東北電力大學:計及價格型需求響應的風–光–光熱聯合發電系統日前調度策略

時間:2020-08-03 17:04來源:中國電機工程學報
  項目背景
  我國西北地區擁有豐富的風光資源,除了風電、光伏等新能源電站外,西北地區還引進了依靠太陽能熱進行發電的光熱電站。2018年,由東方汽輪有限公司提供光熱發電汽輪機、發電機常規島設備的我國首個大型太陽能光熱示范電站——中廣核德令哈50MW光熱示范項目正式投運,我國由此成為世界上第8個掌握大規模光熱技術的國家。然而,西北地區新能源電站之間配合形式單一,且缺少對需求側資源的合理利用,其系統在提高風光消納能力上仍有一定的潛力。針對西北地區傳統調度策略的不足,本文通過電轉熱環節將風光電站與光熱電站儲熱系統結合,給出了風–光–光熱聯合發電系統框架與原理,并構建了計及價格型需求響應的風–光–光熱聯合發電系統日前優化調度模型,在有效結合源–荷 兩側進行優化調度的同時,提高了系統風光消納能力。
  論文所解決的問題及意義 
  圖1為風-光-光熱聯合運行結構框架。圖中,風電、光伏電站在向電網供電時,可以通過電轉熱環節將剩余的一部分電量轉換為熱能存入光熱電站的儲熱系統中,在風電光伏出力較低時可通過光熱電站將存儲的熱量轉換為電能來平衡電網負荷需求。圖2為該聯合系統內部能量流動圖。
圖1 聯合運行結構框架
  論文針對所構建的風-光-光熱聯合發電系統,通過在調度策略中引入價格型需求響應,構建了風–光–光熱聯合發電系統日前優化調度模型,該模型以系統綜合成本最低為目標,通過引入需求響應模型以及對系統中的風光出力、負荷、負荷響應量等波動量的預測誤差進行不確定性建模,考慮各電站運行約束,系統內部能量平衡約束等,最終調用CPLEX進行求解。通過采用三種不同調度模型(模型3采用本文調度策略)并基于西北地區實際電站數據的算例仿真,驗證了所提調度策略能夠有效提高系統風光消納能力。表1為三種不同調度模型效果對比。
圖2 聯合系統內部能量流動圖
表1  不同模型效果對比
  論文重點內容  
  論文分析和探討了以下3方面問題:
  (1)風電、光伏、光熱電站之間聯合運行框架及原理;
  (2)聯合系統內部能量流動關系分析及建模;
  (3)引入價格型需求響應的風-光-光熱聯合發電系統日前調度模型構建。
  結論 
  論文通過電轉熱環節將風光電站與光熱電站儲熱系統結合,給出了風–光–光熱聯合發電系統框架與原理,并構建了計及價格型需求響應的風–光–光熱聯合發電系統日前優化調度模型,相比于傳統的新能源電站之間的運行方式,通過電轉熱環節將風光電站與光熱電站的儲熱系統相結合,能夠充分利用光熱電站的能量時移特性,在為棄風、棄光提供有效利用方式的同時提高了光熱電站自身的調度靈活性,同時,價格型需求響應的引入有效地將電源側與負荷側相結合,指導用戶制定合理的用電計劃。
  本文作者:崔楊, 張家瑞, 王錚, 王濤, 趙鈺婷
  作者所在東北電力大學穆鋼教授團隊,依托“現代電力系統仿真控制與綠色電能新技術”教育部重點實驗室以及“風力發電聯網運行與控制技術”吉林省工程研究中心,緊密結合電網運行的工程技術問題,持續開展系統深入的研究,形成了5個穩定的研究方向:①大規模電力系統安全分析與控制;②城市電網規劃;③風電機組大規模聯網運行建模、分析與控制;④現代儲能技術在風力發電中的應用研究;⑤電力系統數字物理混合仿真研究。近年來主持承擔國家自然科學基金項目、國家科技部國際合作計劃、863計劃和國家電網公司項目20余項。研究成果應用于我國東北、西北主要風電基地和多個電網調度中心,取得顯著的經濟效益,為推動我國能源低碳發展和電力系統安全運行做出了重要貢獻。
  崔楊(1980),男,博士,教授,碩士生導師。主要從事大規模新能源聯網運行調度關鍵技術、電力系統分析與控制的研究工作。主持國家自然科學基金項目、吉林省科技廳發展計劃項目、國家電網公司科技項目等研究工作。獲吉林省科技進步一等獎1項,吉林省科技進步二等獎1項。在國內外刊物及國際重要學術會議上發表論文50余篇,EI檢索40余篇;獲授權國家發明專利10項。
  張家瑞 (1996),男,碩士研究生,研究方向為可再生能源并網發電運行控制。
  王錚(1979),男,碩士,高級工程師。主要從事大規模新能源并網及調度運行管理工作。
  原文地址:http://e-press.dwjs.com.cn/pcsee/periodical/html/2020-40-10-3103.html

注:本文章轉載自中國電機工程學報,不代表本網觀點立場。

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