间歇式清洁电源超高比例渗透的配电网调度方法研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yucunjiang
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碳中和进程中,我国风、光等间歇式清洁电源发电占比将逐步达到半数以上的超高比例,其弱受控性特征,对现有电力系统带来诸多问题,例如:适应于局部区域降碳指标任务达成的配电网低碳调度机制与方法缺失问题;具有隐私信息保护诉求的分布式清洁电源参与配电网调度时分布式计算求解困难问题;含有清洁电源的微网市场化调度平台与市场化调度方法匮乏问题;负荷侧需求响应时可控负荷弹性潜能激发不充分问题。需在智能配电网电力调度模式中考虑调度对象与调度目标多元化变化特征,以及计划性调度与市场化调度的协同方法问题。本文在梳理间歇式清洁电源并网典型形式与基本调度方法的基础上,研究适应清洁电源最大接纳的智能配电网调度模式,以解决传统配电网经济调度在消纳清洁电源不适应问题。本文主要研究内容如下:(1)针对清洁电源集中式并网时,区域电网碳中和指标阶段性达成诉求,研究不同场景下的碳-电耦合模型,该模型可以将碳排放配额指标与电功率计划分解。在降碳指标阶段性达成前提下,综合考虑负荷电力需求与配电网经济运行需求,针对信息共享型微网,建立以配电网整体运行成本最小化为目标,以负荷削减、配电网安全和储能出力等为约束,重点考虑配电网碳排放成本的集中式优化调度模型。提出采用混合整数二阶锥优化方法求取全局最优解,在IEEE 33节点系统进行仿真。仿真结果表明,混合整数二阶锥算法能够针对电力系统潮流方程的非线性特征进行有效的线性化处理。该方法可以用于清洁电源超高比例渗透的配电网集中优化调度,能够有效提升配电网碳排放配额紧缩态势下信息共享型清洁电源的接纳能力。(2)针对清洁电源以微网形式分布式并网时,投资商更多的隐私保护诉求,研究多微网内部成本信息保护或信息缺失(不确定)条件下的配电网分布式协同优化方法。重点考虑信息缺失情况下集中式协同调控方法求解困难,而配电网全局优化调度陷入困局的问题。针对分布式多微网优化调度中的信息保护问题,在2个互联微网系统建模仿真。仿真结果表明,利用自适应鲁棒优化方案,可以有效建立隐私信息保护问题的数学模型,对不确定的风能问题进行求解,可以利用增广拉格朗日(AL)分解方法将模型分解为区域子问题,实现在不公布微网成本信息条件下的分布式调度。(3)针对清洁电源以微网形式分布式并网时,多微网更多的市场化竞争需求,研究基于配电网电力市场和节点边际电价(DLMPs)机理,构建旨在提高清洁电源参与度的配电网和多微网协调运营博弈模型。该模型建立了双层优化的非合作博弈关系,可以在实现配电网安全运行前提下,解决多微网间及多微网与配电网间的协同优化决策问题。在所提出的优化模型中,上层模型以多微网自身收益最大化为目标,对多微网间协同博弈关系建模,下层模型以配电网运行物理条件为约束,可以完成市场出清并确定边际电价和出清电量。在IEEE 33节点系统进行仿真,仿真结果表明,各微网根据下层配电市场边际电价,调整自身报价策略,通过上层博弈模型获得纳什均衡解,从而实现考虑市场因素的含多微网的配电网调度。(4)针对可调负荷聚合商的电价激励可能,研究通过市场机制实现可调负荷的分布式管理方法,提出一种可调负荷的分层协调策略。在上层,聚合商通过P2P交易实现系统层面虚拟电池的分布式调度,充分保护用户隐私,并将交易结果下发给下层;在下层,可调负荷的调控潜力由虚拟电池进行量化,并通过市场机制实现其分布式控制方法,以响应上层调度指令,在虚拟的3个聚合商上进行仿真。仿真结果表明,提出的基于市场机制的可调负荷分层调控策略可以有效地实现可调负荷的分布式管理。(5)针对可调负荷聚合商经济利益诉求,研究基于可调负荷多时间尺度优化协调的微网联络线功率平滑策略,以缓解风电不确定性引起的微网联络流功率误差。提出利用可调负荷多时间尺度优化协调解决微网联络线小时和分钟时间尺度上的功率误差的方法。仿真结果表明,多时间尺度优化协调调度相较于单时间尺度调度,能更有效地解决微网联络线功率误差问题,即可调负荷多时间尺度协调调度可以提高用户收入。
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