计及需求侧广泛参与的电力系统灵活性评价与优化配置研究

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近年来,由于环境恶化及国家相关政策的扶植,可再生能源装机占比逐步提高,由于其出力具有波动性与不确定性,系统灵活性不足时会导致弃风、弃光及强制切负荷的问题,因此高比例可再生能源占比的电源结构对系统运行的灵活性提出了更高的要求。为促进可再生能源消纳,如何提高电力系统灵活性日益受到关注。从电力系统运行的角度,可以分别从资源配置与调度运行两方面提高系统灵活性,从灵活性资源设置的角度,除发电侧灵活性资源,充分开发需求侧灵活性资源是短期内以较低成本提高系统运行灵活性的关键。而提高电力系统灵活性首先需确定系统灵活性水平,根据评价结果配置灵活性资源、调整灵活性资源的调度运行,因此电力系统灵活性评价是以上研究的前提。本文主要工作如下:
  (1)分析电力系统灵活性相关特征,针对灵活性的空间与时间响应特性分别建立电力系统灵活性评价指标。基于卷积原理建立考虑可再生能源与负荷聚合效应的净负荷不确定性模型,界定系统的灵活性需求;提出指标节点向上/下灵活性需求指数评价系统各节点灵活性资源配置的充裕度,针对某一配置结果,计及灵活性资源调用的网络约束,计算该节点某一时刻可应对最大灵活性需求,相对于该节点该时刻灵活性需求的占比即为指标值;提出指标场景覆盖指数评价灵活性资源调度结果各时刻的可调度性,针对某一调度结果,计及灵活性资源调用的时间响应特性,生成当前调度结果实际可应对的随机场景集,相对于调度结果目标应对的随机场景集占比即场景覆盖指数。通过算例验证指标的合理性并说明提高系统灵活性的必要性。
  (2)建立计及空间灵活性评价及需求侧参与的灵活性资源优化配置模型。首先根据资源特点对需求侧资源建模,建立考虑需求侧参与的节点向上/下灵活性需求指数评价模型,求解系统各节点向上/下灵活性需求指数,筛选灵活性资源不足节点;建立灵活性资源优化配置模型,以节点向上/下灵活性需求指数评价指标为约束,在灵活性不足节点处配置储能、需求响应资源,提高系统灵活性资源的空间分配合理性;分析不同灵活性资源特性对配置结果的影响,分析指标约束限值对系统运行灵活性经济性的影响,获得兼顾灵活性与经济性的资源配置结果。
  (3)建立计及场景覆盖指数与需求侧参与的灵活性资源调度策略。基于滚动调度模型,改变日内调度方式,增加调度结果场景覆盖指数相关约束,同时考虑日内需求响应的参与,增强调度结果的灵活性。验证了场景覆盖指数可以有效增加调度结果的灵活性,结合需求响应的参与可提高系统运行的经济性。
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