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区域电网的分省备用容量留取方案(一):机制设计

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中国电机工程学报 2023年第3期43卷 61-69页

作者：蔡帜戴赛崔晖丁强李宇轩李强电力调度自动化技术研究与系统评价北京市重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

在传统调度模式下,区域电网的分省备用容量一般按照计划模式留取,对省间备用互济的可调用性缺乏考虑,随着新能源和电力市场的快速发展,已难以适应未来电网的发展要求。为此,该文首先分析国内外备用留取方法现状;然后,基于现行标准和各... 详细信息

在传统调度模式下,区域电网的分省备用容量一般按照计划模式留取,对省间备用互济的可调用性缺乏考虑,随着新能源和电力市场的快速发展,已难以适应未来电网的发展要求。为此,该文首先分析国内外备用留取方法现状;然后,基于现行标准和各区域管理规定对备用的分类和机制进行探讨,分析高比例新能源接入和现货市场建设对备用容量的影响,探讨分省备用管理特点和各区域负备用留取方案;在此基础上,基于我国的调度模式,设计了区域电网备用容量预留机制,确定电力市场中的备用品种、特点和相互关系,从高比例新能源接入对电网充裕性、安全性、灵活性的影响出发,提出“负荷备用分省预留、事故备用全网共享”的分区备用留取模式,并分析负荷负备用的必要性;最后,基于区域电网辅助服务市场机制,考虑新能源不确定性和事故N-1的备用调用场景约束,设计区域电网的电能与备用联合优化流程。

关键词：区域电网备用容量新能源 N-1安全新型电力系统

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计及新能源随机特性的备用容量确定及其成本分摊

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电力系统自动化 2023年第4期47卷 10-18页

作者：刘硕杨燕杨知方陈启鑫清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 北京电力交易中心有限公司北京市100031 计算智能重庆市重点实验室(重庆邮电大学) 重庆市400065 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400030

预留备用是应对电力系统强不确定性的必要举措,随着电力市场改革的不断推进,如何科学确定备用容量,并将备用费用在各责任方间公平合理地分摊是实现电力市场化改革的关键之一。针对负荷、新能源等不确定性,提出了备用容量估计及其成本分... 详细信息

预留备用是应对电力系统强不确定性的必要举措,随着电力市场改革的不断推进,如何科学确定备用容量,并将备用费用在各责任方间公平合理地分摊是实现电力市场化改革的关键之一。针对负荷、新能源等不确定性,提出了备用容量估计及其成本分摊方法,根据不确定性预测误差的波动特征确定备用容量,并基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)理论合理分摊备用成本。首先,利用非参数核密度估计方法刻画新能源/负荷预测误差的概率密度曲线,无须假设新能源/负荷服从某一固定分布,并在此基础上提出基于蒙特卡洛法的备用需求场景模拟生成方法,确定备用总容量。然后,根据VCG理论,通过一个市场参与者(新能源/负荷)对其他市场参与者的替代效益进行价值量化,基于价值大小按比例分配备用成本到新能源/负荷一侧。最后,以修改的IEEE 30节点系统以及中国某省级电网661节点系统为例进行仿真分析,验证所提方法的有效性。

关键词：备用容量成本分摊非参数核密度蒙特卡洛法 Vickrey-Clarke-Groves(VCG)理论

高比例新能源电网运行备用容量需求概率动态评估方法

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电力建设 2023年第6期44卷 126-134页

作者：吴思嘉迟方德叶希况理王泽文云峰湖南大学电气与信息工程学院长沙市410082 国网陕西省电力有限公司西安市710048 国网四川省电力公司成都市610041

我国目前采用基于负荷百分比和最大单机容量的运行备用容量配置准则,在高比例新能源接入场景下存在备用容量不足或过于充裕的问题。针对当前调度运行中面临的如何准确评估高比例新能源电网运行备用容量需求的难题,构建了基于非参数核密... 详细信息

我国目前采用基于负荷百分比和最大单机容量的运行备用容量配置准则,在高比例新能源接入场景下存在备用容量不足或过于充裕的问题。针对当前调度运行中面临的如何准确评估高比例新能源电网运行备用容量需求的难题,构建了基于非参数核密度估计的运行备用容量需求概率动态评估方法,并提出考虑新能源渗透率和评估时段的置信度动态选择策略,可精确评价复杂多变场景的运行备用需求量,实现对上调备用容量需求和下调备用容量需求的滚动式差异化评估。在此基础上,构建了考虑动态备用容量需求的常规电源开机容量制定策略,在保障运行备用容量充裕的前提下最大程度提升新能源消纳空间。基于某新能源高占比省级电网开展了应用测试,验证了所提方法的有效性。

关键词：运行备用备用容量核密度估计开机方式新能源

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计及风电调频的备用容量滚动优化方法

电力建设 2022年第2期43卷 117-125页

作者：邢超奚鑫泽何廷一李胜男刘明群云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明市650217

风电预留备用容量,参与系统调频是构建以新能源为主体的新一代电力系统的必然要求。而现有备用容量配置方法研究鲜有计及风电主动参与调频,且多数方法无法将系统调频经济性和频率稳定性同时进行优化。计及风电调频的备用容量滚动优化方... 详细信息

风电预留备用容量,参与系统调频是构建以新能源为主体的新一代电力系统的必然要求。而现有备用容量配置方法研究鲜有计及风电主动参与调频,且多数方法无法将系统调频经济性和频率稳定性同时进行优化。计及风电调频的备用容量滚动优化方法适用于风电场采用分层集中式频率控制方法参与系统调频,通过多目标机会约束规划将经济性和频率稳定性同时纳入优化目标,在滚动计算中对风功率和负荷预测误差概率分布函数的参数进行校正,并采用混合智能算法得到满足不同置信度的备用容量的优化配置方案。IEEE 39节点测试系统仿真验证表明该方法解决了传统备用容量配置方法的局限,提高了系统频率稳定性及运行经济性。

关键词：备用容量机会约束多目标优化风电场频率控制混合智能算法

考虑多元不确定性和备用需求的微电网双层鲁棒容量规划

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电网技术 2023年第8期47卷 3343-3354页

作者：巨云涛李红权于宗民梁严郑龙烨中国农业大学信息与电气工程学院北京市海淀区100083 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京市海淀区100089

为了在独立微电网规划过程中综合考虑成本参数、风光资源的不确定性和备用需求,提出了风光储柴双层鲁棒容量规划模型。上层目标为包含投资、替换、运维以及燃料成本、环境惩罚成本和发电成本在内的总净现值成本最小,上层约束中,通过建... 详细信息

为了在独立微电网规划过程中综合考虑成本参数、风光资源的不确定性和备用需求,提出了风光储柴双层鲁棒容量规划模型。上层目标为包含投资、替换、运维以及燃料成本、环境惩罚成本和发电成本在内的总净现值成本最小,上层约束中,通过建立成本参数的区间不确定集合考虑了电源成本参数的不确定性以及风光历史出力的凸包不确定集合考虑了风光资源的相关性,同时考虑了需求响应模型对容量规划的影响。下层目标函数为最小化电源故障期间的停电成本和备用成本,下层约束考虑了故障期间备用发电机的出力约束以及备用容量约束。首先,基于库恩塔克(karush-kuhntucker,KKT)条件将下层模型转化为互补约束,利用大M法将下层变成混合整数线性规划(mixedintegerlinear programming,MILP)模型,之后,利用对偶理论将鲁棒单层模型转化为确定性模型。最后,基于实际工程算例,验证所提出的算法能够有效考虑成本参数及风光资源等多元不确定性,同时满足系统备用需求。与遗传算法及其他双层鲁棒组合(直接混合整数二次规划(directmixed-integer quadratic programming,DMIQP)+枚举鲁棒对等(enumeration robust counterpart,ERC)等)算法相比,具有更高的计算效率。

关键词：备用容量凸包不确定集合时空相关性双层优化算法鲁棒优化算法

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计及可靠性的日前旋转备用容量评估指标

电网技术 2019年第6期43卷 2147-2153页

作者：刘建涛朱炳铨马经纬徐奇锋冯树海李卫东中国电力科学研究院有限公司江苏省南京市210003 国网浙江省电力公司浙江省杭州市310007 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

在日前发电计划中,对旋转备用容量进行合理配置是保障电网安全可靠运行的必要手段。在分析大规模新能源接入、特高压直流输电馈入等条件下电网旋转备用需求特征的基础上,分析了传统可靠性指标用于旋转备用容量评估的适用性,提出了Tr电... 详细信息

在日前发电计划中,对旋转备用容量进行合理配置是保障电网安全可靠运行的必要手段。在分析大规模新能源接入、特高压直流输电馈入等条件下电网旋转备用需求特征的基础上,分析了传统可靠性指标用于旋转备用容量评估的适用性,提出了Tr电力不足期望值、非事故备用满足概率、事故备用满足度等日前旋转备用容量评估指标,并对日前旋转备用容量评估的数据需求和处理方法进行了分析,最后,基于区域电网历史数据通过算例论证了文中所提出的旋转备用容量评估指标及旋转备用容量需求计算方法的有效性。

关键词：旋转备用备用容量需求响应可靠性

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计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法

电力系统保护与控制 2019年第9期47卷 72-79页

作者：肖逸谢俊刘若平李银红强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北武汉430074 国家电网公司华中分部湖北武汉430077

风电出力的不确定性对于备用容量的配置具有重要影响。基于此,提出了一种计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法。针对拉普拉斯分布形状调整不够灵活的问题,提出了一种改进拉普拉斯分布。并以此为基础,提出了一种发电机备用容量计... 详细信息

风电出力的不确定性对于备用容量的配置具有重要影响。基于此,提出了一种计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法。针对拉普拉斯分布形状调整不够灵活的问题,提出了一种改进拉普拉斯分布。并以此为基础,提出了一种发电机备用容量计算新方法。该方法首先以最小化发电成本为目标的最优潮流模型,对系统各机组的运行基准点进行求解;再按照鲁棒优化思想并结合发电机自动发电控制(AGC)的仿射模型建立鲁棒最优潮流模型求解各AGC机组参与因子;最后结合等概率转换原则求解系统的备用容量。算例分析表明,所提改进拉普拉斯分布模型拟合效果较好,且所提备用容量计算新方法能够综合考虑系统安全性和经济性的需求。

关键词：预测误差改进拉普拉斯分布备用容量仿射模型鲁棒最优潮流

大规模风电接入系统多时间尺度备用容量滚动修订模型

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中国电机工程学报 2017年第6期37卷 1645-1656页

作者：王蓓蓓唐楠方鑫杨胜春嵇文路东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 美国田纳西大学电气工程与计算机科学系美国田纳西州诺克斯维尔市37996 中国电力科学研究院江苏省南京市210003 南京电力公司江苏省南京市210008

基于需求响应多时间尺度的特性,考虑新能源、负荷、发电机组等不确定的特点,建立了计及多时间尺度备用资源的日前–日内2小时–日内15分钟备用滚动优化模型。模型中突破性地全面考虑了不同时间尺度的激励型需求响应备用资源,以及慢机机... 详细信息

基于需求响应多时间尺度的特性,考虑新能源、负荷、发电机组等不确定的特点,建立了计及多时间尺度备用资源的日前–日内2小时–日内15分钟备用滚动优化模型。模型中突破性地全面考虑了不同时间尺度的激励型需求响应备用资源,以及慢机机组、快速启动机组、自动发电控制3种响应速度不同的发电侧备用资源。针对风电和负荷预测精度在日前–日内2小时–日内15分钟逐步提高的特点,建立了考虑不确定性的备用容量滚动优化模型将各时间尺度的需求侧资源与发电侧资源互动,使不同时间尺度下的备用资源参与到各级备用优化中,实现不同时间尺度的需求侧备用资源与发电侧备用资源的联合优化。最后基于PJM-5节点系统和国内某省级电网系统的算例验证了模型的有效性。

关键词：需求响应不确定性多时间尺度联合优化备用容量滚动修订

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基于用户意愿的电动汽车备用容量多目标优化

上海交通大学学报 2023年第11期57卷 1501-1511页

作者：邵萍杨之乐李慷朱晓东郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518000 利兹大学电子与电气工程学院英国利兹LS29JT

电动汽车(EV)保有量可观且具有储能的特性,使其参与电力系统运行调控提供备用服务成为可能.针对此建立基于EV用户意愿,以集电商经济收益、微电网功率波动和用户满意度为目标的多目标优化调度模型.考虑到负荷预测误差的影响,对模型进行... 详细信息

电动汽车(EV)保有量可观且具有储能的特性,使其参与电力系统运行调控提供备用服务成为可能.针对此建立基于EV用户意愿,以集电商经济收益、微电网功率波动和用户满意度为目标的多目标优化调度模型.考虑到负荷预测误差的影响,对模型进行日前阶段和日内实时修正阶段的多时间尺度优化调度分析.求解方法采用主流的多目标智能优化算法NSGA-Ⅲ算法,同时将NSGA-Ⅱ和MOEA/D算法作为对比算法,通过对比实验选出最优调度方案并分析EV提供备用容量的场景.仿真结果证明所提模型的有效性.

关键词：备用容量用户意愿多目标多时间尺度负荷需求不确定性