考虑光热电站与风电系统低碳经济调度研究

为提高风电消纳,平抑负荷波动,实现系统经济、低碳运行,从光热电站特性出发,提出一种考虑阶梯型碳交易机制和需求响应的光热电站联合风电系统低碳经济优化调度模型。首先,加入电加热装置,构成含风电-光热联合发电系统,提高系统整体调度灵活性。其次,采用场景法处理可再生能源及负荷不确定性,并在源侧引入阶梯型碳交易机制控制碳排放量,在荷侧通过需求响应平滑负荷曲线,建立以系统总运行成本最低的优化目标函数。最后利用CPLEX求解工具箱进行求解。算例设置不同工况对比分析,结果表明所建立的模型在提高风电消纳的同时,保证经济性并降低系统碳排放量。     

考虑广域源-荷协调的分布式鲁棒优化调度

对源荷双侧存在的不确定性进行精细化建模,可提升广域源荷协调调度结果的有效性。分别以风电功率和分时电价为不确定变量,利用历史数据构建基于Wasserstein距离的概率分布模糊集来表征风电功率和分时电价的不确定性,并根据各类民用负荷特性建立分时电价引导下广域分布的民用负荷需求响应不确定模型。建立基于Wasserstein距离的广域源-荷协调双层分布式鲁棒优化调度模型,优化求解得到火电机组、风电场和各类广域民用负荷的调度计划。最后通过算例仿真验证所提方法可有效挖掘广域民用负荷调峰潜力,降低系统运行成本,提高风电消纳能力,平衡调度计划的经济性和鲁棒性。     

考虑源荷不确定性的风光储耦合制氢系统两阶段能量调度

为降低源、荷不确定性对系统能量调度的影响,提出了一种离网型风光储耦合制氢系统两阶段能量调度策略,并建立日前-日内两阶段滚动优化调度模型。日前调度阶段,采用电解槽分级调度策略,并以系统富余功率或过剩功率与可再生能源总功率比值最小为目标函数,建立日前系统稳定性调度模型。日内调度阶段,考虑可再生能源与负荷的不确定性,提出储能分组调度策略,建立包含源、荷预测误差的日内调度目标函数,以滚动优化方式修正日前机组出力计划。对黏菌算法改进,使用改进黏菌算法求解调度模型。算例表明：所提出两阶段稳定性调度模型可有效应对源、荷不确定性对系统能量调度影响,提高了系统应对源、荷波动时的稳定性。     

基于需求侧响应的电热综合能源系统风电消纳低碳经济调度

电热综合能源系统作为能源互联网的重要组成部分,促进了能源在更广阔范围内的配置。首先,本文提出了一种多目标电热综合能源系统低碳经济调度模型,充分挖掘了储热装置、电锅炉以及电储能的风电消纳特性;其次,系统考虑需求侧响应的影响,通过峰谷分时电价优化负荷曲线,有效削减了负荷峰谷差,为风电上网提供了空间;最后,采用多目标细菌群体趋药性算法对低碳经济调度问题进行求解。仿真分析了实施峰谷分时电价前后系统的风电消纳情况,并对储热装置、电锅炉以及电储能对系统风电消纳的效果进行了分析。仿真结果验证了所建立低碳经济调度模型的合理性和所采用算法的有效性。     

基于混沌多目标粒子群算法的综合能源调度

目的 针对当前综合能源系统中资源协同优化效率不足、微网运行经济性和环保性差的问题,提出了一种计及风电储能及不稳定因素的微网优化调度方法。方法 该方法在微网负荷侧需求响应对新能源消纳影响的基础上,以消纳新能源和削峰填谷为目的,提出了优化负荷曲线的方案;然后,考虑微网调度侧风电出力的不稳定性以及微网内部设备的耦合,进行优化调度以降低微网运行成本、减少环境惩罚费用并提高风电消纳平稳性;最后,采用混沌多目标粒子群算法对优化问题进行求解,并在风电不稳定度占比0%、5%、10%和15%时进行了算例仿真分析。结果 当风电不稳定度为10%和加入风电储能,系统运行成本和环境治理费用最少,比方案1和无风电储能少6 919.4元,风电平稳量也提高38 kWh。在电热冷网中,负荷侧加入需求响应后,系统得到稳定运行和能源合理利用,可以很好地满足负荷侧用能需求。从算法对比中,混沌多目标粒子群算法加入自适应权重和变异率后,具有较强的全局搜索能力和更好的准确性。结论 该方法通过合理设置风电不稳定度能够有效降低运行成本和环境惩罚费用,提高风电稳定性,其次,负荷侧的需求响应可以一定程度地削峰填谷和消纳新能源。     

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。     

考虑电动汽车及需求侧响应的综合能源系统优化调度

为了进一步提高综合能源系统的运行经济性和可再生能源消纳能力,在负荷侧分析了电、热负荷需求侧响应以及电动汽车的可调度价值,同时采用场景分析法考虑风电和光伏发电出力的不确定性.提出一种需求侧响应和电动汽车协同作用的综合能源系统双层随机优化调度模型.上层模型利用分时电价激励的价格型需求侧响应,以净负荷波动方差最小为目标函数,...     

主动配电网源荷协同优化控制策略研究

针对主动配电网中间歇性可再生能源(光伏和风电)和具有与配电网管理系统互动的主动需求负荷的协同运行问题,提出了基于自适应扩散算法的源荷分布式协同优化控制策略。该策略应用自适应扩散算法构造自适应邻接矩阵和融合矩阵,作为加权因子对节点状态值进行迭代更新,获得全局一致边际成本信息,实现分布式电源功率等边际成本控制。以IEEE-14节点配电系统为例进行仿真分析控制系统的动态性能,结果表明,采用所提策略进行主动配电网有功功率的优化调度,能够实现源荷间的协同运行,并与一致性算法和PSO算法的计算结果进行比较,验证了所提方法的有效性和优越性。     

考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法

为进一步挖掘能源互联网多能源互补的潜力,提高能源系统的运行收益,降低运行成本,提出了一种考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法。考虑多能源系统的约束条件,依据最小化住宅能量枢纽运行总成本构建住宅能量枢纽模型,以最大化工业能量枢纽运行总收益为目标构建工业能量的枢纽模型。根据上述两层模型的约束条件得到荷源协调优化运行中存在的问题,采用多目标加权寻优算法,设计多目标混合整数线性规划模型,实现荷源协调优化。仿真实验结果表明:所设计的考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法可促进可再生能源的消纳,降低多能源枢纽的运行成本,有效减少开销,提高能源系统的运行收益,为多能源枢纽的经济运行及荷源协调优化提供了新的技术途径。     

促进风电消纳的源-荷联合优化调度

针对我国弃风问题,将光热电站与风电联合运行,利用其出力的互补性以及储热装置的可调度性应对风电出力的波动性、反调峰性,平滑风电出力以及净负荷曲线,降低火电机组调峰的成本,提高风电利用率。但此方法受到储热装置容量的限制以及机组最小出力和旋转备用的约束,对弃风情况改善有限,因此在需求侧引入需求响应措施与光热-风电系统配合。以系统发电运行成本、弃风惩罚费用和需求响应成本为目标函数,考虑各种约束条件,建立了需求响应与光热-风电系统联合优化的两阶段调度模型,源荷侧配合促进风电最大化的消纳。设置4种情景进行算例分析,通过算例分析验证源荷联合优化策略的有效性。     

考虑源荷不确定性的综合能源系统日前经济调度

针对可再生能源出力及负荷不确定性对综合能源系统日前经济调度的影响,基于由热电联产系统、储热、蓄电装置以及电锅炉等组成的电热综合能源系统,研究了考虑源荷不确定因素的日前经济调度问题.将系统中可再生能源出力以及电热负荷均用梯形模糊参数表示,构建了基于可信性理论的模糊机会约束规划优化调度模型;采用模糊机会约束的清晰等价类将含模糊参数的机会约束规划模型转化为确定性的混合整数规划模型,在Python环境中建模,利用Gurobi求解器求解.最后,通过算例分析了储能装置对于提高系统经济性的作用以及源荷不确定性程度、不同置信水平对系统运行成本的影响,验证了所提模型的有效性.     

提升源网荷储多元协同的虚拟化网格划分方法

为减少分布式源荷双侧随机性及时序不匹配对配电系统经济运行的影响，提升区域内源网荷储多元功率互补协同，促进可再生能源就地消纳能力，提出一种全面兼顾分布式电源消纳、负荷需求响应、储能支撑及网络拓扑多元协同的配电网虚拟化网格划分方法。通过图论搜索算法遍历虚拟网格内所有节点信息，充分依托负荷需求响应节点、分布式电源节点以及储能节点建立虚拟网格信息优化模型。引入二阶锥规划松弛电压、电流辅助变量，获得优化后的网络潮流分布。考虑虚拟网格通信成本，兼顾虚拟网格供电率、虚拟网格间功率交互以及虚拟网格节点控制维度，建立了虚拟网格分区划分目标函数模型，提出虚拟网格分区划分策略。以IEEE33节点系统为案例，对所提出的虚拟化网格分区划分策略进行验证，结果表明虚拟网格分区划分方法可提高源荷匹配度、虚拟网格供电率以及经济性。     

基于AA-CAES电站和综合需求响应的供暖期弃风消纳策略

“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage, AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy system, IES)供暖期弃风消纳策略。首先,在“源-储”两侧建立热电联产机组与AA-CAES电站耦合运行模型,分析耦合运行实现热电解耦机理;其次,在“荷”侧引入价格型和替代型需求响应机制来探寻负荷侧优化系统调度潜力;然后,在IES中引入碳捕集系统和阶梯型碳交易机制来约束碳排放,并在碳排放量最少、综合成本最低为目标构建IES运行基础上,引入模糊机会规划约束模型来分析风、光不确定性对系统调度影响;最后,利用西北某地区实际数据进行算例验证。结果表明：热电机组与AA-CAES电站耦合运行相较于未耦合运行可提高风电消纳率84.55%、降低总成本11.42%、减少碳排放20.28%;综合需求响应机制的引入可进一步提高风电消纳率35.00%、降低总成本20.93%、减少碳排放24.43%;风光不确定性的...     

考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法

在水电富集的地区,水电站作为一种灵活性电源用于提高电网的新能源消纳能力。提出了一种考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法,该方法能够保证系统安全可靠,同时全额消纳新能源。首先,考虑源荷功率的相关性,采用K均值聚类技术生成典型场景;然后,通过灵活性电源的优化调度,使得系统在正常运行状态下全额消纳新能源,并在故障状态下使负荷削减量的期望值最小;最后,选取中国南方某沿海地区110 kV电网进行算例分析,研究新能源渗透率和最小负荷削减量期望值的关系,进而评估系统的新能源消纳能力,验证文中方法的有效性。     

考虑源荷特性的双馈风电机组动态减载协同调频控制

为使双馈风电机组(doubly fed induction generator, DFIG)的有功输出能响应电网频率的变化,有效参与电网频率调节,提高风电系统的稳定性,文中分析了虚拟惯性控制、下垂控制以及减载控制的基本原理,探究了相关参数对风电并网系统频率特性的影响。在此基础上,提出一种考虑系统源荷特性的动态减载协同调频控制策略。该策略结合源荷扰动情况实现减载率修正,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证表明：当负荷波动时,该控制策略相较于固定减载调频使含风电系统在不同风速下的频率稳定性有了显著提高。     

考虑综合成本的海上风电与远方清洁能源协同优化模型

近年来,海上风电成为我国新能源发电的新增长点,海上风电与远方清洁能源在东部负荷中心地区协调配置和运行策略问题亟待解决.文中通过综合分析海上风电与远方清洁能源供电成本,结合出力特性、负荷预测和需求侧管理等因素,建立了综合成本的能源配置分析方法,针对负荷中心多种类型电源优化问题,结合上网电价和辅助费用建立了系统综合成本估算方法,提出了以综合成本最低为目标,满足运行、安全和环保约束的电源运行协同优化模型,并以江苏省某地区为例进行了详细分析计算,论证了模型具有优化效果,为海上风电与远方清洁能源的协调配置和优化运行提供了分析手段.     

基于风电极限场景的微电网-天然气网多层优化调度

为应对风电不确定性对微电网-天然气网优化调度的影响,本文引入了风电极限场景以刻画区间内的任意风电波动,构建了基于风电极限场景的微电网-天然气网耦合系统调度优化模型以保证系统的安全性。此外,本文进一步提出了五层优化调度模型,从中长期、日前和实时三个时间尺度应对风电不确定性以提高系统消纳风电的能力。为了求解所提多层优化调度模型,本文首先引入拉格朗日因子,提出了KKT(Karush –Kuhn -Tucker)条件的多层转化算法,将多层模型转化为单层优化数学模型以有效求解。最后以某经典微电网-天然气网耦合系统为例,将本文方法与确定性调度模型、经典随机优化调度模型对比,验证了所提方法的有效性和优越性。     

考虑分时电价的风光储联合优化调度研究

针对大规模风电和光伏发电对电网调度带来的负面影响,利用钠硫电池储能系统,综合考虑峰谷分时电价政策和减少弃风弃光等各方面因素,提出了一种基于日前负荷、风电、光伏发电出力预测,以钠硫电池为辅助设备的风光储联合申报计划出力新模式。以风光储联合系统总体收益最大化和净负荷方差最小作为目标,考虑钠硫电池储能系统的充放电次数约束和风光实时出力偏移风光联合申报计划出力限制,建立了电网短期优化调度模型,并采用多目标粒子群算法求解所建模型。通过算例分析,验证了所建模型的可行性和风光储联合系统在提高清洁能源消纳和平滑净负荷曲线方面的有效性。     

应用全场景可行安全约束机组组合的风电最优消纳模型及解法

针对含风电电力系统的安全约束机组组合(SCUC)问题,目前广泛采用的鲁棒优化方法在求解时不能满足调度解的非预期约束并存在严重缺陷,且各种模型和算法中均未考虑最大消纳和最优经济消纳的区别。为克服以上困难,提出了满足非预期约束条件的风电最大消纳和最优消纳模型,并给出对应求解方法。该模型及对应求解方法为容纳可能的弃风决策以扩大调度解空间,引入了风电可变不确定集来替代广泛采用的固定不确定集;为满足调度解的非预期性,引入了一组规模极小的强非预期约束,避免了传统建模方式导致的大量非预期约束难题;为克服鲁棒优化中复杂极小极大结构带来的求解困难,引入了基于可变不确定集顶点场景的全场景可行调度模型,该模型具有单层混合整数线性规划(MILP)问题结构,求解可得调度问题的最优解。实验及测试结果表明:该算法在IEEE118节点系统中取得了良好效果,显示了最大消纳和最优消纳的区别,可以实现含风电SCUC问题的快速求解,并使风电消纳的经济性得到提高。     

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。