计入负荷时空转移特性的风-光-水-蓄互补系统容量配置方法

利用梯级水电的快速调节能力和抽蓄机组发电/抽水工况灵活转换的特性,在补偿风/光出力的波动性和不可控性的基础上,建立源端风-光-水-蓄系统互补模型,以增强发电系统的调节能力。同时,在计入现货电价、考虑负荷时间和空间可转移特性的基础上,建立负荷侧模型并在考虑源端风/光出力随机性、系统网络约束基础上,提出基于系统经济性、系统状态均匀度和负荷跟踪等多项系统指标的源-网-荷互动策略。在上述研究基础上,进一步建立互补发电系统多目标容量配置模型。最后通过算例仿真,并利用专业优化软件LINGO进行求解,得到不同规划年和场景下的源端互补系统配置容量,验证了所提方法对系统指标提升的有效性。     

风-光-火-抽蓄联合系统中抽水蓄能电站最佳容量配置

针对含风电、光伏、火电和抽蓄联合系统中抽水蓄能电站的容量配置问题,构建了联合系统双层规划模型,并提出了求解流程。上层模型以弃风、弃光电量之和最小为目标,确定抽水蓄能电站的容量配置问题,下层模型旨在最大化联合系统的经济效益、环境价值,同时改善系统运行条件,解决抽水蓄能电站的运行调度问题,上下层目标采用基于Tent映射混沌优化的改进灰狼算法进行求解。通过对某地区冬季和夏季2个典型日场景进行仿真分析,验证了模型与算法的有效性,结果表明,所构建的双层规划模型对科学确定联合系统中抽水蓄能电站的容量是有效的,并在满足运行调度优化的条件下,能够改善系统运行条件,实现经济效益与环境价值最大化的预期目标。     

基于MILP的用户光储系统储能配置场景适应成本分析

针对联网用户侧光储系统的储能容量优化配置问题,采用K-means 聚类算法和聚类数判断指标筛选典型光伏出力场景集合用于储能规划,分析在不同光伏出力场景下因储能容量缺额或容量冗余产生的场景适应成本;以总场景适应成本最小为目标建立储能容量配置和运行优化的混合整数线性规划模型,优化决策用户光储系统的储能容量配置及运行策略;分析低谷电价与富余光伏倒送价对储能容量配置和运行策略的影响。算例结果表明,模型可计及光伏出力不确定性,优化规划储能容量,并场景化细粒度衡量储能规划方案应对光伏出力变化的经济代价,为用户侧储能投资提供更高效的决策支持。     

抽水蓄能助力风光稳定外送的最佳配置策略

跨区域、大规模的新能源电力输送是应对国内风光资源与负荷中心逆向分布特点与实现碳中和的必然要求,而风光出力固有的随机性、间歇性和波动性给新能源打捆稳定输送带来了挑战。水电具有的“电源+储能”的双重身份为平抑新能源波动、提升-风-光-水混合能源系统灵活性,以及促进新能源打捆外送提供了解决思路。以抽水蓄能为例,针对风-光-抽水蓄能混合能源系统,提出一种计及抽水蓄能电站运行功率约束、库容约束、进出水量约束的容量配置优化方法,旨在量化抽水蓄能对新能源打捆外送的助力效果,即确定单位抽水蓄能可支撑的新能源外送容量,构建并求解以最小化抽水蓄能投资成本为目标且满足各典型运行场景的容量规划模型。     

基于改进NSGA-II算法的水-光-蓄发电系统多目标规划方法

水-光-蓄联合发电系统是指利用水电和光伏发电互补性,用水电弥补光伏发电间歇性,并配备一定容量的抽水蓄能电站,利用储能手段平抑光伏出力波动性,同时提高光伏电能消纳能力的联合发电系统。水-光-蓄联合发电系统是一种有效的新能源开发利用新形势,而对联合系统的分布式光伏电站的选址定容以及抽水蓄能电站的容量配置问题是一个高维、非线性的规划问题。首先,构建了水-光-蓄联合发电系统的数学模型;其次,针对规划问题的多目标性,利用了改进的NSGA-Ⅱ算法得到帕累托最优解集;最后,通过TOPSIS法完成了规划方案决策,并结合算例验证了方法的合理性。     

考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型

该文研究考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型。在考虑风电场和光伏电站提供虚拟惯量、下垂控制以及备用的情况下,首先推导了抽蓄电站抽水工况和发电工况下系统的动态频率指标。其次,对比抽蓄电站抽水工况和发电工况下各频率指标的异同并进行聚合,以系统上网电量最大为目标,建立了考虑动态频率约束的风-光-抽蓄互补发电系统短期优化调度模型。最后,仿真分析表明,随着抽蓄机组装机容量的增加,系统上网电量增加,弃风弃光电量大幅减少,提高了风电和光伏的消纳水平;另外,验证了所提模型在增强风-光-抽蓄互补发电系统动态频率响应能力方面的有效性。     

考虑输电断面限制的风-光-梯级水电站长期优化调度

针对风-光-梯级水电站系统中水电站电量外送因输电断面限制因素产生的严重弃水问题,结合风、光、水时序发电互补及梯级水电站发电、储能双重特性,建立输电断面限制条件下的多能源补偿调节长期优化调度模型。首先分析风电、光伏可再生能源季节性出力,根据风光出力预测值调整梯级水电站运行水位,实现水库储能并转移发电时段,同时采用逐步优化算法与水位廊道约束耦合方法求解以外送发电量最大为目标的调度模型。最后通过算例仿真,验证了本文模型的有效性和可靠性。     

梯级水光蓄系统规划关联模型的建模

梯级水电和光伏电站联合发电系统的建设可以实现水光互补、增加新能源消纳和优化电源的目的。该文针对含有抽水蓄能电站的水光互补系统规划数学建模进行了研究。首先提出了梯级水光蓄关联模型的概念,从物理意义和数学意义两方面进行了分析。作为梯级水光蓄规划问题重要的等式约束条件,关联模型反映了水光时空互补的特点,表现为关于梯级水光蓄各电源容量和地理位置的隐函数形式。推导了关联模型,给出了方程的具体形式。建立了基于潮流等式约束方程、可靠性约束方程等的规划模型,并考虑了多种规划目标的情况。在上述模型的基础上,提出了结合多目标遗传算法、TOPSIS算法及动态规划的模型求解方法,并对一个梯级水光蓄联合发电系统(cascadehydro-photovoltaic-pumped storage hybrid generation system,CHPPS)进行了算例分析,仿真结果表明以关联模型为基础的规划投资合理、收益良好,具有优秀的水光时空互补能力。     

新能源大基地风光储容量协调优化配置

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出了基于新能源外送可靠性的容量配置方法。基于需求侧的负荷曲线,提出了一种聚类方法来优化直流通道的计划传输功率;基于直流计划功率,提出了衡量新能源外送可靠性的送电置信概率指标;基于送电置信概率等约束,构建了风光储容量优化配置的基本规划模型。为了进一步保证在不同的场景下新能源能可靠外送,在基本规划模型的基础上加入场景分布不确定性,提出了风光储容量配置的分布鲁棒规划模型。考虑到分布鲁棒约束包含整数变量,提出了一种迭代算法用于该分布鲁棒规划模型的求解。实际算例验证了所提方法的有效性。     

基于场景聚类的分布鲁棒区域新能源容量规划策略

为了提高区域新能源规划的经济性和系统运行可靠性,提出了一种基于分布鲁棒的区域新能源双层规划模型。为了准确描述新能源的波动,在考虑风光间相关性的基础上,利用拉丁超立方抽样法对原始数据进行采样得到初始场景,再通过基于分位数半径的动态K-means算法得到典型场景,并利用范数对场景分布的概率置信区间进行约束。在双层区域新能源规划模型中,上层模型以全寿命周期内风光的净现值为目标函数;下层模型基于分布鲁棒优化理论,以区域外送电波动性最小为目标函数,在典型风光波动场景下合理调度水电、火电等资源对风光出力进行补偿,降低区域外送电波动。仿真结果证明了所提出的区域新能源容量规划策略的鲁棒性和可行性。     

基于随机动态规划的多能联供系统冷热电经济分配模型

建立了风力发电机组与燃气轮机联合驱动下含压缩空气储能装置的多能联供系统冷热电经济分配模型。该模型考虑风电输出功率和冷、热、电负荷的波动特性,利用概率密度函数对系统的随机变量进行拟合。以投资成本和运行成本作为目标函数,以冷、热、电负荷平衡及各设备出力特性作为约束条件,采用随机动态规划对系统能源进行合理的调度和分配以达到最优经济效益,并通过控制系统的制冷比和风电输出功率平抑系数,实时调整系统各设备的容量及运行状态。实例的计算结果表明,压缩空气储能能够有效地平抑风电输出功率的波动,减少弃风经济损失;相比于固定能量分配,采用动态规划对系统的能量进行分配具有更多的价值和优势。     

含流域梯级水电的水火风互补发电系统联合运行优化

大规模水电和风电并网后,来水和风速的随机性降低了发电的可控性,如何科学地在多元电源系统联合运行中确定旋转备用容量,更好地协调系统经济性与可靠性,是市场化背景下亟需解决的理论和现实问题。在分析水电和风电的自然与技术互补特性的基础上,建立考虑水流滞时效应的梯级水电水量平衡关系。通过结合传统梯级水电联合调度模型与火电、风电的经济调度模型,引入水力发电的水资源费用成本,综合考虑梯级水电能量转换、水量耦合、库容限制、水流滞时和风电穿透率等多类复杂约束,在分析电能市场与备用市场顺序决策经济意义的基础上,构建以运行成本最小为目标的考虑梯级水电的水火风互补发电系统短期优化运行模型。采用外点罚函数法将模型转化为无约束优化问题,基于加惯性权重的粒子群优化算法,运用MATLAB软件编程实现优化功能。4个梯级水电、3个常规火电、2个大型风电场构成的算例系统验证了所提模型的有效性和适用性。     

考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划

针对当前软开关(SOP)规划方法未涉及馈线环间的接入模式以及配电网可靠性影响等问题,提出了一种考虑故障损失成本的SOP在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法.首先,分析SOP两种接入模式对配电网运行的效益,并针对环内接入提出了混合式SOP及将SOP与联络开关联动控制的方案.其次,构建了计及配电网正常、故障运行效益的双层规划框架与模型,规划层以系统年综合成本最小为目标,正常运行层考虑SOP的三相潮流调节作用优化网络状态,故障运行层基于序贯蒙特卡洛模拟可靠性评估方法计算故障成本.再次,面对该模型的离散、连续变量混合整数规划的非线性特性,提出了基于改进粒子群优化和锥规划的求解方法.最后,通过算例验证了所提方法的有效性.     

基于分层分区的配电网差异化节能规划方法研究

针对配电网节能规划的差异化和系统化问题,提出了一种考虑投资成本和节能效益的分层分区规划模型。上层规划在规定降损目标和总投资成本约束下,实现改造线路的优选及其投资金额的分配。下层规划模型以线路总支出费用最小为目标,满足各种运行约束和改造安装约束,生成节能改造优化组合方案。采用了线损预测和前推回代潮流计算相结合的混合算法对所提模型进行求解。实际对比某市节能技术改造方案的制定结果,验证了所提差异化节能规划方法的合理性和实用性。     

考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置策略

高渗透率分布式电源引起电压偏移和波动等电压质量问题,同时可引发配电网网损增加。针对这一问题,以配置储能为解决方式,并以提高配电网经济效益和提升电压质量为目标,结合电池储能系统功率四象限输出运行策略,提出了配电网储能选址定容的优化配置策略。构建了以购电成本、网损成本和投资成本之和最小为目标的配电网经济运行模型,以15 min为时间尺度滚动计算,并以典型日内的总成本最低建立储能选址定容模型,同时对各节点电压的偏移和波动范围设置约束,使用混合整数二阶锥数学规划进行优化求解。以IEEE 33节点配电网为例进行仿真验证,结果证明了所提出优化配置方法的可行性与高效性。     

考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。     

基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化

智能软开关作为一种新型配电装置,其应用将极大地提高配电系统运行的经济性、灵活性和可控性。首先提出了一种考虑智能软开关和传统无功补偿装置并存的多手段互补的电压控制方法,构建了兼顾配电网运行经济性与系统电压水平的双层运行优化模型。然后针对该模型提出了一种基于遗传算法和内点法的混合求解策略,并采用预动作表法确定离散设备的动作时刻,同时根据智能软开关的功率储备对预动作时刻表作出动态调整。最后,在改进的IEEE 33节点系统中,对所提出的运行优化模型进行验证和分析。仿真结果表明,智能软开关与无功补偿装置的组合能够有效应对源—荷不确定变化引起的电压波动,显著提高电网的稳定运行水平与能量传输能力。     

考虑风电有功主动控制的两阶段系统备用双层优化模型

首先探讨了风机降载运行模式具备的有功调节与备用能力,并引入风电降载比定量描述风电备用持有水平。其次,提出了一种考虑风电有功降载运行的两阶段系统备用计划双层优化模型。上层模型的目标为事前阶段的系统运行计划成本最小;下层目标为实时阶段的计划偏差最小,通过引入风电降载比耦合关联上下层模型。进一步,引入KKT条件将双层模型转化成单层模型以求取最优解。最后,采用改进的IEEE 6机30节点算例验证所提出模型的有效性,结果表明风电渗透率较高的系统中,风电场有功降载运行能够降低传统机组的备用容量压力,减少风电场功率输出波动,提高风电接入系统的整体经济性。     

多目标多工况双储能协同运行策略

针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略.根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略.根据所提的不同策略设计2种运行方式.在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解.以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性.