计及需求侧响应日前-日内两阶段鲁棒备用优化

为增强电力系统应对不确定性因素的能力,提高电网运行效率,提出一种计及需求侧响应日前—日内两阶段鲁棒备用优化模型。一方面,在模型中协同优化价格型与激励型需求侧响应提高电网运行的灵活性;另一方面,综合考虑风电出力不确定性与电力设备N-k强迫停运,增强电力系统应对不确定性因素的鲁棒性。基于鲁棒模型对系统运行备用进行优化,最小化电网在最恶劣运行场景下的调整成本,保证电网的安全可靠运行,并采用列和约束生成算法对两阶段三层优化问题进行求解。修改的6节点系统与IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,综合考虑多重不确定性因素进行备用优化,可以提升电网应对极端运行场景的能力;同时,需求侧响应的实施可以大大提高电网运行的灵活性。其中,激励型需求侧响应通过直接控制负荷,对于增强电网运行鲁棒性的作用更加明显;而电价型需求侧响应在要求保障负荷供电的场景下更为适用。     

考虑需求响应与风电不确定性的两阶段鲁棒旋转备用容量优化模型

以风电为代表的新能源大规模并网威胁到了传统电力系统的稳定运行,对备用容量的配置也有了新的要求。在新电改和能源需求侧改革的背景下,用户侧的需求响应（demand response,DR）资源在备用容量配置的问题上凭借其灵活性和可操作性越来越得到重视。为此,文章分别从基于价格和激励的需求响应参与备用容量优化角度,提出了以调度成本和备用成本最小为目标函数的两阶段鲁棒优化模型。利用列和约束生成（columa and constraint generation, C&CG）算法将其分解为考虑风电不确定性的日前备用容量优化配置主问题和实时备用电量分配子问题,运用AD算法计算子问题并寻找“最坏点”代入到主问题中进行迭代求解,提高了求解效率。算例结果验证了模型的有效性和正确性,并表明需求响应作为一种灵活的调控资源可以有效促进风电消纳,同时可以降低系统调度成本和备用成本。     

考虑风电不确定性和旋转备用容量配置的综合能源系统鲁棒机会约束优化

风电出力的随机性和波动性给综合能源系统带来极大挑战。为此,提出基于风电不确定性分析和广义储能备用的鲁棒机会约束优化模型。首先,采用拉丁超立方采样和模糊c均值聚类算法对风电出力进行不确定性分析;其次,引入广义储能优化旋转备用容量,以应对风电出力不确定性;然后,以运行成本最低为目标建立将随机规划和鲁棒优化相结合的鲁棒机会约束优化模型,客观处理综合能源系统运行中风电出力的不确定性;最后,经改进的IEEE 39节点电力系统、天然气系统与热网系统组成的综合能源系统验证,该模型能够在保证系统鲁棒性的同时,提高了系统的经济性。     

风电场协同参与的电力系统发电-备用鲁棒优化运行方法

随着风能等波动性新能源发电逐步成为主力电源,完全依靠常规电源来平衡风电出力的不确定性和波动性已难以保证系统的灵活安全运行。提出风电场协同参与发电–备用的鲁棒优化模型及方法以实现高比例新能源电力系统灵活运行。首先,考虑风电场尾流效应,建立了随风机并网状态变化的风电场出力可变不确定集合;基于风机及风场运行特点,提出了结合风机降载运行和快速并网的风电备用模型。进一步,建立了考虑网络约束的风电场与系统协同发电–备用两阶段鲁棒优化模型。然后,采用列约束生成(column constraint generation,C&CG)算法对模型进行求解,给出满足预测场景和不确定场景下系统运行约束的风电场和常规机组的发电–备用调度决策。通过对改进的IEEE RTS-24系统和西北电网的实例分析,证明了风电提供备用的经济可行性,验证了所提模型的有效性。     

考虑风电降载的电力系统鲁棒备用调度模型

风电主动控制可抑制风电出力的波动,有效缓解系统备用压力。文中提出了一种考虑风电降载的电力系统鲁棒备用调度模型,考虑风电场和负荷功率预测误差的不确定性,引入风电降载比定量描述风电备用持有水平,建立风电场备用、旋转备用等鲁棒约束条件,同时根据对偶原理将鲁棒优化模型转化为确定性的数学规划问题,利用线性松弛技术和空间分支定界法寻找模型的全局最优解。最后,采用改进的IEEE 39节点算例验证模型的有效性。     

计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度

大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。     

考虑多重不确定性和备用互济的含风电互联电力系统分散协调调度方法

针对含风电互联电力系统优化运行问题,提出考虑风电预测误差、负荷预测误差,和发电机、联络线故障多重不确定性,支持联络线备用互济决策的安全约束分散协调调度模型和方法。首先综合考虑风速预测误差和风电机组强迫停运,得到风电场出力概率模型;然后通过改进机组停运容量概率表,在考虑机组故障的基础上得到进一步考虑风电和负荷不确定性的备用需求;最后建立考虑多重不确定性和备用互济的安全约束分散协调调度模型,采用随机–鲁棒的优化框架,实现多重不确定性因素在决策过程中的处理,设计双层目标级联分析算法实现对联络线功率和备用互济的分散协调调度。通过对2区78节点和2区236节点进行算例分析,验证所提模型的有效性和互联互备模式的经济性。     

电力及天然气系统中的产消者能量-备用协同优化

为解决产消者在配电网实际优化中存在的灵活性不确定的问题。提出鲁棒虚拟电池模型描述产消者灵活性,并将管理完善的产消者应用于电力天然气系统,提出多种备用资源在分布式多能源系统中的能量-备用协同优化模型。考虑到发电机组提供的备用容量很难满足大规模风电接入和事故导致的调度需求,设计了包含发电机组、储能设备、可中断负荷、产消者的备用计划,并考虑了预测误差和事故情况下备用容量传输能力的限制条件。为保护不同能源系统隐私性,采用改进的分布式交替方向乘子法求解。最后设计24节点电力系统和6节点天然气系统验证所提模型的可行性,尤其验证了高渗透率的产消者能有效提升系统经济性。     

计及风电的电力系统检修备用容量评估及应用

系统的检修备用容量定义为满足系统机组检修而需要设置的容量。为评估风电出力的不确定性以及机组检修需求不确定性对系统检修备用容量评估带来的影响,建立了考虑机组检修需求不确定性和风电场风速相关性的检修备用容量评估模型,同时提出了风电接入后的检修备用容量不足概率这个检修备用容量充裕度指标来评估系统需要设置的检修备用容量。在检修备用容量评估应用方面,提出了包含机组检修需求和风电波动性信息的机组检修概率的概念,对机组的强迫停运率进行修正以用于电力系统随机生产模拟、发电系统、发输电系统充裕度评估以及风险评估等。算例中分析了风电场的相关性和风电装机容量对检修备用容量的影响,得到结论:风电场相关系数越大,系统所需检修备用容量越大;风电装机容量越大,系统所需检修备用容量越小。     

基于可再生能源不确定性的电力系统双侧备用容量优化

在全球能源互联网背景下,以风电为代表的新能源入网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,同时也对备用容量配置提出了更高的要求,为此提出以双侧备用成本期望最小为目标函数的备用容量优化模型。在考虑需求侧响应中的可中断负荷,以及风速预测偏差和负荷预测偏差等不确定性因素的基础上,建立了满足经济性和可靠性要求的备用容量配置原则。并基于蒙特卡罗随机模拟的遗传算法对改进10机测试系统进行了求解,经过算例求解得到考虑需求侧响应的备用容量优化决策的经济性更好。与以往传统的备用容量配置相比,双侧备用容量配置能够在系统整体内实现资源的优化分配,同时也可以提高风电消纳能力,实现电力系统安全性和经济性最优。     

计及V2G备用服务的交易模式

随着电动汽车的普及,电动汽车接入电网(vehicle-to-grid,V2G)备用的引入将不可避免地影响传统备用市场交易模式。从可靠性和经济性角度,对比分析了V2G备用与发电备用的异同,指出了含V2G备用的市场交易特点,并分析了在一定可靠性要求下,未来交易中备用需求、供给与价格间之间的联动关系。以此为基础,提出了以购置成本和风险成本总和最小为目标,以可靠性综合电价作为衡量指标的计及V2G备用服务的备用交易新模式,并基于顺序投标法给出了具体求解方法。该模式综合考虑了电动汽车用户参与备用服务的违约概率和传统发电备用的事故概率,实现了V2G备用与发电备用的联合优化调度,为未来含V2G的备用服务交易模式提供了一种新思路。最后,通过算例验证了所提交易模式的有效性和正确性。     

电力市场中的备用需求和备用调度

确定性方法和概率性方法是 2种不同的确定备用需求容量的方法 ,2种方法相比 ,概率性方法能够更好地反映系统的可靠性 ,确定的备用容量更为合理。在分析概率性方法的基本原理的基础上 ,结合电力市场对几种确定备用需求的概率性方法 ,进一步提出了一种以用户要求作为可靠性风险指标的确定备用容量的方法。对于最优化备用需求所带来的新的策略竞价问题 ,较好的一个方法是对系统中非计划停机采取惩罚 。     

基于备用责任的双边交易式备用市场的设计

介绍了备用市场的两种形式,比较了电力联营式和双边交易式备用市场的特点和优缺点。以有利于我国电力系统由计划运行向市场化运营平稳过渡为原则,提出了基于备用责任的双边交易式备用市场的设计方案。设计了备用责任分摊以及备用调用的原则和方法。     

考虑动态备用需求曲线的电能量-备用耦合出清模型

电力市场中,价格帽等原因会导致缺失收入(missing money)和发电容量充裕度不足等问题。以美国得克萨斯州为代表的备用需求曲线是国外电力市场解决此问题的成熟方法之一,但得克萨斯州的曲线是相对静态的曲线,且备用价格增量推导原理未明确公开。为此,文中通过考虑可再生能源、负荷预测的不确定性,以及不同品种的备用产品,制定动态备用需求曲线。基于电能量-备用耦合现货出清模型,推导了考虑备用需求曲线的现货价格公式,并分析了国外现有机制忽略的备用价格增量高阶项问题,并通过中国华东某省数据进行验证。结果表明,备用需求曲线可以体现稀缺定价,通过备用价格增量动态反映可再生能源、负荷等波动下的系统实时容量充裕度情况。通过稀缺定价机制可以合理提高电厂收入,有利于保障系统充裕度。     

Contingency-Based Zonal Reserve Modeling and Pricing in a Co-Optimized Energy and Reserve Market

Ancillary service markets are a very important part of the standard market design and are under development or implementation on a centralized basis in major U.S. electricity markets. This paper presents the market clearing framework for the co-optimized real-time energy-reserve market that has been developed and implemented in the ISO New England (ISO NE). In this co-optimized market clearing model, reserve products are procured on a zonal basis to satisfy the first and the second contingency protection criteria required by the ISO NE's real-time operations for both the entire area and typical import-constrained areas. The proposed zonal reserve model is derived from simulating each contingency event in the predefined reserve zones. Differing from standard industrial practices, the proposed zonal reserve model recognizes reserve deliverability for nested reserve zones and allocates the zonal total transfer capability between energy and reserves in an economic way. Numerical examples for a two-zone system are presented to demonstrate the validity of this modeling technique.     

微电网发电备用配置优化问题

作为反映微电网发电容量充裕性的重要指标,微电网不可再生分布式发电备用(简称发电备用)配置与微电网运行可靠性与运营经济性密切相关。针对微电网中可再生分布式发电与负荷需求的高度不确定性,将微电网备用分为外部与内部两类备用,前者为大电网参与微电网备用(简称大电网事故支持备用),而后者则包括发电备用、储能、低电价与高赔偿两种可中断负荷。为兼顾微电网运行可靠性与运营经济性,提出微电网发电备用配置优化问题,并从模型建立与求解两个方面对该问题进行较为全面的评述。强调为提高微电网发电备用配置的经济性,需要充分利用微电网各类备用之间的经济互补特性,以量化指标反映微电网各类备用的配置成本与调度风险,并以两者之和最小为目标函数来优化发电备用配置。     

备用服务A-S定价方法研究

在计划管理体制下,发电企业所提供的备用服务是无偿的;在较完善的电力市场机制下,则要通过科学、合理的备用服务定价来调动发电企业提供备用服务的积极性。该文提出一种新的基于备用容量成本和效益评估的备用服务定价方法——备用服务Aumann-Shapley定价法。该方法对电能量和备用服务的共有成本和效益进行基于Aumann- Shapley值的分配,并在此基础上,确定竞争性的电能量市场环境下的备用服务价格,建立计及备用服务Aumann- Shapley价格的电能量市场和备用市场联合优化模型,同时分析了备用服务Aumann-Shapley价格对发电商竞争策略的影响。备用服务的Aumann-Shapley定价方法与我国现行的电力市场模式相适应,并为制定电力市场环境下的辅助服务定价机制提供了一种新思路。     

优化后备保护配合原则的探讨

220 kV及以上系统后备保护的优化配合势在必行。在优化过程中,要充分考虑保护配置情况、系统的运行要求和设备的安全需求,从整定计算的根本目的出发,重新定位传统意义上的后备保护。应以安全并可依赖的保护装置和合理适用的保护定值构建可靠、有选择、灵敏和快速的保护系统。     

市场环境下的备用调度问题研究

市场化导致了传统电力系统垂直管理体制的变化 ,备用容量大小的确定及其调度方法也将随之发生改变。介绍了市场环境下备用容量分类及其大小的确定方式 ,并对单独运行的辅助服务市场及电量、备用联合调度市场进行了较为详尽的阐述。在对现有备用政策进行分析的基础上 ,提出了市场环境下备用调度的可能改进方向     

计及调度一致性的含风电系统备用容量优化分配

针对风电并网后可能造成的备用转移问题,为兼顾市场公平性提出一种备用容量分配优化决策方法。计及风功率及负荷误差并考虑备用的节煤效益和系统网损因素,以折算煤耗和机组煤耗作为综合煤耗,推导并引入机组备用调度一致性约束,构建风电接入后的系统最优备用分配模型。定义备用有效调整率、时段有效调用率和备用预警指标,比较计入备用调度一致性约束前后的系统网损和综合煤耗、火电机组出力调整次数和实际有效率,分析不同风电比例场景下备用安全和算法性能。以IEEE-RTS24系统为算例,验证了所述算法在解决机组间备用转移、减少机组调整次数、提高机组出力调节有效率和保证市场公平性上的有效性,为调度员灵活调度提供了参考。