计及光热电站中长期合约电量优化调度策略研究

作     者：张一清 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高山

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光热电站 储热系统 优化调度 中长期合约 大规模新能源 

摘      要：传统的电力系统优化调度主要为电网集中协调调度,但是近年来随着大规模不确定性新能源的不断渗透,电力系统发电预测难度增加,使得单一的集中协调控制设计规模复杂并且调度难度以及成本呈指数增长。并且,在系统灵活性不足情况下,大量备用以及辅助设备需求导致系统运行经济成本上升。此外,为保证电力系统供电可靠性以及经济性,对研究最大化系统效益下的多源协调互补调度运行策略提出了新的要求。随着含储热光热电站的调度模式逐步完善,光热电站已具有与火电类似的调节特性,并且其具备参与系统优化调度的可能性。本文以光热电站发展为契机,围绕光热电站建模、协调优化策略以及其对新能源不确定性降低、提供功率备用效益,参与中长期市场机制运行等方面进行深入研究。首先,为了解决不确定性新能源渗透对本地新能源发电侧调度难度增加的问题,提出将含储热的光热电站与不可控新能源如风电、光伏等协调调度,降低光热-风电-光伏联合发电基地功率输出不确定性的新方法。基于光热电站基本结构、工作原理建立简化光热电站稳态模型,针对风电、光伏的出力随机特性,应用鲁棒区间方式表征风电、光伏不确定性区间。在满足光热电站运行约束的前提下,提出了联合发电机组调度鲁棒优化模型,获取最优光热-新能源联合发电基地功率输出区间,实现光热电站鲁棒运行调度。优化模型建立为两阶段的鲁棒优化问题,并采用改进列约束优化算法进行模型求解,通过仿真算例验证了鲁棒优化算法的有效性。其次,为了解决新能源高渗透电力系统中灵活性不足问题,降低传统旋转备用、辅助设备等产生的额外运行经济成本,将具有可调节特性的光热电站并入新能源高渗透电力系统,提出光热并网的随机机组组合优化调度新方法。搭建适用于光热电站并网机组组合优化稳态模型,采用电加热装置扩大光热电站运行空间,应用参数估计法确定随机风、光不确定场景集。提出以降低日前全网发电运行成本以及实时调度成本为目标的两阶段随机机组组合模型,两阶段模型将发电调度优化、旋转备用优化协调考虑,引入机会约束理念提出兼顾可靠性以及经济性的光热备用制定方法,实现光热电站并网后有效运行调度,通过仿真算例验证含储热以及电加热装置的光热电站在系统中提供能量效益以及备用效益的有效性。最后,为了在保证电力系统供电可靠性的同时,优化计及光热电站的多源互补调度最大化系统效益,提出计及光热电站的中长期合约电量制定与分解优化调度策略,利用市场调控手段缓解电力系统集中调度压力,并且深度挖掘光热电站中长期与现货市场价值,保障新能源电站以及全网收益,促进新能源进一步消纳。在中长期合约市场中,基于第二章新能源联合发电基地功率输出不确定区间与发电基地装机容量的量化分析,提出计及光热的新能源发电基地中长期市场准入条件。基于第三章光热并网机组组合模型,提出计及光热的新能源电站、火电机组中长期合约电量申报准则以及中长期合约与现货市场比例分配规则。此外,为实现中长期合约与现货市场协调机制,应用第二章联合发电基地功率输出交割曲线,提出合约电量完成均衡度目标,设计中长期合约电量分解机制。在日前现货市场中,以最大化系统效益为目标,基于发电侧买电、卖电电价调控机制,提出适用于日前出清的机组组合模型,实现计及光热的新能源电站与火电之间的发电权转移,并且设计中长期合约与日前现货市场交易结算规则。通过仿真算例验证光热-风电-光伏新能源电站参与中长期合约市场以及初步现货市场调度的有效性。