考虑出力特性的光热参与电力平衡容量研究

太阳能热发电(光热)作为一种清洁能源,由于配置了储热装置,调节性能优异,近年得到大力发展。依据自身经济性,电站设计时储热装置储能时长较长,能够较好搬移所吸收的太阳能,且能跨日,使得光热机组有参加电力平衡能力,可替代常规电源。本文提出一种计算该能力的方法。首先对历史光资源数据统计分析,得到最长连续阴天数等统计特性指标;再考虑不利天气、储热时长及运行调度方式等因素,确定光热电站一定保证率水平下的供热量;引入储热调节因子,计算每一机组的日热量;进而在典型日负荷曲线上,安排光热机组出力过程,确定机组可参与平衡容量。最后通过对青海电网算例计算分析,表明光热电站具有容量效益,此方法可为评估系统装机充裕度提供参考。     

降低火电机组调峰成本的光热电站储热容量配置方法

光热发电是大规模利用太阳能的新兴方式,其储热系统能够调节光热电站的出力特性,进而缓解光热电站并网带来的火电机组调峰问题。合理配置光热电站储热容量,能够有效降低火电机组调峰成本。该文提出一种光热电站储热容量配置方法,在对光热电站运行特性及其对电网调峰影响分析的基础上,综合考虑了火电机组向下调峰成本与储热成本对储热系统容量配置的影响。最后分别基于IEEE 30节点系统以及西北某省电网系统的仿真算例,验证了该文方法的可行性和有效性。     

含多类型电源的电力系统光热发电效益评估方法

光热发电(CSP)在电力系统中发挥的效益与CSP的运行方式、储热时长等密切相关,合理评估CSP效益对CSP的发展具有重要影响。文中提出一种全面评估CSP容量效益、电量效益的等值年费用法,并计及了机组启停、储能电源跨日调节。对含有CSP的系统进行8760 h生产仿真模拟,比较CSP投运前后系统火电装机需求和煤耗的变化,评估CSP的容量效益和电量效益,进而评估CSP的国民经济性。对西北地区实际电网进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。研究结果表明:CSP的国民经济效益与CSP的投资、调峰方式、储热时长和新能源发电规模相关。相较于以光热发电量最大为目标的CSP不参与调峰运行,CSP参与调峰运行时其国民经济性更优。     

计及置信容量的光热电站储热容量优化配置

为探索光热电站的容量价值,文中基于光热电站的容量置信度和度电成本,提出一种光热电站集热面积和储热容量优化方法。文中建立光热电站发电效率模型和经济性模型,基于序贯蒙特卡洛方法计算发电系统可靠性,使用粒子群算法计算光热电站置信容量,研究太阳倍数和储热时长分别对光热电站容量置信度和度电成本的影响;并以容量置信度和度电成本作为优化目标,使用加权理想点法建立目标优化函数、熵权法确定指标权重值,对太阳倍数和储热时长进行优化。以西北某地区光热规划为例,使用该地区实际太阳辐照资源数据建立模型,发现随着太阳倍数和储热时长的增加,容量置信度单调递增,而度电成本呈先降后升的趋势,可优化得到约束条件下最佳太阳倍数和储热时长。     

含储热光热电站的电网调度模型与并网效益分析

含储热的光热发电系统是近年来太阳能利用的一种新的发展方向。其优势体现在:借助大容量的储热装置,该系统能够平移所吸收的光热能,具有良好的可调度性;同时其中的汽轮机组具有良好的可控性。从含储热的光热电站的运行机理入手,经过抽象和简化,得到了面向电网调度的光热电站模型。该模型刻画了光热电站中的能量流及其主要运行约束,适用于电网调度。在传统安全约束机组组合模型基础上,提出了含光热电站的电网调度模型。对算例系统进行了电网调度仿真,分析了在完全接纳光热发电的前提下,光热电站并网在发电成本、可再生能源接纳和提高汇集输电线路利用率等方面的可观效益。     

含大规模储热的光热电站—风电联合系统多日自调度方法

含储热的光热电站具有良好的可调度性,其可调度能力与实时光照功率和储热装置内存储的能量有关。当光热电站与风电组成联合系统发电时,光热电站可以削减风电的不确定性,但由于风、光功率情况在不同调度日间具有波动性,因此联合系统需要的光热电站的可调度能力和光热电站的实际可调度能力每天均不相同。文中建立了基于场景方法的光热电站与风电联合系统的多日随机调度模型。该模型充分考虑多日风、光功率预测的不确定性,进行联合系统日前自调度。最后,通过算例分析,讨论了不同预测时间尺度、储能参数取值对自调度结果的影响。     

含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度方法

含储热和电加热的光热电站的出力具有良好的灵活性和可调度性,能够有效提升电力系统调节水平和新能源消纳能力。首先,基于光热电站运行机理,建立含储热及电加热的光热电站运行模型,描述光热电站的能量转换特性及运行约束。进而,以系统运行成本最优为目标,计及系统各项运行约束,建立含大规模风电及光热电站的电力系统优化调度模型,并利用优化软件CPLEX求解模型。该模型综合考虑光热电站提供备用容量能力、系统运行稳定性及整体经济性,从而确定最优日前调度策略。最后,通过IEEE 39节点系统算例仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

含光热电站接入的多源联合系统模型预测控制方法

光热电站具有良好的可调节特性,能够弥补常规机组调节能力不足,促进风电、光伏消纳。然而,光热电站的可调节能力受到太阳能直射辐射情况以及蓄热装置初始蓄热量的影响,增加了光热电站接入下多源联合系统协调优化难度。为此,提出了含光热电站接入的多源联合系统模型预测控制方法。首先,建立了光热电站功率调节特性、能量储存运行特性的数学模型;在此基础上,基于多源联合机组组合滚动优化及反馈校正的模型预测控制MPC思路,提出了含光热电站接入的多源联合系统滚动优化模型及相应的优化方法,进而得到含光热电站接入的多源联合系统优化控制方案;最后,以某含光热电站接入的新能源送端电网为例进行仿真计算,仿真结果验证了所提方法在挖掘光热电站有功调节能力、促进风光电消纳方面的有效性。     

计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略

为解决西北地区冬季供热期热电联产机组以热定电运行模式下系统风电消纳能力不足的问题,提出了计及含储热光热电站与电锅炉联合运行的供热期弃风消纳策略。该策略通过考虑电锅炉与光热电站联合运行,在利用光热电站的储热系统实现热能的存储与时移利用的同时,由光热电站与电锅炉、热电联产机组一同提供系统热负荷,以此提高热电联产机组的调峰能力,进而促进系统风电消纳。基于IEEE-30节点系统以及甘肃河西电网的算例仿真对所提策略进行来的验证,结果表明:所提弃风消纳策略能够在促进系统风电消纳的同时,提高光热电站对太阳能热的利用率,并降低系统总成本。研究结果可为西北地区冬季供热期热电联合调度提供参考。     

陕西电网抽水蓄能电站效益评估

对陕西电网建设抽水蓄能电站的效益进行了全面评估,研究了抽水蓄能电站的容量效益、电量效益、新能源消纳、年费用等指标。提出一种基于等可靠性的抽水蓄能电站容量效益评估方法,考虑了多种抽水蓄能电站的运行方式,采用基于数学优化的生产模拟仿真程序,以周为尺度,计算全年8 760h的系统运行状态,计及了机组启停、水电跨日调节、抽蓄跨日调节、光热电站的跨日调节等因素。测算了陕西电网抽水蓄能电站在降低煤耗和新能源弃电方面的作用。研究结果表明,2025年陕西电网以建设1200MW抽水蓄能电站为宜。     

独立模式下微网多能存储系统优化配置

针对能源互联网的重要组成部分——综合能源微网,构建了独立模式下的综合能源微网多能存储系统优化配置模型,提出了包含储电和储热系统的额定功率、容量的配置方法。其中,储电系统模型计及供暖期与非供暖期蓄电池寿命的估算。模型以经济性作为指标,考虑热电联产机组的热电耦合相关约束,包括热—电平衡、机组爬坡、储能系统以及自给自足概率等,采用基于机组出力和储能系统功率分配策略的细菌群体趋药性算法模型进行求解。并探讨了加装储能系统的热电联产机组的运行特性。结果表明,提出的多能存储系统配置方法在供暖期和非供暖期均具有显著经济和环境效益,并促进了风电消纳。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

考虑源荷协调的含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略

为提高电力系统风电消纳能力,结合源荷两侧的可调节资源,提出含储热光热电站和风电系统的日前-日内调度策略。首先,根据含储热光热电站能量时移特性以及居民用电负荷响应时间长的特点,结合价格型需求响应,以系统运行成本以及日前弃风量最小为目标,构建日前调度模型;其次,根据考虑含储热光热电站的灵活调节能力以及高载能负荷响应时间短的特点,结合日前调度计划与日内风电预测,以系统日内调节成本与日内弃风量最小为目标,构建日内调度模型。算例结果表明：本文所提调度策略能够充分利用现有源荷两侧可调节资源及其特点,在促进系统风电消纳的同时,降低了系统成本。     

考虑光热发电的集中充电站有序充电决策

光热发电（concentrating solar power, CSP）作为一种重要的可再生能源发电技术, 通过聚光集热器、储热设备和汽轮机组等设备发电。相比光伏发电, CSP利用储热设备（thermal storage system, TSS）实现了类似传统燃汽轮机的调节性能好、爬坡能力强等出力特性, 并可在夜间或无光照时段持续放热发电。因此, 考虑CSP可为集中充电站提供可控、持续、稳定出力和良好的辅助服务, 利用其与集中充电站联合运行, 提出了考虑CSP的集中充电站有序充电策略, 构建了以集中充电站日购电成本和向电网缴纳的系统负荷波动惩罚费用综合最优为目标的有序充电模型。算例表明, 考虑CSP的集中充电站有序充电策略可有效降低购电成本和平抑系统负荷波动。此外, 对比分析了光伏发电和CSP对运行结果的影响, 对不同储热设备容量配置下的运行结果作了比较分析。     

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明：在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。     

考虑启动热量约束的光热机组优化运行模型

光热发电系统能够有效应对光照资源的随机性与间歇性,为大规模可再生能源开发提供了新途径。针对已有模型未计及机组启动约束,导致运行计划不可行的问题,文中详细分析了光热机组启动中的热量累积过程,建立了考虑启动热量约束的运行模型,更精细地刻画了机组运行特性,并基于上述模型开展了光热机组运行优化研究。以改编的IEEE-RTS79为例进行了算例分析,结果表明所提出的模型正确有效,能避免机组启动方案不可行的问题。同时,通过灵敏度分析进一步说明了光热发电作为一种可再生能源降低系统生产成本、促进风电等其他形式可再生能源电力消纳的效益和影响因素。     

基于故障模式分析的抽水蓄能电站事故备用效益评估

提出了一种定量计算抽水蓄能电站事故备用效益的故障模式分析法,通过分析故障后各类电源的事故反应过程,采用经济评价中的等效替代法和有无对比分析法,建立抽水蓄能电站的事故备用效益评估模型。该模型考虑了故障时刻系统以及在运机组的相互影响,以系统运行的整体经济性和可靠性为目标,同时兼顾了能源消耗、污染物排放等方面。应用该方法对某省抽水蓄能电站事故备用效益进行了实例计算,结果表明所述模型和方法的有效性与实用性。     

基于成本最优的含储热光热电站与火电机组联合出力日前调度

含储热光热发电的优势体现为良好的出力可控性和可调度性,合理调度光热发电能够有效降低系统运行成本。以成本最优为目标,从光热电站的光电转换特性分析角度出发,在计及各项运行约束的基础上,提出含储热光热电站与火电机组联合出力调度策略。该策略综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本以及电网安全运行约束等因素,从而确定光热电站在既定储热容量下的最优出力调度策略。基于遗传算法,通过IEEE 30节点算例验证了所提方法的可行性与有效性。