关键词： 电力现货市场   综合能源系统   经济优化策略   模型预测控制   滚动优化  

摘要： 针对国内最新电力现货市场规则,设计了园区型综合能源系统参与电力市场的系统框架和运行模式,基于多时间尺度多步递进优化的思想,建立了包含日前、日内、实时三阶段联合优化经济运行模型:在日前和日内阶段,采用随机优化概率约束解决光伏、负荷的不确定性问题,通过线性规划算法求解现货日前市场最优申报用电量和日内24 h功率计划曲线;在实时阶段,采用模型预测控制算法,形成了对功率、电价信息的滚动跟踪预测和校正反馈,实现与实时市场的同步滚动优化。算例分析结果表明,该优化经济运行模型可以使园区用户积极跟踪电力现货市场价格波动,通过降低综合用能成本有效提升盈利空间。

关键词： [火用]损   能源枢纽   分布式优化调度   热力时间延迟   网络损耗  

摘要： 能源枢纽是能源转化供应过程中的重要环节,其集成了天然气、热、电等多种能源形式,能够有效提高能源利用效率。文中研究了同一能源配送网络下多能源枢纽的协同优化运行问题。与以往针对运行成本最小化进行优化不同,将热力学参数——[火用],引入多能源枢纽优化调度,以[火用]损最低为优化目标,从而实现能源的高效利用。针对热力传输网络的时间延迟问题和功率损耗问题,引入了热力延迟时间参数和损耗系数,提高了热力网络的建模精度。同时,考虑到不同能源枢纽由不同运营商进行管理,采用基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式优化算法进行求解,各个能源枢纽仅需提供"期望交换功率",保护了各能源枢纽的隐私,减少了通信的交流量,保证了调度的相对独立性。最后,以3个能源枢纽的运行调度为算例,验证了所提方法的有效性。

关键词： 气电综合能源配网系统   增强二阶锥规划   二阶锥规划   泰勒级数展开   需求响应   新能源  

摘要： 在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。

关键词： 可再生能源   灵活性改造   多能源协同   机组组合  

摘要： 为了实现能源革命,发展高比例的风能及太阳能已成为未来的发展趋势。但在目前的电网实际运行中,弃风弃光现象仍普遍存在,如何更加有效的消纳风光等可再生能源是当前重要的研究方向。调峰能力不足是弃风弃光的主要原因,对火电机组进行灵活性改造并实现深度调峰,是我国现有电源结构下消纳大规模可再生能源的重要手段;此外,由于风电场和光伏电站出力的天然互补性,二者联合运行将有助于市场竞争,同时也有助于高比例的消纳。本文对此开展了深入研究,主要工作如下: 1、提出了一个基于区间优化的火电机组灵活性改造模型,以区间形式实现了全场景的运行优化。在经济性方面,针对火电机组在深度调峰阶段发电成本大幅上升,从而引起各场景中单位发电成本大幅波动的现象,模型中以全场景优化方式实现了多个场景的运行费用优化,从而提供综合经济性更优的方案。在潮流适应性方面,考虑到需要灵活性改造的电网中通常具有高渗透率的风电,模型中以全场景优化方式来适应高渗透率风电下的潮流不确定性,从而提供潮流适应性更优的方案。在模型的求解中,使用了多领头群优化和多属性评估两个步骤,以确保所获取方案的综合经济性最优并能够最大程度的满足用户需求。 2、提出了一种面向深度调峰的机组组合区间优化模型。考虑到需要火电机组进行深度调峰的电网通常具有更高的风电渗透率,而高风电渗透率会引起节点功率波动范围的增加,该模型在优化过程中使用了映射算法来削减潮流计算的边界,以保证所得到的最优机组组合方案可以满足系统中所有的波动需求。同时,针对火电机组在深度调峰阶段单位发电成本上升的现象,模型中引入了运行费用区间整体优化方法,并提取了目标区间的均值和偏差值作为两个区间特征量进行协同优化,以确保所获取的机组组合方案的综合经济性更优。 3、提出了一个适用于大规模风光接入系统的风/光/储协同运行优化模型,模型中包含了一套协同竞价策略以及相应的收益分配方法。在协同竞价策略中,该模型利用了风光的出力互补特性,并使用抽蓄机组来调整协同竞价电能,以稳定供电的形式来削减辅助服务费用,且引入了多阶段稳定供电模式来适应不同风光接入比例下的出力特性。在收益分配方法中,该模型计及了各个参与成员自身的运行特性,并依据各项特性来分配相应的收益和费用,实现了协同竞价收益和费用的合理分配。

关键词： 广域新能源   优化调度   常规直流   柔性直流   多目标优化  

摘要： 为优化能源结构、促进绿色发展,近年来我国西北地区正不断加大新能源基地的建设力度。然而西北地区较低的经济体量难以满足大规模新能源的就地消纳,新能源发电需要通过远距离输电系统汇集并输送至负荷中心。高压直流输电技术不受输送距离限制、不存在同步稳定问题,因此,以高压直流输送通道为依托,通过多能互补模式,将送端系统风电、光伏、火电等多类型电源出力“打捆”送至负荷中心进行消纳,是实现整体资源的集约发展和优化配置有效方法。在多类型电源经直流系统送出的背景下,研究直流运行特性对电力系统优化调度产生的影响具有一定的现实意义。本文充分考虑直流系统的运行特性和调节特性,研究了广域新能源经过柔性直流电网汇集和常规直流送出场景下的运行优化问题,具体内容如下:首先,从换流器数学模型和控制方程的角度,对直流系统进行了基础性理论研究工作;基于换流站的控制原理以及柔性直流电网的站间协调控制方式,提出了送端系统广域新能源通过柔性直流并网情景下不同类型节点的接入和控制策略;基于交流电网潮流计算的经典方法,对直流节点进行分类,进而推导了适用于直流电网不同控制策略的潮流计算公式,通过算例验证了计算方法的正确性,为建立新能源经直流系统送出的联合运行优化模型奠定了基础。其次,基于柔性直流换流站的运行特性以及柔性直流电网的站间协调控制策略,提出了考虑新能源柔直汇集的优化调度模型,模型以日运行成本最低为目标,并将新能源弃电以惩罚成本的形式纳入目标函数中,约束条件考虑了柔性直流电网和换流站运行约束;进而基于分解协调思想,将模型分为经济调度主问题和潮流计算子问题,通过主、子问题不断迭代,修正柔性换流站的参考有功和参考电压;以六节点柔性直流网络为例,验证了所提模型和方法的有效性。最后,基于常规直流换流站的运行特性和约束,综合考虑发电能耗成本、新能源弃电率以及受端负荷特性,建立了新能源经直流系统送出的联合运行优化模型,充分考虑实际调度需求,将功率曲线进行离散化处理;基于模糊理论将多目标优化问题转化为以综合满意度最佳为目标的单目标优化问题。结合具体算例,通过分析不同优化目标方案和换流站不同调节次数限值对各项评价指标的影响,验证了本文所提模型的有效性及实用性。

关键词： 协调控制   多电源联合运行   大规模清洁能源   无序脱网  

摘要： 随着送端电网清洁能源并网容量和直流线路的不断增加,加剧了电网故障后并网的清洁电源发生大规模无序脱网的现象。文章结合送端电网不同电源的特性,定义了送端电网清洁电源脱网容量的目标函数和约束条件,设定了不同的电源基地运行条件和不同的保护参数下的脱网容量期望区间,形成了多电源联合运行的协调策略。通过对某大区电网进行仿真分析,结果表明增大清洁电源附近常规电源的出力能够缓解在电网故障瞬间清洁电源的高压脱网现象,得出了在严重故障下安控切机措施和风电高电压穿越保护相配合的方案能够有效降低清洁电源的脱网容量。

关键词： 多能源电网集群联合运行   可再生能源发电   热电联合响应   PSCAD仿真  

摘要： 针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。

关键词： 燃气蒸汽联合循环机组   综合能源系统   备用优化配置   备用校核  

摘要： 含燃气蒸汽联合循环机组(combined-cycle gas turbine,CCGT)的电–气耦合系统,是综合能源系统一种主要的配置形式。CCGT运行灵活,可以追踪负荷和新能源出力的波动,为综合能源系统提供备用,因此非常有必要对CCGT的备用配置开展研究。建立考虑CCGT运行模式的综合能源系统备用配置模型,实现备用市场条件下备用的精确有效配置,解决传统模型无法考虑CCGT运行模式导致备用配置过于乐观的问题。提出基于天然气最小切负荷的综合能源系统备用校核模型,通过校核保证CCGT备用在实际运行需要变为出力时,天然气系统留有足够裕度满足容量备用的出力要求。算例结果表明,提出的模型考虑CCGT的运行模式,克服了传统线性模型高估CCGT的爬坡能力导致系统实际备用不足的问题,保证系统的运行安全;含CCGT的综合能源系统备用校核确保实际运行时CCGT容量备用的充足供气,保证CCGT备用的可用性。

关键词： 抽水蓄能   风光预测   联合发电系统   平抑风光功率波动   多目标优化   NSGA-Ⅲ算法  

摘要： 近年来我国可再生能源持续快速发展,高比例可再生能源并网将是我国电力系统发展的必然趋势和重要特征。大量分布式电源接入电力系统,对电网正常运行、电能质量均产生影响,也为电能消纳、存储提出新的要求和挑战。在甘肃地区新能源产业大力发展的背景下,充分利用新型能源,将抽水蓄能电站与风力、光伏发电站联合运行,减少弃风弃光,降低对电网的冲击和影响,是本文的主要研究目的。为了把握风电和光伏功率变化趋势,便于制定调度任务,本文引入了改进引力搜索算法优化的反向传播(GSA-BP)神经网络的短期风光功率预测方法。首先,针对神经网络对风光功率进行预测收敛慢、过拟合、参数冗余等缺点,本文利用GSA算法良好的全局优化能力,确定BP的最优权值和阈值,增强了BP神经网络的性能。然后,本文引入了一种新的误差修正方案,验证了预测误差与特定的综合气象指标之间具有一定的相关性。仿真结果表明,本文提出的改进的风光功率预测方法能获得较好的预测结果,误差修正方法能够提升预测精度,具有广泛的适用性。为实现风电场的经济运行,改善风电、光伏功率的输出功率波动性和提高风能、光伏的利用率,本文建立了风-光-蓄多目标优化模型。首先,以风-光-蓄联合发电系统综合效益最优、弃风率弃光率最小为目标建立了多目标优化模型。然后引入DCMOPSO算法来求取联合发电系统的Pareto最优解集,该算法设置多个种群同时进行独立搜索,有效提高了算法的搜索能力。通过动态学习样本和差分变异,进一步避免算法陷入局部最优。最后,为了降低决策者在Pareto解集寻找方案的难度,引入TOPSIS决策法获取无偏最优解。算例分析验证了所提模型的有效性。风光的波动性将会导致风电、光伏并网对电力系统的可靠性、安全性以及经济性运行带来威胁,因此,引入抽水蓄能平抑风光功率的波动性,实现削峰填谷的作用。针对风光出力的不确定性,以及风光并网时的出力波动,提出了一种高比例可再生能源基地风-光-蓄联合运行优化调度模型与方法。首先,以风-光-蓄联合发电系统综合效益最优、联合发电系统功率波动最小及功率需求匹配最佳为目标,建立全天96个时段的优化调度模型。然后,引入改进NSGA-III多目标优化算法来求取联合发电系统的Pareto最优解集。最后,结合酒泉新能源基地进行仿真,算例分析验证了所提模型的有效性。

关键词： 风光水气   间歇性能源   控制系统   多种能源协调控制  

摘要： [目的]由于风电、光伏、小水电、煤层气发电等多种间歇性能源具备波动性、随机性等特点,大规模接入电网后将给电网的安全稳定运行及控制带来很大的影响,而传统的电网运行控制系统不能完全适应对大规模间歇性能源的运行控制,因此需要开展含间歇性能源控制系统的研究,以实现对间歇性能源的运行控制。[方法]针对间歇性能源的特点,设计了多种能源联合运行控制系统的系统架构、关键应用技术,为间歇性能源的运行控制提供技术系统的支撑。[结果]所设计的多种能源联合运行控制系统实现了间歇性能源参与电网的运行控制,提高了系统应对间歇性能源波动的能力。[结论]系统已在贵州电网获得落地应用,验证了其对间歇性能源运行控制的可行性。