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华北电力大学巩志皓、王程:基于风险的电-热综合能源系统风电消纳能力评估

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该文受国家自然科学基金项目(51807059)资助。

作者:巩志皓,王程

单位:新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

文章导读

伴随风电大规模地接入电网,其不确定性与波动性给电网的运行调度带来了极大的挑战,一旦应对不当则易引发弃风、切负荷经济损失。特别地,我国北方进入冬季后供暖需求急剧上升,供热机组以热定电的现象频繁出现,影响电力系统的灵活调度,对风电上网消纳也产生了不利影响,因此基于电-热综合能源系统构建了一种以极小化弃风切负荷风险为优化目标的两阶段鲁棒模型评估风电消纳能力,并针对构建模型的特点设计了基于列-约束生成(column-and-constraint generation, C&CG)的求解算法。

文章亮点

1. 建立了面向电-热综合能源系统的风电消纳能力评估模型,并与仅考虑电力系统的同类模型进行比较,仿真验证电-热耦合可以增强电力系统运行灵活性,提高其风电消纳能力,降低运行风险。

2. 将表征风电不确定性的不确定集合边界融入到第一阶段的目标优化中,从而使得不确定集合在算法求解过程中同步动态优化,可有效降低策略保守性。

文章摘要

伴随风电大规模接入电网,其不确定性为电网的决策调度带来了新的挑战,风电消纳评估由此成为研究热点之一。通过不确定集合表征风电不确定性,建立了基于两阶段鲁棒优化的风电消纳能力评估模型,以解决电-热综合能源系统的风电消纳能力评估问题。在构建的两阶段优化模型中,主问题基于风险指标优化风电可消纳域,并在算法处理中采用分段线性化处理非线性的风险表达式;子问题引入风电可接纳判据寻求风电不确定集合中的极端场景。最后着重比较电-热综合能源系统与电力系统的风电消纳能力差异。

C&CG算法求解流程

为验证论文所提模型与算法的有效性,设计一个6节点电力系统与9节点热力系统组成的电-热综合能源系统记作测试系统Ⅰ,同时记6节点电力系统为测试系统Ⅱ,根据实际工程中的选择优先级采用表1中的罚系数进行仿真验证。

表1 各时段的弃风、切负荷罚系数

表2与图2可共同说明电-热耦合增强了电力系统的灵活性,降低系统的运行风险,提高了其风电消纳能力。

表2 电-热耦合对评估结果的影响

图2 两个测试系统的可接纳风电出力范围

表3与图3共同验证了弃风、切负荷罚系数在实际运行中对系统为恢复可行运行状态而采取的紧急措施优先级的选择有重要影响。

表3 弃风、切负荷罚系数对评估结果的影响

图3 不同罚系数影响下的风电可接纳范围

本文引文信息

巩志皓,王程. 基于风险的电-热综合能源系统风电消纳能力评估[J]. 全球能源互联网,2019,2(4):325-332.

GONG Zhihao, WANG Cheng. Risk-based admissibility assessment of wind generation in integrated electric-heat systems [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(4): 325-332(in Chinese).

作者简介

巩志皓

硕士研究生

研究方向为综合能源优化,E-mail:13717582691@163.com

王 程

讲师,硕士生导师,博士

主要研究方向为综合能源系统的运行与控制,E-mail:chengwang@ncepu.edu.cn

编辑张鹏

审核:白恺

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