考虑负荷平移的虚拟电厂低碳经济调度

虚拟电厂是聚合发电侧分布式能源与用户侧负荷需求的有效途径。针对可再生能源发电出力的间歇性和反调峰特性问题,以碳配额与可再生能源消纳保障机制为背景,本文建立了考虑负荷平移、“碳交易-绿证”、可再生能源消纳权重、碳排放配额、运行成本约束的虚拟电厂多目标调度优化模型。首先,以风光出力追踪和用电负荷波动平抑为目标构造负荷平移模型,并给出“移出—汇总—分配”的求解策略;其次,引入碳交易与绿证交易机制,以系统调度成本和CO₂排放量最优为目标,构建多目标优化模型,实现虚拟电厂低碳化与经济性的有效平衡;最后,运用参照点法(reference point approach, RPA)对调度模型进行求解,并结合模糊理论和二元对比定权法给出RPA度量标准取值模型。算例仿真结果表明：模型可以有效提高虚拟电厂的经济效益与可再生能源消纳能力,激发虚拟电厂低碳减排的积极性。     

自备电厂参与新能源消纳发电权交易模式研究

随着新能源的跨越式发展,新能源并网消纳不畅导致的弃风弃光现象越来越严重.针对目前自备电厂未完全参与电网调峰的问题,基于调峰补偿机制,提出自备电厂参与新能源消纳的发电权交易模式,建立新能源发电企业和企业自备电厂的经济效益模型,促进新能源发电企业增发弃风、弃光电量,调动自备电厂积极参与调峰.通过对上海与宁夏首次跨区跨省发电权交易数据进行分析,验证此模式能够大大减少弃风弃光,提高电网系统对新能源的消纳能力,同时兼顾双方的利益,实现社会效益最大化.     

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...     

考虑不确定性和储能系统的虚拟电厂与能效电厂联合调度优化模型及仿真应用

为解决分布式电源难以分配、控制和管理的问题,引入虚拟电厂的基本概念,并考虑用户侧能效电厂参与下的系统发电调度优化问题。首先,构建电源输出功率模型,包括风力发电出力模型、太阳能发电出力模型以及储能系统出力模型;然后,构建虚拟电厂与能效电厂双层优化调度模型,其上层模型以虚拟电厂参与下系统发电成本最小为目标,综合考虑电能供需平衡约束、火电机组出力约束和系统备用约束等;下层模型以能效电厂参与调度获得的收益最大为目标,分析节能效率电厂(ESEPP)和需求响应效率电厂(DREPP)对虚拟电厂运行的优化效应。最后,选取3个风电场、2个太阳能发电站和2台燃气轮机发电机组构成仿真系统,并设定4种仿真情景。研究结果表明:虚拟电厂能够显著提升系统消纳随机性电源的能力,能效电厂能够实现负荷曲线的削峰填谷,基于双层优化调度模型能够发现发电成本最小和获得收益最大的最优调度结果。     

考虑需求侧多能源响应的虚拟电厂优化运行策略

虚拟电厂技术为聚合分布式能源和用户侧资源参与能源市场交易提供了有效手段.针对综合能源场景下能源供需互动不足的问题,基于虚拟电厂内多能源聚合商参与需求响应为背景,建立了一种综合考虑了储能设备、能源耦合设备、分布式可再生能源发电、多能源市场交易及激励型综合需求响应的虚拟电厂两阶段优化运行模型,第一阶段为虚拟电厂最优经济调度模型,第二阶段为聚合商-用户的双层规划综合需求响应模型,并给出了各阶段模型的求解方法.仿真结果表明:策略在降低虚拟电厂调度成本、聚合商补偿成本以及用户的舒适度损失方面具有良好优势.     

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。     

含风电并网系统鲁棒区间优化调度

随着风电渗透率的不断增大,风电功率的不确定性对电力系统的安全稳定运行带来了极大的挑战。为应对风电功率的不确定性,增强电力系统的大规模风电消纳能力,建立了含风电并网系统鲁棒区间优化调度模型。求解该模型得到风电场的最大允许输出功率区间及常规机组的最优经济调度计划。通过引入风电场最大允许输出功率区间作为控制目标,可有效降低弃风量、减少常规机组输出功率调节频次。在IEEE-RTS系统中进行仿真,仿真结果表明该模型所得系统调度策略的鲁棒性及安全性最优。最后以省级电网实际数据进行实例分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

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(time-of-use, TOU)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。     

计及需求响应的主动配电网日前优化调度

主动配电网通过主动调度可调度资源达到配网的经济、安全、可靠、高效的运行;随着分布式电源在主动配网中渗透率越来越高,将需求侧资源纳入主动配网的调度中可以提高主动配电网消纳分布式电源的能力以及增加系统的经济性、安全性。由于用户负荷不止受电价影响,需求响应后的负荷存在不确定性,同时风光的出力也存在随机性的特点,在计及了源荷不确定性下,建立了基于机会约束规划的主动配电网优化调度模型,通过嵌入蒙特卡罗的粒子群算法求解,算例分析结果表明了所提模型的有效性。     

考虑源荷不确定性及配电网接纳裕度的弹性调度策略

为解决渐进式加剧的小扰动事件对配电网调度的影响,提出一种考虑源荷不确定性及配电网接纳裕度的弹性调度策略,并建立两阶段优化模型求解。首先通过拉丁超立方抽样和后向场景削减技术生成以风光为源、以电动汽车为荷的功率预测典型场景,将不确定性问题转化为典型场景分析问题;在此基础上,第一阶段引入接纳裕度,以配电网对电动汽车接纳能力最大为目标构建电价型需求侧响应模型,对用户负荷削峰填谷;第二阶段引入需求侧响应结果,建立以系统运行成本最低为目标的经济调度模型,提出改进人工蜂群算法进行求解。测试结果表明本文所提策略能增强配电网在渐进式加剧不确定性事件下的适应力,实现配电网弹性高效运行。     

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。     

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。     

考虑需求响应的多目标模糊机会约束动态经济调度

风电和需求响应参与电网调度带来了显著的经济效益并降低了负荷波动,但是风机出力的不确定性给电网动态经济调度带来挑战。针对上述问题,建立考虑需求响应的多目标模糊机会约束动态经济调度。首先,分析风电预测误差在不同功率的模糊特性,并拟合出模糊参数,进而获得风电的模糊隶属度函数。其次,根据模糊理论对系统约束形成可信性测度的模糊机会约束,建立考虑经济和负荷方差的多目标优化模型。在模型求解上,采用清晰等价类将机会约束清晰化,采用基于分解的多目标进化算法求解,然后采用模糊聚类的Pareto最优解集筛选最优解。算例结果表明,所提出的模型,能够有效权衡风电并网风险、系统利润和系统负荷波动。     

基于氢储能的含大规模风电电力系统经济调度

针对由大规模风力发电并网带来的消纳困难问题,文章利用由碱式电解槽、储氢罐、氢氧燃料电池构成的氢储能系统将弃风转换成氢气储存起来,用以满足外界氢气负荷需求或于负荷高峰期发电补充上网。文章先对风电出力的不确定性和氢储能系统进行建模。为了降低传统鲁棒优化求解的保守度,利用考虑保守度可调的鲁棒优化盒式集合描述风电出力。在此基础上,以降低弃风和提高系统总体的经济性为目标,建立了基于氢储能的含大规模风电电力系统经济调度模型。算例表明,文章所建立的优化调度模型兼顾求解的鲁棒性和经济性,并且可以显著减少弃风、降低系统的总成本。     

基于相关性分析的风光储互补需求响应策略

针对风光储互补发电系统,提出基于风光相关性分析与需求响应建模结合求解优化模型的方法。首先选取负荷追踪系数对互补系统进行风光相关性分析,然后基于用户收益最大建立需求响应基本模型,以减小负荷峰谷差、需求响应前后平均电价变化最小、负荷追踪系数最小为目标建立需求响应优化模型。最后利用算例对风光储互补系统接入电网更新的电价策略对负荷波动曲线、负荷追踪系数曲线的影响进行分析。结果表明,考虑相关性分析的需求响应策略可以实现对发电侧新能源的充分消纳。     

基于粒子群算法的微电网动态经济调度

微电网的动态经济调度不仅要考虑一个调度周期内经济费用最低,还需考虑多时段设备运行之间的协调配合,使其更加符合系统的实际运行要求.建立了含有风力发电机、光伏阵列、柴油机及燃料电池等多种分布式电源且能够实现热电联产的微电网系统,研究了当微电网系统处于并网运行状态时,以微电网的运行费用和污染物处理费用的综合效益最大(总费用最低)作为目标函数,并计及可再生能源波动、负荷预测误差以及机组故障停运等不确定性因素影响的动态经济调度模型,模型采用改进的粒子群算法进行求解.通过算例讨论了微电网并网运行情况下不同的控制策略、优化目标及可靠性指标对动态经济调度的影响,为结合可再生能源的微电网动态经济调度以及提升微电网并网运行的可靠性研究提供了一种参考.     

考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略

虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统,将分布式发电机组、储能系统、可控负荷、 电动汽车等分布式设备聚合优化并协调参与电力市场和电网运行的特殊电厂。 针对现阶段可再生能源产业的风力、光伏并网发电和优先消纳困难等问题,基于虚拟电厂强通信、高聚合的特性,提出了一种考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略,以虚拟电厂整体利润最优为目标函数,从供给侧与需求侧同时强化虚拟电厂的调度弹性。 其中供给转移通过储能设备实现,考虑蓄电池储能系统与氢能存储系统同时参与调度,发挥各自储能优势,负荷转移通过柔性负荷实现,并将所有柔性负荷分为短期、中期、长期 3 类来反映实际情况,以柔性负荷的负荷量与最晚调度时间为类别划分依据。 实验结果表明:储能设备及柔性负荷参与虚拟电厂调度,显著提高了虚拟电厂运行的强健性,增强了新能源的消纳水平,实现了“削峰填谷”的效果,并且在经济性上有着良好的表现。     

基于期望场景集性能的微电网鲁棒经济调度

针对孤岛型微电网受可再生能源和负荷不确定性影响的特点,提出基于梯次偏离不确定集的孤岛型微电网鲁棒经济调度算法。根据微电网的结构特点进行建模,利用微电网的不确定集生成梯次偏离的不确定集。在日前计划阶段,以所有场景可行,期望场景集内性能最优优化出微电网的各设备出力,得到日前计划方案。日内调度阶段,保持日前计划调度阶段优选出的储能系统出力,利用新能源以及负荷的实时数据,对微型燃气轮机、新能源弃风弃光、可平移负荷功率的日前阶段优化解进行二次优化调整,提高微电网运行的经济性。结果表明：该方法取得了更优异的控制性能,提高微电网调度的经济性。最终,通过仿真案例验证了该方法的有效性。     

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。     

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此本文首先基于设备负载率建立了故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景,建立了考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型,运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后通过算例仿真表明所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本,相较于传统经济调度,在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%,证明了模型的经济性与安全性。