计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

计及不确定性的多类型发电机组联合调度优化模型

为了促进可再生能源并网,解决可再生能源机组在内的多类型发电机组联合优化调度问题,引入全额收购可再生能源发电,由火电机组提供备用、允许适度弃风,由火电机组提供备用以及水火机组联合提供备用的可再生能源发电三种不同方案。首先构建了涵盖风、光伏、水力机组的可再生能源机组发电处理模型;再结合设定的三种方案组建了多类型发电机组节能调度优化模型;最后,基于基础数据,得出该节能调度优化模型的发电系统总煤耗、备用煤耗、系统发电成本、启停成本、弃风量及弃水量等关键指标的优化效果,对多类型发电机组联合调度优化具有一定的指导意义。     

风光储提高电力系统灵活性的机组组合模型研究

随着电力系统变化性和不确定性增加,电力系统需要更多的应变和响应能力即灵活性来保证电力系统安全稳定运行。对于含高比例可再生能源的风光储混合发电系统,仅考虑常规机组的灵活性将难以有效处理电力系统的不确定性。为此考虑风电、光伏和储能协助常规机组提供柔性爬坡容量,用场景法描述负荷、风电和光伏的不确定性,并将风光储提供柔性爬坡容量整合到随机日前机组组合模型中。算例仿真分析结果表明,该模型减轻了常规机组爬坡压力,提高了系统的运行灵活性。     

节能调度环境下风、火电联合运行优化模型及其应用

为解决传统的风、火电联合运行模型不能克服风电并网导致机组启停成本过高的问题,以节能发电调度为背景,以火电机组发电燃煤成本、启停成本最小化为目标,构建了风、火电联合运行优化模型。算例分析结果表明,该模型能有效地吸纳弃风,提高了风电并网量、降低了高耗能燃煤机组的调用,具有显著的环境和经济效益。     

低碳经济下含风储联合电力系统优化调度

从低碳经济角度建立了含高渗透率风电的风储联合电力系统优化调度模型。该模型以系统综合运行成本最小为目标,合理评估了常规火电机组运行成本、风电运行成本、储能运行成本及环境成本,并结合电池储能可变寿命特征,综合考虑了放电深度对储能运行成本的影响。以改进的IEEE RTS-96系统及某风电场历史出力数据为例,对含风储联合电力系统优化调度予以研究,结果表明大规模风储并网对电力系统低碳化、清洁化具有积极影响,含风储联合电力系统的优化调度与风电出力特性、风电并网渗透率等因素密切相关。     

区域多能源电网可再生能源发电容量规划及投资收益优化模型

针对地区型多种能源形式接入的区域电网,研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他多能源形式协调优化及可再生能源发电设备运行效益问题。以高比例风力发电、光伏发电、固体蓄热式电锅炉、电制天然气、燃气储能、热力储能系统构成的区域多能源系统模型研究为基础,提出基于不同调度时间尺度的区域可再生能源发电容量规划和投资效益优化模型。首先,研究区域电网内多能源供能、传输和负荷设备的能源供给和消耗特性,建立基于高比例可再生能源发电不确定性的多能源电网功率平衡模型;其次,研究大规模可再生能源不确定性、动态电价响应、系统运行状态的约束模型,建立区域可再生能源容量配置与收益多目标优化模型及其求解方法;最后,利用东北某地区多能源电网实际运行数据,建立可再生能源发电容量规划及投资收益优化仿真模型。仿真结果表明,文章所建立的可再生能源容量和效益优化模型,能够在保证较高投资效益的前提下,实现较小的可再生能源容量配置。     

考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度

为了解决可再生能源大规模并网而引起的电力系统调峰难度增大的问题,根据调峰补偿和分摊,提出一种考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度模型。针对多能源耦合系统复杂问题的求解,文中采用分层调度的思想,上层以净负荷波动最小为目标,考虑梯级水电站约束,建立梯级水光互补优化调度模型,并借助帝王蝶优化算法对模型进行求解;下层根据上层的调度结果以系统总调峰成本最小为目标,建立考虑火电深度调峰煤耗特性的经济调度模型,并通过MATPOWER中的MOST工具包以及CPLEX求解。以改进的IEEE 30节点系统进行仿真,结果表明,所提模型能有效提升系统运行经济性与稳定性。     

考虑预测误差的综合能源系统优化调度模型

研究综合能源系统优化调度,实现预测误差下的经济可靠运行。分析综合能源系统的结构和负荷特性;在考虑风光负荷预测误差的条件下,建立基于风电、光伏发电、柴油发电及储能系统运行成本的优化调度模型;采用改进粒子群算法进行算例求解。经验证,优化储能系统和柴油发电调度模型,使系统既能较好地平抑风光负荷的波动性,又能实现最优经济运行。     

低碳背景下的电力系统多时间尺度联合优化调度

随着小火电关停以及大规模可再生能源的接入,机组整体启停速度下降且运行不确定性增强,传统的日前与实时两级调度模式下,电网在极端环境下失负荷以及弃风、弃光风险较高。为解决这一问题,提出电能与备用多时间尺度联合优化调度方法,在日前计划基础上,补充设计了周前和日内调度计划,周前计划用于解决极端情况下,大机组启动时间不充裕问题;日内计划用于应对风电等可再生能源的随机性与波动性。并且在联合调度模型中考虑了需求侧响应因素,提升电力系统整体调节能力。最后,通过IEEE-RTS 39节点系统验证了所提方法的有效性。     

可再生能源与热电联合响应的区域多能源电网集群运行优化模型

针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。     

利用回热抽汽控制参与风电系统调频方法研究

随着风力发电在电力系统中发电比例的提升,风速的波动性所带来的风功率的随机波动性给电力系统调频带来了新的挑战,在不增加系统装机容量的前提下,如何提高现有火电机组的调频能力应对大规模风电并网具有较重要的意义。本文通过对再热式汽轮机的并网运行进行了仿真研究,证明了汽轮机在带负荷运行中,回热系统的抽汽量变化会影响汽轮机的功率,回热系统的抽汽效应对汽轮机频率调节有显著影响。并且,本文还重点讨论了低风速风电功率欠发时,火电机组处于高负荷运行工况下,回热系统抽汽效应对汽轮机频率调节的影响。因此,在高渗透率风电的电网系统中,通过调整回热抽汽量是一种能够提高汽轮机调峰调频出力的可行方法。     

计及风、光消纳的风电-光伏-光热互补发电二层优化调度

以风电、光伏、光热构成新能源互补发电模式,计及风、光资源消纳,建立将高载能负荷作为可调度资源参与新能源互补发电系统的二层优化调度模型,采用NSGA-Ⅱ和二进制粒子群算法求解模型。上层优化模型以互补系统输出功率波动最小和并网效益最大为优化指标确定各机组的出力,并且计算出弃风弃光量。在此基础上,下层优化模型针对上层优化模型造成的弃风弃光量,选取能够有效消纳风、光的高载能负荷参与电网调度。最后,以甘肃地区实际数据为例,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,光热电站的参与增加了44.3%的经济效益,减小了65.8%的输出功率波动,高载能负荷的参与减小了86.3%的弃风弃光量。     

考虑光热电站调节特性的可再生能源系统优化调度北大核心CSCD

风电的随机性与波动性导致电力系统供应侧可调度性降低,因而弃风限电现象严重。文章基于光热电站的调节特性,提出含光热电站和抽水蓄能的全可再生能源系统优化调度模型,实现负荷全部由可再生能源供电的调度模式。模型以系统运行总成本最低为目标,综合考虑风电预测的不确定性和各发电单元出力约束,应用CPLEX进行求解。最后,仿真算例验证了模型能够促进电力系统清洁低碳发展,同时提高了风电消纳。     

水电主导的省级多能互补调度系统关键技术及应用

随着西南地区水电和新能源电站规模的不断增大,开发实用的高比例可再生能源电网发电调度决策系统具有很强的迫切性和现实性。为此,以云南电网为依托,设计开发了多能源电网互补优化调度系统,构建了分层协同的总体技术架构,开发了覆盖新能源预测、径流预测、中长期运行方式优化、短期发电计划编制等全过程发电调度业务功能,集成了多尺度风光水互补优化调度模型与方法。实际应用结果表明,该系统可有效提升水电主导的多能源电网发电调度精细化、自动化、实用化水平。     

考虑需求侧响应的风电并网系统旋转备用优化

随着新能源的快速发展,风电并网的规模逐渐扩大,由于风电出力的不确定性,风电消纳已成为新能源发展的主要挑战。考虑常规机组同时参与主辅市场,并融入需求侧资源可中断负荷及用电激励参与辅助服务市场,建立源荷协调的双层优化模型。上层模型以发电成本和弃风成本最小为优化目标,确定常规机组出力和风电计划出力;在上层优化结果基础上,下层针对常规机组调峰能力不足导致的弃风和失负荷情况,考虑用电激励和可中断负荷为备用资源,建立以发电侧旋转备用成本、用电激励成本、可中断负荷成本及失负荷损失和弃风损失的条件价值风险最小为目标的优化模型,得到旋转备用容量优化购买量。以修正的IEEE 6机30节点系统进行算例研究,仿真结果表明所建模型能有效提高系统经济性及风电消纳水平。     

考虑相关性的含风电电力系统日前灵活性调度方法

含风电电力系统的传统调度侧重于时段内功率平衡,而忽略了相邻调度时段间的功率波动,因此造成大量弃风,文章针对该问题提出了灵活性调度方法。首先,将风电场依据相关性分组,采用通用生成函数方法建立由风源风速预测信息到每组风电场总出力的爬坡状态概率分布,结合由预测序列建立的负荷爬坡概率分布得到系统净负荷爬坡概率,引入风险价值理论得到系统上下灵活性需求;其次,根据所建立的常规机组和抽水蓄能电站灵活性调节模型,以运行成本与灵活性服务费用之和最小为目标,考虑灵活性需求约束与网络安全约束,提出了一种含风电电力系统灵活性优化调度模型;最后,通过改造的IEEE-118测试系统验证了文章所提出方法的正确性与有效性。     

基于NCPSO的微网群优化调度策略研究

传统的粒子群优化（PSO）算法因在微网优化中不易达到全局最优而导致微网运行成本过高,该文采用小生境混沌粒子群优化（NCPSO）算法对混合微网群的运行策略进行协同优化,以实现区域微网经济性最优、环境治理成本最低、风光等可再生能源利用率高等目的。根据所提出的调度策略,建立的优化调度模型包括动态电价下的负荷模型、经济收益模型以及成本模型等,使用NCPSO算法得到多微网在一个周期内的最佳运行状态,实现微网群系统综合能源的互动调控、空间互补。通过分析微网群的功率交互动态、可控能源的发电以及储能电池的荷电状态等,验证微网群的电力负荷响应动态电价,表明了NCPSO算法优化微网群运行的优越性、有效性。     

基于分支限界法的火电机组负荷分配研究

针对大规模新能源并网调峰问题,提出不同调峰阶段火电机组负荷分配方法：分析火电机组调峰能力、调峰成本及二者之间的关系;以总煤耗成本、机组启停成本之和最小为目标,建立不同调峰阶段火电机组负荷分配优化模型;根据火电机组爬坡率、滑坡率,提出参与负荷分配机组的组合策略,并使用分支限界法对负荷分配优化模型求解。算例表明,随着火电机组调峰深度的增加,机组煤耗成本和启停成本减少,深度调峰运行下附加煤耗成本和机组损耗成本增加。     

面向光伏消纳的“大机小网”系统两阶段优化调度

文章提出了考虑需求响应和海蓄机组的"大机小网"系统两阶段优化调度方法,解决了大规模光伏并网的消纳问题。该方法在日前调度阶段利用火电运行成本、光伏未消纳量和负荷补偿成本建立综合目标函数,并考虑需求侧响应相关约束,得到经济性最优的日前调度值;在日内调度阶段引入随机模型预测控制,通过海蓄机组平衡光伏波动剧烈场景下的日前预测误差。通过算例分析,该方案减小了弃光量,完成了"大机小网"下的经济优化调度。     

基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础，没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇，建立电量消纳优先次序，以充分体现各电源的价值；然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数，分别考虑各电源簇的运行约束，建立电力系统中长期电力电量平衡模型，并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中，模型外层为电源多目标优化配置，采用多目标规划-几何模型（MODM-GMM）算法求解；模型内层为电源发电能力计算，采用逐步优化-增量动态规划（POA-SIDP）算法求解。最后，将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性，并有效利用系统内的可再生能源，促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。