考虑需求响应和含储火电参与深度调峰的电力系统随机优化调度

随着“双碳”目标下我国能源结构的调整,可再生能源的大规模并网发电对系统运行灵活性提出了更高的要求,调峰能力不足,严重影响了系统运行的环保性和经济性。基于此,构建了考虑需求响应和含储火电参与深度调峰的随机优化调度模型。在需求侧引入价格响应增强用户参与负荷调节的主动性,以优化调整次日的负荷曲线,降低峰谷差。在火电侧配置储能,辅助火电机组进入深度调峰状态运行,以提升火电机组的调峰能力。同时考虑风光出力误差,构建基于机会约束条件的系统备用约束,采用随机模拟确定性转化方法。最后以可再生能源弃电率和系统运行成本最小两目标函数进行优化求解。仿真结果表明：所提方法有效提升了系统调峰能力,较常规调度方式而言,可再生能源的消纳率提高了4.27%,系统运行成本减少了5.37%。     

考虑需求响应资源和储能容量价值的新型电力系统电源规划方法

高比例可再生能源的接入对电力系统容量充裕性带来了新的挑战，系统必须具备充足的置信容量应对可再生能源的出力波动性和随机性.由于储能置信容量与电源规划结果的非线性关系，传统电源规划方法难以准确计算储能置信容量并建立系统置信容量充裕度约束.通过综合考虑火电、可再生能源、储能以及需求侧响应建立了电源规划模型，内嵌全年8 760时段生产运行模拟以确保系统具有充足灵活性，同时改进容量充裕性约束以考虑需求响应资源和储能的容量价值.针对储能置信容量的非线性问题，设计了迭代算法进行求解，并用某区域电力系统验证了模型的有效性.结果表明，高比例可再生能源系统中，影响系统成本的主要因素是灵活性约束，引入少量需求侧响应资源可大幅降低系统成本，为未来高比例可再生资源电力系统规划问题提供了新的思路.     

含光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置

含可再生能源的微网已成为能源领域重要的发展趋势，在此背景下，针对热电联产微网中储能优化配置的不足，构建了含有光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置模型。上层模型以极小化光热电站日投资成本和热电联产微网日运行成本为优化目标，下层以极小化热电联产微网日运行成本为优化目标。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件将双层模型转化为单层模型。算例证明了基于光热电站的储热系统提升了微网的经济性以及微网消纳可再生能源的能力，并分析了光热电站的储热容量和储热成本对热电联产微网投资成本和运行成本的影响，同时验证了所提双层规划模型的有效性。     

新能源发电接入下储能系统双层优化模型

针对风力发电、光伏发电等可再生分布式电源接入电网带来的网损增加、电能质量降低等问题,提出了一种风光接入下储能系统的双层优化模型.综合考虑储能规划和运行两个方面的耦合效应,上层模型考虑储能规划,以储能配置的位置和容量为决策变量,以储能系统规划成本为目标函数,下层考虑储能系统运行时电网的经济性和稳定性,以储能系统每一时刻（时间刻度为1 h）的出力为决策变量,以电网脆弱性、有功网损、购电成本为目标函数.采用改进鲸鱼算法与YALMIP+CPLEX联合方法在MATLAB中进行求解,选取改进后的IEEE33节点系统进行仿真验证,结果验证了所提模型的合理性,对比不同的场景与结果得到储能的最优配置方案与运行策略.     

基于典型运行场景聚类的电力系统灵活性评估方法

以风光水为代表的可再生能源电源会增加电力系统的不确定性.为了保证高比例可再生能源电力系统的灵活运行,提出一种典型运行场景电力系统灵活性评估方法.利用改进的K-means算法,将新能源和负荷的运行场景进行聚类组合得到典型运行场景.从区域内供需平衡、区域内潮流分布和区域间输电能力3个角度提出灵活性评估指标;计算每种典型场景的灵活性评估指标,并根据每种场景的出现概率计算得到综合评估指标以评估系统的整体灵活性.最后,基于南方某地区实际新能源和负荷历史数据在改进的IEEE 39节点系统上进行电力系统灵活性评估.结果表明,该聚类方法和灵活性指标可以有效反映电力系统的灵活性.     

计及风电和电动汽车的安全约束机组组合模型

面对风电和电动汽车大规模接入对电网的安全经济运行带来的挑战,文中以运行成本最小、污染物排放最低为目标,建立了风电-电动汽车协同调度的多目标安全约束机组组合模型(SCUC).将可充放电的电动汽车作为可优化调度单元,建立虚拟电价策略,以充电成本最小为目标来制定合理的充放电计划;使用模糊机会约束规划来描述风电的间歇性和不确定性,通过电动汽车充放电平抑风电波动,降低机组出力调整的频率,提高了电网安全运行的经济性.仿真结果表明,该模型可以很好地利用各因素之间的互补性,提高风电利用率,实现更好的经济、环境效益.     

含电转气技术的电气耦合系统优化运行

在低碳经济背景下,风电、光伏的快速发展促进了电力工业低碳化的发展进程,但弃风、弃光问题愈发严重。电转气(P2G)技术的出现为解决可再生能源消纳问题提供了新思路。考虑减少碳排放和消纳弃风,提出一种含P2G与燃气轮机双向耦合的电-气-电能源循环的电气耦合系统低碳经济优化运行模型。模型以经济成本和碳交易成本之和最小为优化目标,并考虑了弃风惩罚成本以及P2G实现能源转换过程中的经济效益和环境效益,协调经济性与低碳性的同时实现了多目标问题的单目标化。通过对包含电转气和不含电转气两种场景下的系统进行算例分析,验证了优化模型的有效性和优越性。     

灵活性负荷参与电网调度的经济优化运行

在“碳达峰、碳中和”的背景下,大规模新能源并网使系统出现了调峰压力大、新能源消纳难等问题。随着灵活性负荷占比的不断增大,根据灵活性负荷的不同特性,针对系统面临的问题提出了“源-网-荷-储”相协调的双层优化运行模型。首先,基于分时电价策略引导用户用电行为,建立提升源荷双方综合满意度以及净负荷波动最小的上层多目标模型,利用粒子群算法对上层模型进行求解得到优化后的负荷需求响应并带入下层模型中。其次,根据源荷双方的供需关系,确定参与调度灵活负荷的运行方式,构建以系统调度运行成本最小为目标的下层模型,并采用Cplex求解器求解。最后,以某地区实际系统为例,结果表明了灵活性负荷参与电网调度可缓解电网调峰压力,提高了可再生能源消纳能力,并验证了本文所提模型的有效性。     

可再生能源双层结构模型的实例应用及灵敏度分析

基于PM_(10)、NO_x、SO_2等污染物排放量和可再生清洁能源投入运行系统成本的梯度决策关系现状,建立了一种可再生能源双层结构模型(REBLOM),并应用于北京市朝阳区电力系统规划。优化结果有:①REBLOM模型优化出不同规划期内区域电力系统发电量及扩容量的规划结果,如可再生能源在四个规划期内发电总量分别为2 066.47、3 553.95、3 958.78、4 138.78 GW·h,扩容量分别为0.44、0.13、0.05、0.02 GW,且当系统满意度为0.928时,朝阳区电力系统成本和污染物排放量在整个规划期内总量分别1.58×10~(10)元和25 000.74 t;②根据朝阳区"高精尖"经济结构模式,利用REBLOM模型优化不同水平的可再生能源利用量,结果表明太阳能、风能和水能在低、中和高水平下投入运行量分别为3 800、4 500、4 900、400、535、780、800、920、1 025 TJ,PM_(10)、NO_x、SO_2等污染物排放量为28 700、27 300、26 900 t;③通过REBLOM模型与REBLOM~U模型和REBLOML模型对比分析,REBLOM模型具有协调污染物排放量和可再生能源系统成本的梯度决策关系,有效地为决策者提供合理的污染物控制措施和规划方案。     

可再生能源的双层结构模型的实例应用及灵敏度分析

基于PM_(10)、NO_x、SO_2等污染物排放量和可再生清洁能源投入运行系统成本的梯度决策关系现状,建立了一种可再生能源双层结构模型(REBLOM),并应用于北京市朝阳区电力系统规划。优化结果有:①REBLOM模型优化出不同规划期内区域电力系统发电量及扩容量的规划结果,如可再生能源在四个规划期内发电总量分别为2 066.47、3 553.95、3 958.78、4 138.78 GW·h,扩容量分别为0.44、0.13、0.05、0.02 GW,且当系统满意度为0.928时,朝阳区电力系统成本和污染物排放量在整个规划期内总量分别1.58×10~(10)元和25 000.74 t;②根据朝阳区"高精尖"经济结构模式,利用REBLOM模型优化不同水平的可再生能源利用量,结果表明太阳能、风能和水能在低、中和高水平下投入运行量分别为3 800、4 500、4 900、400、535、780、800、920、1 025 TJ,PM_(10)、NO_x、SO_2等污染物排放量为28 700、27 300、26 900 t;③通过REBLOM模型与REBLOM~U模型和REBLOML模型对比分析,REBLOM模型具有协调污染物排放量和可再生能源系统成本的梯度决策关系,有效地为决策者提供合理的污染物控制措施和规划方案。     

考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。     

考虑风电出力偏差和调度经济性的风电接纳水平优化

采用威布尔风速分布模型,给出风电出力偏差期望值,并分析风电出力偏差给常规机组和风电并网运行的经济性带来的影响.在此基础上,建立综合考虑常规机组发电成本与风电场运行经济性的多目标经济调度模型,采用多目标粒子群优化算法,以风电出力预测值作为基准来定量优化与评估风电接纳水平.算例表明,该模型能够平衡常规机组与风电场运行的经济性,从经济性角度评估系统接纳风电的能力并为电网调度和风电场运行与规划提供一种依据.     

考虑经济性与传输安全裕度的微网风电最佳接纳水平

为定量分析风电接入带来的效益兼顾提高系统的安全性,以系统运行成本最小为主目标,以线路传输安全裕度最大为辅目标,建立微网风电接纳水平多目标优化模型,并采用扩展ε约束法对模型进行求解. 实例分析结果表明,所提出的方法可以为微网风电优化提供参考,同时进一步说明储能设备用于提高系统接纳可再生能源的有效性.     

考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。     

含混合储能的风光储系统容量优化配置

由于可再生能源的不断发展,电网对各种能源存储技术的需求日益增长,通过提出一种利用废弃矿区建立含重力储能的混合储能系统解决新能源消纳的问题。以年均系统成本最小化为目标建立微电网容量优化配置模型,通过分析含风力发电机、光伏组件、蓄电池和重力储能装置的微电网各发电单元特性,并采用改进粒子群优化算法对该模型进行优化求解。算例结果表明,该模型提高了系统的经济性,系统负荷缺电率等可靠性指标也得到了明显提升。     

基于MESSAGE模型的省级可再生能源规划方法

科学可行的规划是实现我国可再生能源发展战略的重要保证,为省级政府提供一种实用的可再生能源综合规划工具是本研究目的所在.该文对国内外可再生能源规划方法进行了比较研究,提出以MESSAGE模型耦合能源需求MAED模型为基础的可再生能源综合规划方法.以四川省为案例的实证研究表明,该方法综合考虑资源禀赋,经济成本和污染物排放多重约束,并且能够仿真激励政策的收益和成本,从而制定出与当地资源条件、经济发展、环境治理目标相容的可再生能源发展规划和配套的政策措施.这种以MESSAGE模型为基础的省级规划方法可以作为我国省级可再生能源规划的通用工具加以推广.     

可再生能源发电对配电系统安全的影响及对策

 可再生能源发电出力所具有的随机性、波动性给配电系统的安全、稳定运行带来严峻影响。为了保障可再生能源发电并网的安全、稳定,分析了以可再生能源发电为主的分布式电源并网对配电系统安全运行产生的功率传输、电能质量、频率稳定、孤岛效应、保护控制及规划设计等方面的问题。针对涉及的问题,分别从制定全面规范的并网导则与标准,可再生能源发电出力稳定性与可调控水平的提升,优化配电系统网络结构,制定协调的保护与控制策略,研究源、网、荷协调规划方法等5 个方面给出了相应解决建议。对面向可再生能源并网的源、网、荷协调规划理念与方法进行了深入探讨,并对规划模型的研究重点与难点进行了分析。     

考虑负荷聚合商的源荷双侧合作协同运行策略

为应对可再生能源出力间歇性对电能供需实时平衡带来的挑战,利用供给侧与需求侧相互配合的运营模式,进而提出考虑负荷聚合商参与的源荷合作博弈优化模型。首先,构建考虑负荷聚合商的源荷合作运行基本框架,以解决源侧可再生能源出力波动性带来的电能供需供应难题。其次,计及源侧发电成本、弃风成本,荷侧需求响应成本,构建源荷双侧支付函数模型;并以源荷合作运行总成本最低为目标函数,以保证各参与主体的运行经济性。再次,基于Shapley值分配法,提出合作运行联盟内源荷双侧的成本分配策略,从而保证合作运行联盟的稳定性。最后利用算例仿真验证所提源荷合作运行策略的可行性与有效性。结果表明：所提策略可减小负荷峰谷差、减少火电机组出力、提高可再生能源消纳量、降低源荷双侧运行成本,对系统的经济环境效益具有积极作用。     

考虑供需互动的含分布式电源配电网网架规划

通过分析供应侧电源出力特性和需求侧负荷响应特性,搭建了考虑DG主动管理和需求侧管理的配电网网架双层规划模型。上层以年初始投资成本最小化为目标函数,考虑了网络辐射状连通性约束;下层以综合运行成本最小化为目标函数,考虑了网络潮流、安全运行等约束。上下层模型分别采用Prim最小生成树算法及二阶锥规划法进行求解。最后结合某地区29节点配电网进行仿真验证,结果表明,该模型能有效促进DG消纳,提升含DG配电网规划的经济性。     

基于移动储能车的电网运行灵活性提升策略

提出了一种市场电价驱动的独立运营商移动储能车调度方案,旨在提升电网应对可再生能源的运行灵活性。首先,简述节点边际电价与不确定性边际价格的计算方法,构建考虑交通约束和备用约束的储能车调度模型。其次,接着构建电网与独立储能车运营商的主-从博弈模型,通过电价信号的计算与发布来协调博弈双方共同提高电网运行灵活性。最后,提出一种迭代算法来求解提出的博弈模型及市场均衡策略。IEEE 6-Bus系统和IEEE 118-Bus系统仿真结果表明,提出的方法可以有效提高电网运行灵活性。