根据该指标对一年的风电功率进行时域分解并生成典型的风电调峰场景。其次,为保证在调峰场景下电网的功率平衡,针对历史场景构建了风火储协同调峰模型,并制定典型场景的经济最优调度预案。在此基础上提出多时间尺度调度策略,通过对调度预案进行滚动修正以应对风电的不确定性。最后,通过算例分析验证了所提方法在保证电网经济稳定运行的前提下可有效地提高调峰调度的计算速度并及时实施调峰调度。     

消纳风电预测偏差功率的电采暖负荷群运行调度策略

构建以新能源为主体的新型电力系统将面临尖锐的调节资源供需矛盾,电采暖负荷具有可时移特性,是优质的存量可调节资源。拟挖掘电采暖负荷调节功率作为电网辅助备用,针对风电功率预测偏差消纳问题,设计了负荷聚合商响应风电预测偏差功率的调度架构,构建了电采暖负荷群响应风电预测偏差功率的轮流调控响应策略以最大化消纳偏差功率,设计了电采暖负荷群-风电场算例系统,基于此对所提出的电采暖负荷群响应风电预测偏差调控方法的有效性进行了仿真验证,并分析了负荷群参与响应后的经济性。     

基于电网结构和气象特征的分布式光伏升尺度虚拟等效电站预测技术研究及应用

通过大数据技术开发一套"基于网格化数值气象的新能源调度管理系统",实现新能源信息采集与接入、集中监视、新能源功率预测及调度管理报表等应用功能,为电网的新能源调度提供技术手段,同时提高地区负荷预测精度.     

电网接入光伏发电功率的实时调度与预测研究

光伏发电并网的容量具有随机性，其供电功率振荡会严重威胁电网安全稳定运行。提出基于实时调度的电网接入光伏发电功率预测方法。根据辐射量对电网接入光伏发电功率的关系曲线、电网接入光伏输出功率和温度的曲线、电网接入光伏发电功率和湿度之间的关系曲线，分析了电网接入光伏发电功率的影响因素；为避免光伏发电功率差异性较大带来预测结果不准确的问题，对电网接入光伏发电功率数据完成归一化处理；结合发电功率日特征相似度的计算结果，计算了权重欧式距离，获取具有最大影响力的功率数据，完成电网接入光伏发电功率的预测。实验结果表明，应用研究方法时，电网接入光伏发电功率的预测偏差始终低于0.05，获取的电网接入光伏发电功率预测结果始终分布在根据实际情况设定的阈值区间内。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度需求响应资源优化调度

为了解决微电网自身分布式能源就地消纳及参与上层电网需求响应的功率调度问题,提出一种微电网多时间尺度需求响应资源优化调度方法。建立了微电网多时间尺度需求响应调度框架,结合微电网的运行成本和需求响应补偿收益建立了日前最优经济调度模型;为了校正可再生能源和负荷的预测偏差,基于模型预测控制(MPC)方法建立了以联络线功率偏差和储能荷电状态(SOC)偏差最小为目标的日内滚动优化调度模型,通过引入可调容量比例因子考虑了微电网联络线功率的调节能力,保证微电网在消纳可再生能源的同时具备一定的可调容量;以实际微电网示范工程为例分析验证了所提方法的有效性和可行性,实验结果表明所提框架可使微电网有效地参与短时需求响应市场。     

负荷预测对新能源电网多目标优化调度的影响规律研究

当前负荷预测的主要目标是提高算法精度,无法实现不同预测精度对新能源电网调度影响的量化分析,因此研究了不同负荷预测精度对新能源电网成本和二氧化碳排放量的影响。首先,确立了包含火-水-光-风电机组新能源电网的多目标函数和约束条件。其次,探讨了粒子群算法在新能源电网调度中的优化思路。再次,利用灰色算法对负荷进行预测并给出了预测结果。最后,求解了粒子束优化调度时不同负荷预测精度下新能源电网运行成本和二氧化碳排放量的数值结果,并进行了拟合规律分析。结果表明负荷预测精度和新能源电网的成本和二氧化碳排放满足二次函数关系,可为新能源电网的规划和调度提供借鉴。     

风光储协同调度的多时间尺度决策方法

大规模可再生能源的接入给电网调度带来重大挑战,而电动汽车充电与风电、光伏发电等可再生能源之间潜在的协同性为电网更多的接纳可再生能源提供了一种可行途径。通过优化地区电网电动汽车充电站的充电计划,在满足电动汽车能源需求的前提下,能够平滑电网等效负荷波动、减轻火电机组调峰压力,进一步提高消纳可再生能源的能力。且日前计划、滚动计划、实时调度的多时间尺度协同调度决策模型的建立,能够逐级消减风电、光伏等可再生能源预测误差的影响,进一步改善等效负荷的负荷特性。最后给出了以某地区电网的实际数据为基础的应用实例,证明模型的有效性。     

协同电网安全性与经济性的新能源优先实时调度方法及应用

电网实时调度介于日内小时级滚动调度和秒级自动发电控制(AGC)之间,是在线调度过程中承上启下的重要环节。对新能源高占比电网,实时调度是提高电网实时调节能力和应对新能源陡升/陡降等强波动性的重要手段。实时调度本质上是带多重约束的多目标优化问题,需要兼顾多种实际需求,在基本不需要人工干预的条件下,分别以5 min和15 min为调度周期,在线自动、高可靠地给出可行合理的优化策略。文中提出一种安全性和经济性协同的新能源优先实时调度方法,采用多阶段推进决策,实现了不同场景下不同调度目标的协调,兼顾了消除断面拥塞、最大化消纳新能源、传统机组间出力公平分配、AGC备用容量可行等不同的调度需求。基于所提出的方法,开发了实时调度系统并在多个省级电网投运,实际运行结果证明了该方法的有效性。     

计及新能源波动与相关性的配电网最大供电能力调度方法

配电网中分布式电源的出力由于波动具有不确定性与相关性,会对配电网的调度方案产生深远影响。为了研究新能源出力的波动对配电网在最大供电能力下调度方案的影响,采用数据驱动技术构建了新能源出力不确定集。随后构建了考虑新能源出力最差情况下的配电网双层鲁棒优化调度模型。下层模型以发电成本最低为目标,使得调度结果具有较好的经济性。上层模型考虑新能源出力不确定性最差情况,使得调度结果具有较强的鲁棒性。通过KKT条件将双层模型简化为单层,并以重复潮流法进行迭代,最终得到计及新能源波动的配电网最大供电能力调度方法。通过仿真验证了该算法的有效性与经济性,并得到了提高配电网最大供电能力的运行策略。     

含抽蓄电站与新能源发电的柔性直流系统日前优化调度方法

多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称"抽蓄")电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求.针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型.该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束.通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案.以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

基于全景量测的聚合电网概念、调控方法及其应用

随着可再生能源发电大规模并入电网发输配用各个部分,为使源网荷在频率限定范围内最大限度地消纳可再生能源有功发电,需对其运行调控实施全局统筹。为此,在电网全景过程化量测条件下给出聚合电网调控方法。提出聚合电网、可观测点、可观测点的观测函数和调控函数的概念,在此基础上,给出聚合电网性能指标,提出可观测点、可观测点的观测函数和调控函数之间的互动关系,实现聚合电网渐进调控机制。在线调控算例对所提方法进行了验证。     

百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

电化学储能是高比例可再生能源电网提高灵活性与稳定性的有效资源之一.文中建立含电网侧百兆瓦级大规模电化学储能的多资源多辅助服务联合优化调度模型,在设计储能参与调峰与频率响应双重辅助服务调度原则的基础上,解决多时间尺度协同调度问题,进行频率响应中储能调控参数的影响分析与选择,提出联合调度的简化优化模型.利用迭代思想,将非线性优化问题转化为两阶段主子问题求解.算例结果表明,所提出的百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务优化方法可充分利用储能资源,在提高频率安全水平的同时,增强可再生能源的消纳能力,提升系统运行的经济性.     

高弹性电网下新能源消纳研究

为制定新能源合理性发展战略,文中提出了一种高弹性电网下新能源消纳方法。首先,分析了新能源并网影响;然后,构建了高弹性电网下新能源消纳框架,通过电源、电网和负荷方面协调调度,提升新能源消纳能力,并提出多种新能源消纳项目;最后,通过案例仿真采用“移动变压器”和退役电池接入方案减小等效负荷峰谷差,提高系统调节能力,通过移动变压器灵敏性分析得到退役电池最佳配置容量,结果证明了所提方法对新能源消纳的促进作用。