抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度

<正>考虑峰谷分时电价政策和减少弃风等各方面的因素,并充分发挥抽水蓄能电站的调峰填谷作用,分析了抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度的运行模式,提出了风水联合体申报计划出力的新模式。该模式基于火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,以风电-抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,计及抽水蓄能电站的库容、抽水发电、黑启动电源预留水量和旋转备用等约束,建立1天96个时段的混合整数规划模型,分析了抽水蓄能电站配合风电场对综合效益和电网稳定性的影响。算例分析表明,抽水蓄能电站配合风电场联合运行可以提高风电场的效益并减少弃风,起到调峰填谷的作用,并降低电力系统调度计划的不确定性。     

风电-抽水蓄能联合运行优化模型

风电出力具有波动性和反调峰特性。一方面,风电出力的随机性波动使得电网的安全性和可靠性受到挑战,另一方面,风电出力曲线与负荷曲线并不匹配,电力市场环境下峰谷电价实施后,风电场运行的经济性受到冲击。从风电场运行的角度出发,将风电场和抽水蓄能电站联合调度,建立了风蓄联合运行效益最大和风蓄联合出力波动方差最小的多目标优化调度模型。建模计及抽水蓄能电站的启停成本,模型求解中采用归一化的多目标处理策略。通过与风电场单独运行的结果对比进行算例分析,验证了抽水蓄能电站在提高风电场运行效益以及风电接入能力方面的优势,也证明了该多目标模型的可行性和有效性。     

基于多目标模糊优化的抽蓄水火电联合调峰方法

本文针对日益增大的日负荷峰谷差所带来的调峰困难问题,对抽水蓄能机组、水电机组和火电机组调峰出力进行优化;构建了以余荷方差最小并兼顾水电发电量最大的抽水蓄能_水电机组调峰的第一步调峰优化模型,以及以发电成本和出力波动性为多目标的火电机组第二步调峰模型,同时考虑了机组爬坡性能、蓄水量、发电引用流量等约束条件;采用模糊优化算法对多目标问题进行处理;最后通过仿真验证了所构建模型的合理性。     

考虑调峰效益和电量效益的风蓄联合运行优化模型及算法

大规模具有随机性、波动性和反调峰特性的风电接入电力系统后,给电力系统的运行调度带来了很大的挑战。抽水蓄能电站具有快速启动带负荷、调峰能力强等良好的运行特性,让抽水蓄能电站配合风电出力将有利于降低风电并网对电力系统的影响,提高风电利用率及电力系统运行的技术经济性。以最大化风蓄联合运行的调峰效益及电量效益为目标建立了风蓄联合运行优化模型,并研究了求解所建立的多目标优化模型的启发式算法。通过算例验证了所建模型及方法的有效性及实用性。     

减少弃水电量的抽水蓄能电站运行方式研究北大核心CSCD

根据抽水蓄能电站的工作原理与工作特点及其在电力系统电力电量平衡计算中的削峰填谷作用,针对汛期电力系统中水电站因承担电力系统调峰任务而产生的弃水电量,通过改变抽水蓄能电站的运行方式来利用电力系统中水电站产生的弃水电量并在不增加电力系统负荷的情况下增强抽水蓄能电站调峰能力。通过优先发挥抽水蓄能电站电量效益的前提下,尽可能使抽水蓄能电站发挥其容量效益,并按照日调节的方式对系统负荷进行调峰,减小系统负荷的峰谷差以及对调峰容量的需求。计算实例结果表明,该方法与抽水蓄能电站全部承担备用以及仅削峰填谷的运行方式相比,显著提高了系统消纳弃水电量的能力,验证了方法的有效性和可行性以及带来的显著效益。     

计及抽蓄电站调峰运行的水火电优化调度

抽水蓄能电站具有优良的调峰填谷能力,能减少火电机组的调峰压力,增强整个电网的调峰能力。首先,将抽水蓄能电站抽水机组消耗的有功假设成电网中的"可中断负荷",修正了总负荷水平方差的表达式,建立计及抽蓄电站调峰运行的水火电优化调度模型。之后,通过AMPL平台调用高效商业求解器IPOPT对其进行求解。基于湖南黑麋峰抽水蓄能电站的实际数据,选择丰水期典型日的计划负荷曲线进行数值仿真,比较调度前后火电机组与抽水蓄能电站的出力、火电机组深度调峰与启停调峰次数以及弃水调峰电量,验证了该模型在提高电网调峰能力方面的有效性。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

减少弃水电量的抽水蓄能电站运行方式研究

根据抽水蓄能电站的工作原理与工作特点及其在电力系统电力电量平衡计算中的削峰填谷作用,针对汛期电力系统中水电站因承担电力系统调峰任务而产生的弃水电量,通过改变抽水蓄能电站的运行方式来利用电力系统中水电站产生的弃水电量并在不增加电力系统负荷的情况下增强抽水蓄能电站调峰能力。通过优先发挥抽水蓄能电站电量效益的前提下,尽可能使抽水蓄能电站发挥其容量效益,并按照日调节的方式对系统负荷进行调峰,减小系统负荷的峰谷差以及对调峰容量的需求。计算实例结果表明,该方法与抽水蓄能电站全部承担备用以及仅削峰填谷的运行方式相比,显著提高了系统消纳弃水电量的能力,验证了方法的有效性和可行性以及带来的显著效益。     

湖南电网发展抽水蓄能电站的必要性和可行性研究

对湖南电网的负荷特性及电源特性进行了分析，指出了负荷峰谷差不断增大而调峰电源建设滞后是造成调峰困难的主要原因。提出了在调峰分析中对负荷峰谷差（或β）及频率偏差影响修正的公式。指出为解决电网调峰问题必须加快抽水蓄能电站的规划和建设。并对建设抽水蓄能电站的可行性及其效益进行了初步分析。     

基于乌鸦搜索算法的孤岛微网多目标优化调度

为促进孤岛微网中可再生能源的消纳,减小负荷峰谷差。文中在孤岛微网中引入价格型需求响应,以微网运行成本最低和柴油发电机出力最少为目标,综合考虑功率平衡、抽水蓄能机组启停与工况转换等约束条件,构建了含风电、抽水蓄能和柴油发电机的孤岛微网多目标优化调度模型,并采用乌鸦搜索算法进行求解。仿真结果表明:在孤岛微网中引入价格型需求响应能有效削减负荷峰谷差,经济效益显著。与粒子群优化算法相比,乌鸦搜素算法在收敛速度和全局寻优的能力上具有明显优势。     

考虑负荷优化的电动汽车光伏充电站储能容量配置

为实现电动汽车充电站中光伏电能的充分利用和减小负荷峰谷差,将光伏功率和电动汽车充电功率结合作为等效负荷功率,并以此配置储能。以等效负荷功率上下限为决策变量,充电站日净收益和峰谷差率为目标函数,建立储能优化配置模型。使用改进遗传交叉过程的NSGA-II算法对目标函数进行优化,得到不同峰谷差率对应的充电站日净收益和储能容量,同时对比不同光伏出力和充电功率等级下储能容量配置的差异。结果表明,合理的光伏容量配置能够减小充电站对储能容量的需求,并且根据峰谷差率联合配置光伏和储能,能够实现充电站经济运行和负荷优化作用。     

基于分时电价和激励补贴机制的家庭能量双层优化模型

为了降低居民日负荷曲线峰谷差,提高居民参与电网需求响应的积极性之前,文章基于分时电价和激励机制,提出双层模型实现家庭能量的优化调度。该模型以需求侧响应为手段,以家庭能量优化为策略,实现供电端与用电端的互动,刻画出电价、激励机制与用户用电行为之间的交互关系。外层模型在分时电价的环境下,采用模糊C-均值聚类算法(fuzzy C-means algorithm, FCM)对用户用电情况进行分析,以日负荷曲线削峰填谷为目标,设计包含激励补贴和峰谷系数的电力套餐。内层模型基于电力套餐实现家用电器的智能管理,模拟实施套餐前后的居民日负荷曲线,实时调整用电计划,使用户日负荷曲线满足电力套餐中的峰谷系数。通过仿真验证双层优化模型有效降低了用户日负荷曲线的峰谷差,且设计的电力套餐在用户侧有一定的实用性,有利于用户更加积极地参与电网的优化调度,满足电网削峰填谷的要求。     

复杂约束下梯级水电站短期厂网协调多目标MILP模型

随着电力系统负荷的增长及峰谷差的加大,电力消费结构不断优化.电网侧期望水电利用灵活启停特性充分参与电网调峰,以减小系统的峰谷差.电厂侧则在调度过程中追求梯级电量最大,以实现效益最大化.为协调厂网两侧对梯级出力过程的矛盾需求,同时满足厂网两侧复杂的约束条件,以梯级水电站的机组为调度单元,选取梯级发电量最大和电网剩余负荷峰谷差最小为目标函数.充分考虑电网侧联络线约束及电站侧尾水顶托、限制出力曲线、不规则振动区等与水头相关的复杂约束并线性化处理,构建了复杂约束条件下厂网协调多目标短期混合整数线性规划模型,对多目标函数进行归一化处理并采用权重法转化为单目标函数,利用Gurobi商业求解器进行模型求解.中国红水河梯级水电站的实际应用表明所提模型可获得兼顾厂网两侧目标期望的梯级发电计划.     

计及储能和空调负荷的主动配电网多目标优化调度

为了实现可再生分布式能源的充分消纳以及配网负荷峰谷差的降低,提出了一种考虑储能系统和空调负荷的主动配电网多目标调度优化方法。首先,基于空调负荷等效热参数模型和状态列队控制方法,给出了空调负荷虚拟电厂运行参数的计算方法。在此基础上,构建了一种以可再生能源功率削减量最小、配网运行费用最小和负荷曲线方差最小为目标的主动配电网优化调度模型。最后,采用多目标粒子群算法在改进的IEEE 33节点测试系统上对所提模型进行求解和仿真分析。仿真结果表明,所建模型可以有效地提升可再生能源的消纳能力,优化负荷曲线。     

光伏光热联合发电基地并网优化调度模型

太阳能能源基地建设正在从单一光伏发电向光伏光热等多种太阳能能源利用形式方向发展。借助光热电站的大容量储热装置和具备快速爬坡速率的汽轮机组,光伏光热联合发电基地的并网运行的可调度性和可控性大大提升。从光伏光热联合发电基地的运行机理出发,建立了基于改进粒子群算法的光伏光热两阶段优化调度模型,第一阶段以削减等效负荷峰谷差、改善负荷曲线为优化目标,第二阶段以发电总成本最小为优化目标。该模型满足光伏光热电站的主要运行约束和传统机组组合安全约束,适用于光伏光热联合发电基地并网调度运行。对10机系统的仿真表明,在完全接纳太阳能发电的前提下,光伏光热发电基地在削减等效峰谷差、提高新能源消纳和降低发电总煤耗效益显著,同时对于光热电站的灵敏度分析表明,在规划建设光热电站时可根据单位峰谷差削减量以及建设成本来选择合适的装机容量和储热装置容量。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。     

考虑负荷季节特性的电价型需求响应最优定价策略

实施峰谷分时电价策略能够有效降低负荷峰谷差同时节约电网投资,但不同季节的负荷特性具有显著差异性,其影响峰谷分时电价最优策略的制定,因此文章提出了一种考虑负荷季节特性的峰谷分时电价定价策略及时段划分模型。首先,描述所提出的需求响应架构;其次,采用k均值方法获取各季节典型日的负荷曲线,并采用改进的移动边界技术对各季节典型日负荷曲线进行时段划分,通过设置时段划分约束因子,并采用戴维森堡丁指数(Davies-Bouldindex, DBI)作为目标函数建立峰谷时段划分优化模型;然后,构建考虑负荷季节特性的需求价格弹性矩阵,以及考虑负荷季节特性的峰谷分时电价优化模型,并采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法求解模型。采用RTS测试系统提供的负荷序列样本对所提算法和模型进行验证分析,验证了所提方法和模型的有效性以及正确性。     

多端柔性直流输电系统动态协调优化控制策略

针对多端柔性直流输电系统（MMC-MTDC）采用定系数下垂控制存在功率分配失衡、直流电压越限及运行损耗较高的情况,提出一种动态协调优化控制策略。该控制策略考虑网损、直流电压偏差、换流站功率裕度、系统电压静态稳定裕度等因素对系统的影响,建立非线性多目标优化求解模型,并采用基于Pareto最优解集的多目标遗传优化算法计算受端下垂控制站的直流电压参考值、直流功率参考值和下垂系数。然后将求解得到的最优控制参数应用于系统,使换流站动态修正实际运行点以保证系统的稳定与经济运行。最后,建立四端MMC-MTDC系统并对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,该控制策略可在满足各项稳定运行指标的前提下,根据系统运行工况得出最优控制参数并动态修正运行点,实现降低系统运行损耗和各站直流功率不满载的目标。     

基于智能代理分布式管理系统的电动汽车充放电策略

随着电动汽车的发展与普及,提出了一种用于协调电动汽车充放电的智能多代理分布式管理系统。建立以用户充电费用支出和负荷曲线峰谷差最小化为目标的多目标优化策略,采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户行为。在峰谷电价的引导下,用户利用谷时段充电、峰时段放电提高自身利益,在初步得到理想的充电时段区间后,引入学习训练机制调整可间断充放电分段数,使负荷曲线最终达到理想的削峰填谷效果,采用宽容分层序列法求解多目标优化。优化结果表明本文的策略平抑负荷波动效果显著,能有效减少用户支出,增加用户收益,实现电网与用户互利双赢。     

考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析

针对当前综合能源系统（integrated energy system， IES）研究中未详细考虑含电-热-气-冷-汽子系统（power， heat， gas， cooling and steam subsystems， PHGCSS）协调运行效果的现状，研究计及能源子系统关键特征变量的IES日前稳态优化问题。首先，基于多类型负荷需求设计能源集线器（energy hub， EH）及能量耦合方式。在EH基础上提出耦合PHGCSS的能源站模型构架。然后，分别建立IES中PHGCSS稳态数学模型。在考虑峰谷分时电价机制基础上分析蓄电、蓄热、蓄冷对并网运行的IES日前稳态优化的影响。其次，在不同负荷结构下建立含PHGCSS日前稳态非线性优化模型。最后，通过算例分析验证对IES进行稳态优化计算和稳态运行分析的有效性，结果表明，所提模型与方法适用于含PHGCSS的IES日前稳态优化分析及日前动态经济调度，能够合理反映IES的运行特性。