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多区域共享机制下梯级水光蓄互补电站优化运行调度

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多区域共享机制下梯级水光蓄互补电站优化运行调度

作者：夏依莎四川大学

学位级别：硕士

随着中国售电侧改革的稳步推进,将有大量社会主体涌入电力市场进行激烈竞争,电力交易将逐渐向着主体多元化和竞争有序化的方向发展。在偏远地区有很多比邻而居的独立用电体含有丰富的水光电源,作为多利益主体之一的它们在满足内部用户... 详细信息

随着中国售电侧改革的稳步推进,将有大量社会主体涌入电力市场进行激烈竞争,电力交易将逐渐向着主体多元化和竞争有序化的方向发展。在偏远地区有很多比邻而居的独立用电体含有丰富的水光电源,作为多利益主体之一的它们在满足内部用户负荷需求的同时,也试图充分协调利用其内部资源以实现更大的经济效益。含富余能源的多能互补发电系统在满足自身负荷需求后,可以通过市场化交易的模式将富余电量送出以赚取收益。然而目前我国市场成熟度不高,相当一部分市场参与者只了解如何参与中长期市场交易,对电力现货市场不熟悉。因而互补发电系统在日前市场与主网发生购售电交易时,可能存在出清后售电量与合同签订发电量存在偏差的情况。又由于实时市场价格具有较大的波动,日前电量偏差过大会减少发电方的收益和增加购电方的损失。为了削减日前发电量与合同发电量偏差,通常需要调用抽蓄、需求响应等发电系统内部的可控元素进行调节,但是存在日前储备了大量可控元素而实际只用了少部分的情况。此外,清洁能源出力和可控元素响应的不确定性也会对系统的安全运行与经济调度造成影响。基于此,本文针对由多种类型电源构成的互补发电系统在电力市场环境下的优化调度策略展开研究,同时考虑分布式电源(以光电为主)和电价的不确定性,具体研究内容如下:(1)阐述了当前电能共享策略、多能互补系统和电力系统不确定性方法的发展研究现状,并在此基础上分析了现有研究的不足,进而提出了本文的主要研究内容。(2)为减少可控元素备而不用造成的浪费,在梯级水光蓄联合发电能源系统中,将中长期可控元素决策优化引入系统日前优化调度过程中,构建了由上层的月度优化决策以及下层的日前优化决策组成的嵌套调度模型。在月度模型中计及出清电价的不确定性搭建了月度鲁棒优化模型,获得可控元素调用日期,从而避免可控元素备而不用的情况。在多能互补发电系统日前优化调度模型中构建了弃水弃光动态奖罚机制和可中断负荷奖罚机制。该模型使多能互补发电系统在保证市场合同电量的同时避免了可控元素备而不用的浪费,提升了清洁能源的利用效率。最后所提模型和方法的经济性和有效性通过实际算例得到了验证。(3)对偏远地区的含有抽蓄、梯水和光伏电站联合运行的多能发电系统进行互补式经济优化,首先搭建了位于不同区域的用电体之间的日前电能共享协调优化模型,通过区域运营商对用电体构成的联合体进行统一协调管控实现用电计划的经济高效制定。在此基础上,通过调用抽蓄进一步平抑水光出力波动,对用电体、区域电网与主网之间的能量流动进行优化,再按参与共享的用电体对应的贡献函数进行利益最优分配。最后通过实际算例分析证明了该方案能够在保证经济性的同时满足互补指标,验证了所提方法的有效性。

关键词：互补发电系统电能共享日前调度鲁棒优化不确定性

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城镇住宅家庭用能多目标优化调度策略研究

城镇住宅家庭用能多目标优化调度策略研究

作者：叶子雁西安建筑科技大学

学位级别：硕士

家庭用能优化调度对提高用户用电效率、维持电网稳定、并为可再生能源并网发电提供条件具有重要意义。当前,针对家庭用能进行优化调度的研究中,单目标优化调度难以满足电网供给侧和需求侧的需求;单目标和多目标优化调度研究中均存在可... 详细信息

家庭用能优化调度对提高用户用电效率、维持电网稳定、并为可再生能源并网发电提供条件具有重要意义。当前,针对家庭用能进行优化调度的研究中,单目标优化调度难以满足电网供给侧和需求侧的需求;单目标和多目标优化调度研究中均存在可调度负载种类考虑不全,难以完全发挥优化调度潜力的缺点;此外,多目标优化调度大多需要分布式发电系统配合,这忽略了现代城镇建筑具有高密度、无条件安装分布式发电系统的特点。针对以上不足,本文基于家庭能量管理系统,考虑多种可调度负载,以最小用户电力成本、最小负荷峰均比以及最大用户舒适度为目标,对城镇住宅家庭用能多目标优化调度策略展开研究,主要研究工作如下:(1)对城镇住宅家庭用能模型展开研究。分析家庭能量管理系统,针对城镇住宅家庭设备等用能的特点选定优化调度的负载类型;对优化调度的负载分别建立反映其热力或储能变化的物理模型,并分析负载在不同用户意愿和用电决策下的运行状态的变化,建立其控制策略;以最小用户电力成本、最小负荷峰均比以及最大用户舒适度作为优化目标,分别定义其目标函数;针对优化调度的负载及优化目标,定义相关约束条件。(2)针对以上多目标优化调度问题,提出一种日前优化调度策略,对家庭次日24小时的用能进行调度安排。基于负荷转移的方法建立目标负荷曲线,并在最小电力成本与最小负荷峰均比之间取得权衡;结合遗传算法与细菌觅食算法的优势,利用遗传算法的全局搜索机制与细菌觅食算法的局部搜索机制提出一种改进的遗传-细菌觅食复合优化算法;基于MATLAB对算例家庭进行日前优化调度仿真实验,分别将遗传算法、细菌觅食算法以及改进的遗传-细菌觅食优化算法应用到日前优化调度的求解中,并对调度结果进行分析。(3)针对用户临时需求变化可能会破坏日前优化调度带来的良好经济效益和较小负荷峰均比的问题,提出一种在日前优化调度的基础上,对短时间内的用能安排进行重新调度的实时优化调度策略。对用户的临时负荷需求进行分析,将实时优化调度问题转换为0-1背包问题,并采用动态规划算法对背包问题进行求解,基于MATLAB对算例家庭进行实时优化调度仿真实验,并对调度结果进行分析。通过研究发现,日前优化调度后的电力成本及负荷峰均比明显下降,用户舒适度增加,其中,改进的遗传-细菌觅食优化算法在日前优化调度问题的求解中具有更好的表现,在分时电价和实时电价两种动态电价下,用户电力成本下降率分别为15.83%和19.83%,负荷峰均比分别为2.89和2.85,且用户的等待时间减少了125分钟,实时优化调度策略能在满足用户临时需求的同时进一步提高用户的经济效益并减少负荷峰均比,与实际负荷相比,基于分时电价和实时电价下进行优化调度后的电力成本下降率分别为17.71%和21.58%,负荷峰均比分别为2.76和2.65。

关键词：家庭能量管理多目标优化日前调度遗传算法细菌觅食算法

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大规模电化学储能参与双重辅助服务调度研究

大规模电化学储能参与双重辅助服务调度研究

作者：周校聿大连理工大学

学位级别：硕士

随着可再生能源的高比例并网以及特高压输电技术的迅速发展,电力系统的等效负荷峰谷差加大,大功率缺失事故导致的低频风险也急剧升高。传统电网中常规火电机组具有频率响应能力且承担主要调峰任务,但高比例可再生能源电网中具有反调峰... 详细信息

随着可再生能源的高比例并网以及特高压输电技术的迅速发展,电力系统的等效负荷峰谷差加大,大功率缺失事故导致的低频风险也急剧升高。传统电网中常规火电机组具有频率响应能力且承担主要调峰任务,但高比例可再生能源电网中具有反调峰特性的风、光发电等挤占了常规火电机组的上网空间,造成系统的频率响应能力与调峰能力持续下降。两方面因素相互作用,致使电力系统的调峰压力不断升高、频率响应态势愈发严峻,电网急需增加灵活调节资源,提高灵活调节能力。电化学储能是优质的灵活调节资源,尤其是兼具功率与容量优势的大规模电化学储能,理应令其同时参与多重辅助服务,在电网侧充分发挥其调节与保障作用以及对新型电力系统建设的支撑作用。针对上述问题,本文开展大规模电化学储能参与调峰、频率响应双重辅助服务调度的日前联合优化模型的建立、简化及解算研究,实现大规模电化学储能与常规火电机组同时参与双重辅助服务出力的综合协调。在深入理解常规火电机组与大规模电化学储能出力特点不同以及调峰与频率响应双重辅助服时间尺度差异的基础上,设计了火电机组与大规模电化学储能同时参与调峰、频率响应双重辅助服务的联合优化调度原则,进而以“保证系统频率安全前提下兼顾系统运行经济性”为目标,综合考虑机组深度调峰成本、储能调用成本以及弃风惩罚成本等多种因素,计及系统频率安全约束,兼顾大规模电化学储能调整速度快、调整容量大以及出力受荷电状态影响等特点,建立了联合优化模型。针对模型中频率响应相关约束涉及控制参量和决策变量多的问题,以降低解算难度为目的,借助解析计算和仿真分析,分析三项控制参数对系统整体频率响应能力的影响,提出了仅进行虚拟下垂控制的实用化储能频率响应控制策略,并据此完成了联合优化模型的简化。面向含微分方程的非线性混合整数规划问题的求解,采用两阶段迭代思想将原问题分解为进行线性机组组合的主问题与进行频率最低点微分计算的子问题,实现了联合优化模型的求解,保留应用CPLEX求解器辅以计算,兼顾了求解效率与准确性。采用3种算例方案,面向聚类获得的10类风电场景,进行日前考虑大规模电化学储能同时参与双重辅助服务的联合优化调度。结果分析表明,大规模电化学储能同时参与双重辅助服务不仅能有效改善系统调峰、频率响应能力,还能使自身资源得到充分利用,综合提高系统运行的安全性与经济性。本文研究结果也为后续大规模电化学储能参与电网侧辅助服务调度的相关研究提供参考。

关键词：大规模电化学储能电网侧日前调度调峰频率响应

数据价值驱动的新能源电力系统优化运行方法研究

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数据价值驱动的新能源电力系统优化运行方法研究

作者：于明凯华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,日益严重的环境污染问题以及经济发展对于能源的迫切需要,使得世界各国逐渐重视新能源的应用。然而,对于电力系统来说,风电、光伏等新能源出力具有极强的不确定性与波动性,接受新能源并网的同时维持系统的安全与稳定,是新能源电... 详细信息

近年来,日益严重的环境污染问题以及经济发展对于能源的迫切需要,使得世界各国逐渐重视新能源的应用。然而,对于电力系统来说,风电、光伏等新能源出力具有极强的不确定性与波动性,接受新能源并网的同时维持系统的安全与稳定,是新能源电力系统所面临的重大挑战。随着智能电网技术的发展以及通信技术的进步,数据成为了电力系统运行的重要资产。数据能够有效地消除可再生能源出力的不确定性,帮助新能源电力系统的规划与运行,有力地促进电网发展。然而,庞大的电力系统每时每刻都会产生海量的数据,且数据的价值难以判断。因此,电网无法过滤冗余数据并定位其中的高价值信息,导致信息的利用效率低下。本文通过研究新能源数据质量在电力系统调度场景下产生的效用价值与经济价值,辅助电网高效辨识所需数据,从而促进新能源的消纳,提高资源利用率与电网运行经济性,取得了以下3个方面的创新成果:(1)本文基于电力数据的基本特征,提出了一个通用的数据价值计算模型。分析研究了数据作为特殊资产不同于传统实体资产的特性与经济价值计算方式;研究了数据的质量维度,以及不同领域数据质量的应用情况;根据基于效用的数据价值计算方法,结合电力数据的特点与电力系统运行的应用场景,提出了一个适用于电力系统数据的价值计算模型。(2)本文基于数据质量维度,研究了新能源预测数据的效用价值。分析了新能源发电功率数据在电力系统运行问题中的信息价值;通过选取特定质量维度,如信息熵、非噪声比,计算新能源功率数据质量;建立了功率预测模型研究新能源数据的效用,即额外的光伏发电数据如何帮助提高日前预测精度,并基于信息质量分析新能源数据的效用价值。(3)基于机组组合日前调度模型,提出了新能源数据的经济价值计算模型。选取电力系统日前调度作为新能源信息的应用场景,引入两阶段随机机组组合模型量化数据的经济价值,建立了数据价值驱动的电力系统优化调度模型;研究不同质量的新能源数据对日前预测精度的影响,进而基于调度场景分析这些数据的经济价值;基于IEEE 30和118节点系统的算例探究了光伏数据质量对预测精度的影响,同时研究数据质量与系统经济成本的函数关系,能够快速有效地帮助电网根据数据本身的质量属性判断其在调度场景下的经济价值。

关键词：新能源电力系统数据质量日前调度机组组合数据价值计算

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含氢储能的多源联合发电系统调度研究

电子科技 2023年第2期36卷 61-66页

作者：郭成威田书刘明杭河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000

风电和光伏发电具有间歇性和随机性,为了降低在多源联合发电系统中的弃风弃光率,采用含氢储能系统和火电机组配合来平滑风电和光电机组出力。文中以系统运行成本最小和弃电惩罚成本最小为目标,以系统功率平衡、火电机组出力和爬坡、热... 详细信息

风电和光伏发电具有间歇性和随机性,为了降低在多源联合发电系统中的弃风弃光率,采用含氢储能系统和火电机组配合来平滑风电和光电机组出力。文中以系统运行成本最小和弃电惩罚成本最小为目标,以系统功率平衡、火电机组出力和爬坡、热备用、风电和光电出力及储能系统储氢罐容量、电解槽和燃料电池功率等为约束条件构建了多源联合发电系统日前调度模型。通过YALMIP工具箱对模型进行编程,并调用CPLEX对编写的程序进行求解。对含有风电、光电、火电机组以及储能系统的多源联合发电系统进行算例分析,通过对比有无储能系统的弃风弃光量和系统总运行成本,证明了含氢储能系统可以有效降低系统的弃风弃光率,并提高系统的经济性。

关键词：含氢储能系统多源发电系统日前调度风光出力弃风弃光率经济调度 YALMIP CPLEX

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兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度

电力科学与工程 2017年第8期33卷 19-26页

作者：卢锦玲赵大千陈传宝杨进华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 国网保定供电公司河北保定071051

基于先进的量测和通信技术,对电源、电网和负荷侧设备进行灵活的控制和管理,以提高配电网对大规模分布式电源的消纳能力,是主动配电网区别于传统配电网的重要特点。综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和... 详细信息

基于先进的量测和通信技术,对电源、电网和负荷侧设备进行灵活的控制和管理,以提高配电网对大规模分布式电源的消纳能力,是主动配电网区别于传统配电网的重要特点。综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和需求侧资源的主动控制和管理,在考虑环境效益的同时,兼顾配电公司和分布式发电商2个不同主体的利益,建立了以配电公司运行成本最小、分布式发电商净收益最大、污染气体排放量最低为目标的主动配电网日前优化调度模型,并提出了一种基于多样性策略的改进蝙蝠算法进行求解。采用熵权TOPSIS法进行综合决策,从Pareto解集中选取最优调度方案。最后以扩展的IEEE 33节点配电系统为算例,证明了上述调度模型和算法的合理性和有效性。

关键词：主动配电网多目标优化日前调度环境效益不同主体利益

基于GA-BFO的城镇住宅家庭用能多目标优化调度策略

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软件 2020年第10期41卷 59-65页

作者：于军琪叶子雁赵安军李若琳余紫瑞西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院陕西西安710055

针对城镇住宅家庭设备等用能的特点,建立一种包含多种可调度负载的家庭用能模型。以最小用户电力成本和最小负荷峰均比为优化目标,提出一种日前优化调度策略,并采用一种改进的细菌觅食优化算法进行求解。考虑用户临时需求变化对日前优... 详细信息

针对城镇住宅家庭设备等用能的特点,建立一种包含多种可调度负载的家庭用能模型。以最小用户电力成本和最小负荷峰均比为优化目标,提出一种日前优化调度策略,并采用一种改进的细菌觅食优化算法进行求解。考虑用户临时需求变化对日前优化调度结果的影响,提出一种对短时间内的用能安排进行重新调度的实时优化调度策略,并引入0-1背包问题和动态规划方程对上述问题进行求解。算例结果验证了所提策略和改进算法的有效性。

关键词：家庭能量管理多目标优化日前调度细菌觅食算法实时调度

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计及用户舒适度的海上孤岛微电网运行策略

电力需求侧管理 2023年第6期25卷 35-42页

作者：陈宇星殷自力郭茜婷林晨杰郑传良国网福建省电力有限公司福州350003 国网福建省电力有限公司宁德供电公司福建宁德352101

在高比例新能源的孤岛微电网中,风电的间歇性与波动性会增加微电网运行调度的不确定性,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种计及用户舒适度需求侧管理的海上孤岛微电网运行策略。首先,针对微电网内不同类型负荷用... 详细信息

在高比例新能源的孤岛微电网中,风电的间歇性与波动性会增加微电网运行调度的不确定性,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种计及用户舒适度需求侧管理的海上孤岛微电网运行策略。首先,针对微电网内不同类型负荷用户进行精细化建模以及差异化需求响应策略,提出不同类型用户的评判指标。其次,综合用户舒适度最优以及微电网日运行成本最小为目标建立日前调度框架,并利用yalmip+cplex求解器进行求解得到日前调度计划。最后,以某海上孤岛微电网为例,在不同风电场景下验证所提策略的有效性与普适性。

关键词：孤岛微电网高比例新能源需求响应用户舒适度日前调度

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冷热电联供型微电网能量管理平台设计

电工电气 2014年第11期 52-58页

作者：王志贺刘元园唐沂媛吴兴泉东南大学电气工程学院江苏南京210096 江苏省电力公司检修分公司江苏南京211102

能量管理是联供型微电网能否充分高效利用能源的关键,借鉴现有微电网能量管理平台,设计了一种联供型微电网能量管理平台结构框架,采用分层/分级式的结构,上层集中管理控制,底层分散控制。软件平台采用精确的系统元件设备模型,运用成熟... 详细信息

能量管理是联供型微电网能否充分高效利用能源的关键,借鉴现有微电网能量管理平台,设计了一种联供型微电网能量管理平台结构框架,采用分层/分级式的结构,上层集中管理控制,底层分散控制。软件平台采用精确的系统元件设备模型,运用成熟的算法,求解优化模型提供日前调度计划。实时调度系统每5 min修正日前调度计划,抑制微电网内的功率波动,减少对上级调度的影响。采用图形模型数据库一体化的思想,设计了图形工具,使平台的可扩展性更强。

关键词：冷热电联供型微电网能量管理平台日前调度实时调度图形工具