风光蓄互补发电系统容量的改进优化配置方法

风光互补发电系统利用风能与太阳能的互补特性,相比于单独的光伏发电或风力发电,其输出功率波动小。合理配置风电/光伏/储能的容量,既可提高系统供电可靠性,又可降低系统成本。针对风光蓄互补发电系统,提出一种改进的容量优化配置方法,考虑独立和并网两种模式,对风力发电、光伏发电和蓄电池的容量进行最优配置。该方法充分利用风光互补特性,在系统独立运行时,只需较小的蓄电池容量即可保证高供电可靠性,并可减少蓄电池的充放电次数和放电深度;在系统并网运行时,进一步提出采用分时段优化策略来配置所需蓄电池的容量,保证负荷供电需求和入网功率的波动特性满足要求。算例验证了所提改进优化方法的合理性和优越性。     

含径流式水电的风-光-氢多能系统合作博弈增益分配策略

在我国大力推进清洁能源示范基地规划建设的研究背景下，以风电、光伏、径流式水电、电制氢系统为研究对象，兼顾系统运行经济性与安全性，以运行收益最大为优化目标构建考虑系统上网电量互补指标的联合优化调度模型。基于转移电量建立改进的最大最小成本(MCRS)法合作增量效益分配模型。通过算例分析可得：通过合作运行各利益主体运行时可以较大幅度提高收益；风、光、水上网电价及其上网电量互补程度对风-光-水-氢多利益主体能源系统合作运行的增量效益影响较大；改进的MCRS法具备合理性，可兼顾公平性与高效性。     

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响.在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制.搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发...     

风-水电联合系统功率优化输出的研究

为了充分利用风能资源，改善风电场的功率输出特性，在有条件的地区可采取风-水电联合供电的方式来提高风电质量和风电场的运行效益。考虑电力市场下峰谷电价因素，合理运用风电场功率输出波动最小的指标，提出了旨在实现风一水电联合系统优化调度的高斯模型（简称G模型）。采用概率遍历搜索和局部弹性搜索相结合的改进遗传算法，对风电场典型运行工况进行了优化仿真计算，计算结果表明了风一水电联合供电系统的优势。     

计及小水电收益的微电网优化配置策略

微电网容量的优化配置通常是在满足负荷要求的条件下控制微电网的综合运行成本最小,但只按负荷需求进行容量配置会造成资源得不到充分利用,微电网收益得不到保障。针对提高新能源丰富地区的微电网收益问题,提出了计及小水电收益的微电网容量优化配置策略,在保证微电网系统能满足独立运行的条件下,考虑可调节式小水电的调节能力和能源互补效应,以系统收益最大为优化目标,微源最大装机容量、小水电蓄水库水量要求以及蓄电池充放电功率限制等为约束条件,建立微电网的容量优化配置模型,通过仿真算例验证了优化策略可以减少蓄电池的配置容量,提高微电网的经济收益;提出互补度评价指标,通过不同算例的互补度对比,可以证明风、光、水能的互补性有利于减少系统的储能配置容量。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

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。     

风-光-蓄电-燃煤互补系统的参数匹配优化

为在实现可再生能源消纳的同时保证传统火电厂的经济运行,提出一种风-光-蓄电-燃煤多能互补系统,在兼顾风电与光伏互补的基础上,还考虑了增设蓄电池的影响。以2×350 MW燃煤机组为例,通过理论分析,建立多能互补系统数学模型,分别从单一消纳、互补消纳、风电容量优化以及蓄电调节辅助4个方面进行分析,提出系统参数优化设计方法。结果表明:对于该燃煤机组,在新能源单一消纳情景下,风电消纳总量占比为1.45%,其容量 设定为13 MW,光伏消纳总量占比为3.2%,其容量设定为49 MW;采用耦合风-光互补消纳方式后,新能源电力总消纳量可达到4.2%,其中风电容量为11 MW,光伏容量为 45 MW;进一步优化风电容量,可将新能源电力消纳总量占比提高到6.91%;在此基础上,通过设定蓄电池具体参数可将互补系统新能源电力消纳总量占比提高到22.55%。研究结果可为适应高比例新能源电力的嵌入提供参考。     

考虑风电不确定性的风蓄火联合优化经济调度研究

风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风,致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性,文中采用内外两层模型嵌套求解,即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型,以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率,再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性,同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型,并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。     

基于风险约束的风电和水电联合日前调度优化模型

为解决风电随机性对电力系统稳定运行的影响,引入梯级水电机组为风电机组提供调峰备用,构建了考虑风险约束的风电和水电联合日前调度优化模型。首先,分别构建了梯级水电机组输出功率模型、风电机组输出功率模型,以系统调度净收益期望值最大化作为目标函数,综合考虑风水电协调约束、系统功率平衡约束,构建了风水电联合调度模型。进一步,为了考虑风电不确定性给系统带来的风险因素,建立了计及风险约束的风水电联合随机优化调度模型,并采用启发式算法对模型进行线性化处理。最后,选择3个风力发电场和2个流域的7个水力发电厂组成仿真系统,对风水电联合调度优化进行算例仿真模拟。结果表明：所提出的水风电联合运行策略可以用来促进风力发电,最大化系统运营期望收益的同时最小化系统运营风险,因此,在进行风电和水电联合调度时应综合考虑内部和外部不确定性因素,以获得能够兼顾运营收益和风险的最优解。     

风电和抽水蓄能联合送出时大型风电最优入网规模研究

风电与抽水蓄能电站联合运行有利于减少弃风电量,降低风电波动对电网运行产生的不利影响。从经济效益和运行效益两个角度出发,计及风蓄联合系统(wind power and pumped hydro storage,WP-PHS)接入电网的输电极限约束,构建了以风蓄联合系统经济效益和风蓄联合系统送出功率平稳为优化目标的大型风电和抽水蓄能电站协调的多目标优化模型。基于上述模型设计了风电入网最优规模计算方法,该方法通过对不同风电规模下各优化目标的比较来获得风电最优入网规模。应用上述方法对某大型风电基地和抽水蓄能电站进行仿真分析,结果表明,风电最优入网规模的确定有助于降低弃风电量,减少风电的盲目装机,提高风电运行的安全性和经济性。     

抽蓄电站和经多端柔性直流电网接入的大规模新能源间的协调互补优化控制方案

目前多端柔性直流电网多用于海上风电,但多端柔直本质上并不能抑制新能源出力波动。介绍了一种抽蓄电站和经多端柔性直流电网接入的大规模新能源间的协调互补优化控制方案。在网省调度中心设置控制主站,抽蓄电站内设置执行子站。主站担任主要数据分析、抽蓄电站有功调整指令发布等功能,并具备不同的控制模式。子站担任接收主站发布抽蓄电站有功调整指令,根据抽蓄电站内的实时运行工况,对每台机组的调速器发出实际执行指令。该系统主要用于解决跨区新能源消纳和风电光伏接入系统后对系统稳定性的影响,同时系统还具备应急功率波动控制功能,在华北电网出现大量功率缺额时提供紧急频率支援。仿真结果表明,协调互补优化控制方案能够有效地抑制新能源出力波动,降低新能源波动对华北电网的冲击,实现新能源的友好送出。     

区域电网风水互补方案研究

对地区水电和风电典型出力特性进行了分析,通过电力电量平衡计算,得出风水互补的结论。该文创新性地提出了风电-水电集控优化调度的调控方式,同时在云南电网的范围内对风电、火电、水电之间调节速度进行分析,定性地解决了风电功率变化是否超过电网水火电出力的调节速度问题,为风电-水电集控优化调度提供理论依据。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于改进BBO算法的风电-水电互补优化运行策略

为平抑风电的出力波动,同时考虑到风电与水电具有良好的互补性,提出风电与梯级水电站的互补优化运行策略。鉴于风速的不确定性,将风电出力视为随机变量,从兼顾风电-水电互补运行的稳定性与经济性、保证后续发电能力的角度出发,建立基于机会约束的多目标随机优化模型。采用引入余弦型迁移模型、差分进化算法的变异策略以及动态非均匀变异算子的改进生物地理学优化算法(Biogeography-based Optimization,BBO)求解优化模型,并结合随机模拟技术求解机会约束。通过基于风电预测与径流预测的分时段动态滚动决策,来不断修正风电与水电的后续运行方式,进一步提高互补运行的可靠性。以一个大型风电场和一个三级梯级水电站互补运行为例验证了所提模型、算法以及策略的可行性和有效性。     

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-蓄混合发电对孤立系统稳定性的影响

由于风能的波动和负荷的扰动,在孤立系统中需要电池储能系统(BESS)来保证其电能的稳定性。钠硫(NaS)电池因其自身的特点十分适宜这类应用,并经由功率调节系统(PCS)接入风-蓄电池混合发电系统。PCS通过有功、无功功率的双向交互来平滑系统功率。分析了NaS电池的特性,提出了PCS的运行原理,建立了风-蓄混合发电系统基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,并设计了实验样机。仿真和实验结果表明,在风速变化和大电机启停的情况下,该系统能保证整个孤立系统电压和频率的稳定性。     

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

该文采用鲁棒区间法挖掘电-热综合能源系统协调运行的潜力,以缓解风电功率的不确定性对电力系统的运行稳定性的影响,并构建风力发电与氢储能系统相结合的风-氢混合系统,考虑氢储能系统的热平衡需求,以充分发挥氢储能系统的储能效率,平抑风电的波动性。首先,介绍了考虑氢储能系统接入的电-热综合能源系统结构,并构建其数学模型;然后,以区间形式考虑风电的不确定性,构建含风电的鲁棒区间优化调度模型,使系统在所有风电出力允许区间内,均满足允许约束条件;再次,建立一种含风-氢混合系统的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型,采用对偶理论将原模型转化为单层模型进行求解,最坏情况下的风电不平衡功率由可调机组根据时变参与因子进行调整;最后,以PJM-5节点电力系统与6节点热力系统和辽宁省北部太和综合能源系统为例对所提模型进行分析,验证了模型的有效性。     

促进新能源消纳的风-光-抽水蓄能联合调度优化研究

“３０.６０”双碳目标背景下,可再生能源装机规模迅速扩大,高质量发电并网成为可再生能源发展面临的重大挑战.基于此,建立基于风电、光伏、抽水蓄能运行特性的联合调度优化模型.首先,考虑区域分布式风电、光伏 发电利用率最高,以弃风弃光率最小为目标函数,以风电、光伏、抽蓄系统出力、能量平衡等为约束条件构建风-光-抽水蓄能联合调度优化模型;其次,构建风电独立运行、光伏独立运行、风-光联合运行三个运行情景;最后通过实例验证模型的适用性,并对比分析三个情景的运行效益得出结论,风-光联合出力可在一定程度上缓解风电、光伏独立出力的不稳定性,配套抽水蓄能可通过其 “削峰填谷”的作用进一步提高区域可再生能源的利用率.研究结果为缓解由可再生能源大规模接入造成的弃风弃光等问题提供解决思路。     

储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法∗

为充分挖掘储能参与系统调峰潜在价值,合理分配风、储、火等系统出力,有效降低系统运行成本,提高 可再生能源消纳水平,提出了一种储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法.为了提高模型泛化能力和预测精度,采用基于集成学习的风电预测方法得到风电场出力曲线.分层优化调度方法的上层优化模型以最小化净负荷波动为目标,对各时段储能电站充放电功率进行优化.下层优化模型以最小化风-火-储联合系统运行成本为目标,基于上层优化模型传递的净负荷曲线,优化求解得到火电机组最优出力和最大调峰收益.