基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度

在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,为了利用不同能源互补特性解决电力系统弃风、弃光的问题,建立风电、光伏发电、凝汽式火电机组、热电机组、燃气轮机、联合循环燃气轮机、梯级水电和抽水储能机组的模型,在此基础上,考虑风电和光伏发电出力的不确定和水、热、电能量平衡,建立基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度模型。为了提高模型求解效率,利用基于采样的机会约束条件确定性转化方法将机会约束条件转化为混合整数约束条件。算例验证了所提模型的有效性。将所提调度模型与现行火电机组“以热定电”、梯级水电“以水定电”的模式进行对比,结果表明所提协调调度模型能够利用不同机组之间的互补特性提高电力系统运行的灵活性,从而提高可再生能源的消纳能力,降低系统运行成本。     

计及碳排放的综合能源配网日前与日内多时间尺度优化调度

为了降低碳排放量，提高新能源的消纳能力，考虑可削减、可转移、可替代3种需求侧响应负荷，计及碳交易机制，构建以碳排放量最少、综合运行成本最低、弃风弃光量最少、网络损耗最低为综合优化目标的风-光-电-气-储综合能源配网系统日前优化调度模型。以风电、光伏发电预测误差波动最小为日内优化调度优化目标，采用模型预测控制理论对风电、光伏的预测误差量进行反馈矫正，构建综合能源配网系统日内滚动优化调度模型。在修正的33节点配电网和20节点配气网组成的配网系统上进行仿真实验，验证了所提模型能够有效地降低碳排放量，提高风电、光伏的消纳能力，平滑负荷曲线，降低系统的综合运行费用。     

风光火储联合供应火电厂厂用电系统优化调度

随着风电和光伏发电量逐年增长,其消纳问题日益凸显。同时,大容量火电机组厂用电负荷也相对较高,造成额外的运行成本。对此,基于多能互补思想,建立了一种风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型。首先,提出了风光火储联合供应火电厂厂用电的组成结构,将风电、光伏发电优先供应厂用电负荷;其次构建了风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型,考虑了火电机组不同负荷率下的运行成本和风光储成本,采用层次分析法建立了基于总成本、弃风弃光成本和环境成本的多目标函数,设置相应约束条件;最后,设置不同的场景对比分析联合供应厂用电系统的优化结果,试验结果表明：所提出的联合供应厂用电系统模型可以减少机组运行成本和环境成本,并促进风光消纳。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

考虑时空互补特性的风光水火多能源基地联合优化调度

为促进风能、光能等新能源发电的消纳,实现风光水火多能源基地联合优化调度的调峰效益、经济效益以及环保效益的最大化,本文在分析风、光、水、火多能源介质时空特性的基础上,提出了一种以最小化火电机组运行成本、弃风量、弃光量、弃水量为优化目标的考虑风光水火时空互补特性的多能源基地联合优化调度模型,为特高压输电背景下送端多能源基地联合优化调度问题提供了一种参考方案。文中算例以时空差异特征显著的新疆地区和东部某区域的多能源基地为研究对象,通过实际算例的计算分析,验证了文中模型理论上能够促进新能源发电的消纳,降低火电机组的运行成本。     

考虑系统调峰特性的风光消纳优化

由于风电和光伏发电受自然因素的影响较大,其出力具有随机性和波动性,将对系统的调峰能力造成严重影响。该文首先针对风电自身的出力特性,从系统调峰能力的角度对区域电网可以接纳的风电容量进行评估;然后根据风电和光伏发电在时间尺度上存在的互补性,建立以系统失负荷率最低和弃风、光率最小为目标的优化模型,利用改进惯性权重的粒子群算法对模型进行求解,得到最优的风电和光伏发电出力。最后,利用实际区域电网风电、光伏发电以及负荷的历史数据对该文所提方法的有效性进行验证,结果表明采用风光互补优化策略对风电和光伏发电的输出功率进行优化后,系统出力波动有所降低且消纳能力有明显提升。     

风-光-蓄联合系统日内日间优化调度研究

随着新能源发电装机容量的持续增长,大规模的风电、光伏并入电力系统,但由于风电、光伏受自然因素等影响,其出力呈现出较大的波动性。为解决大规模风光并网给电力系统造成的波动,考虑为系统配置运行灵活的抽水蓄能电站,配合系统出力,建立了以系统出力特性与系统负荷特性吻合、效益最大化的模型,采用遗传算法分别对系统日内、日间及日内日间结合的联合优化调度计算。算例验证了模型的有效性,风-光-蓄联合系统进行优化调度可有效避免弃风现象,使得系统效益得到大幅提升。     

计及需求响应的热电混合储能系统优化控制研究

风力发电因具有环保高效等优良特性而获得了广泛应用,但风电功率的反调峰特性会造成系统出现弃风严重的问题.为提高系统对风电的消纳量,基于热电混合储能消纳弃风原理和需求响应可转移负荷模型的分析,以热电混合储能系统的运行收益最大为优化目标,提出了计及需求响应的储热式电锅炉与储能装置相融合的风电消纳优化控制模型.通过IEEE 3...     

考虑电转气和负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电光伏等清洁能源发电具有强的反调峰特性和不确定性等特点,造成大量弃风弃光现象。在综合能源系统下,多种负荷间的联系加强。为了应对清洁能源消纳这一挑战,提出了考虑电转气和冷热负荷惯性的优化调度模型。首先建立了电转气和冷热负荷惯性模型,分析电转气设备的工作原理和负荷惯性对负荷需求的影响,并建立冷热负荷供需不等式关系的约束条件。其次建立综合能源系统运行成本最小的目标函数,建立风电、光伏、热电联产机组,微型燃气轮机和电制冷机。最后用YALMIP和GUROBI建立并解决了建立的最优调度模型。通过仿真验证了该方法,使清洁能源消纳能力得到提高,综合能源系统的运行成本也得以降低。     

含风储一体化电站的电力系统多目标风险调度模型

风储一体化运行是未来风电站的一种发展趋势,与储能和风电分别受系统调度相比较,更有利于提高风电接入电网的利用率。基于一体化电站中电池储能系统的运行特性及风机故障机理,提出考虑含风储一体化电站的电力系统失负荷和弃风风险指标,建立以系统运行风险最小、火电机组煤耗量最少,以及弃风量最少的多目标优化调度模型,以解决系统运行过程中风险、发电成本与风电消纳之间的矛盾。算例验证表明,与传统风储联合运行模式下的调度结果相比,一体化后虽然风险略有增加,但显著提高了系统运行的经济性和风电消纳能力。     

基于混沌遗传算法的槽式光热发电系统多目标优化研究

目前弃风、弃光现象严重,而风光联合并网可以缓解该问题,实现对能源的最大化利用。该文根据光热发电的时移性以及最大消纳量、最小负荷峰谷差和最大化并网效益,构建了多目标优化光热发电与风电联合调度数学模型,并运用混沌遗传算法对整个优化过程进行求解,得到光热发电的最优解。研究结果表明,所提方法使效益增加了48.82万元、峰谷差率降低了10.1%、消纳量增加了22.42%,为光热电站部门制定电网调度方案提供了参考依据。     

计及光伏消纳的光伏电站储能容量优化方法

针对光伏发电弃光现象严重问题,提出了计及光伏消纳的光伏电站储能容量优化方法.该方法对光伏电站全年发电量与厂用电负荷数据进行分析,考虑储能设备的投资成本和运维成本,通过优化计算得到最佳储能容量.仿真算例表明,该方法能有效降低光伏电站的弃光率,具有经济性优势.     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

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。     

基于时空互补特性的多能源源荷协调优化调度

传统的能源利用方式已无法解决高比例可再生能源并网问题。对此,本文利用多种能源之间的时空互补特性,将风、光、水、火与抽水蓄能、高载能负荷协调优化调度,建立以系统运行成本最小、可再生能源消纳最大化和净负荷波动最小为目标的多能源电力系统源荷协调双层调度模型,并采用改进的蝗虫优化算法和粒子群优化算法分别对上、下2层优化调度模型进行求解。通过对比算例中4个调度情景的计算结果,得出所提调度策略能够减小系统净负荷的波动性,提高新能源消纳水平,实现系统的经济运行,验证了该模型和所改进的算法的有效性。     

考虑负荷不确定性条件下的多能发电系统功率预测研究

风力发电和光伏发电的出力不稳定特性给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。基于风、光、水、火、储在不同时间尺度上的互补性特点,以实现系统经济性最优、系统可靠性最好和风光发电量最大为目标,综合考虑系统功率平衡及限制能量浪费等约束条件下,建立了风、光、水、火、储容量优化配置模型。提出了一种高效的子目标函数归一化方法,以实现多目标优化对单目标优化的转化,并利用粒子群算法求解相应的目标函数。最后,实例验证了提出的多能互补系统容量优化配置方法的有效性。此外,还分析了风电、光伏发电功率及负荷需求功率不确定性波动对优化配置结果的影响,验证了所提方法的鲁棒性。     

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。     

基于MPC的柔性负荷与储能系统超短期调控策略*

为解决风机、光伏出力不确定性导致的弃风、弃光问题,提出一种超短期时间尺度内基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的负荷调控策略。通过对柔性可调负荷与储能系统的超短期调控,对风电、光伏不确定性出力进行快速响应,减少风电、光伏大幅骤变时的弃风、弃光。所提出的基于MPC超短期调控策略以风电、光伏纳入比例最高为优化目标,并在考虑系统可靠性与储能系统寿命的基础上增加柔性负荷可调量的约束,以保证用户舒适度。以某工业园区为研究对象,通过推导目标函数以及约束条件的状态方程并应用动态矩阵控制算法对MPC最优目标进行求解。结果表明:与未采用超短期调控方法相比,采用超短期调控策略时可再生能源消纳比例提高了5. 37%,验证了所提出调控策略的有效性。     

含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统协调优化运行研究

针对含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统优化运行问题,建立了电力系统协调优化模型。首先建立光伏发电出力模型,通过Wasserstein距离指标对光伏发电出力的连续概率分布进行最优离散计算,提出基于哈夫曼树的变权值K-means聚类算法对全场景进行聚类分析,得到了光伏发电典型出力场景。引入了考虑蓄电池折旧成本影响的蓄电池简化动力电池模型模型。综合考虑燃料成本、启停成本、排污成本及弃光量,以联合发电系统各供能主体的综合运行成本与弃光量最小为目标,建立了含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统的协调运行优化模型,所提出模型能够最大程度上提高系统对光伏发电的接纳能力以及电力系统运行经济性、可靠性。最后应用提出的模型对一个测试系统进行仿真分析,结果验证了模型的适用性和有效性。     

基于电网消纳能力的新能源发展策略研究

随着新能源大规模开发,新能源消纳问题逐渐突出。在保证太阳能及风电可靠并网发电、电网能够维持安全稳定运行的前提下,不同的网架强弱程度、不同的电源构成以及不同的负荷水平,电网消纳新能源发电的能力也将有所不同。为了综合协调电网电源资源,合理安排新能源的发展规模和建设时序,保障新能源发电的科学发展和有效利用,本文基于电网光伏风电消纳能力,并根据风电发电特性、光伏发电特性及风光互补特性,提出一种探索电网新能源消纳能力最大的方法,为后续新能源并网提出指导性意见,避免大量的弃风弃光现象发生。