低碳背景下电力系统多元能源与主动负荷协调调度与风险管理研究

Under the domestic and international background of low carbon and energy saving,a variety of renewable energies and active loads are widely applicated and promoted in power system.Though the access of multiple energies and active loads increases the uncertainties of power system, more feasible operation modes are available. This project will study the uncertainty, controllability and coordination of carbon emission of the multiple energies and active loads. In order to balance the carbon emission and economic security operation of multiple energies and active loads in short-term power system dispatch, coordinated scheduling strategies for carbon emission management of both supply and demand side are proposed. Day-ahead coordinated scheduling model based on interval optimization and real-time coordinated scheduling model based on modified probabilistic power flow method are contributed.A novel risk contribution model is proposed to assess the risk loss ofmultiple energies and active loads, which can respectively quantize increment and marginal risk of each uncertainty factor and provide basis for reducing integral risk level with specific risk management method.Based on the day-ahead and real-time coordinated schedulingmodels, a new short-term coordinated scheduling model considering risk contribution constraint is proposed, which can eualuate various renewable energy contribution of ancillary service and help operator achieve economical efficiency meanwhile effectively control and identify the risk level of different random variables.

在低碳减排的国内外背景下，多种可再生能源及主动负荷在电力系统中得到不断地应用和推广。多元能源及主动负荷的接入增加系统运行的不确定性的同时，也为系统运营方提供了更多可行的运行方式。课题将在低碳背景下对多元能源及主动负荷的不确定性、可控性及其碳排放的协调特性进行研究，为了协调多元能源及主动负荷的碳排放与经济安全运行之间的关系，提出发电侧与负荷侧共同参与碳排放管理的协调调度策略，并建立基于区间优化的日前协调调度模型和基于改进概率潮流的实时协调调度模型。为了评估多元能源及主动负荷对电力系统运营造成的风险损失，提出了一种新的风险贡献度模型，该模型可对不同随机变量对系统运行产生的边际风险进行量化。在协调调度模型的基础上，建立考虑风险贡献度约束的电力系统短期协调风险管理模型，对多种可再生能源的辅助服务贡献度进行评估，使调度员在追求经济性的同时能有效控制和识别不同随机变量对系统运行产生的风险水平。

本项目针对分布式能源高比例渗透及电网的安全性、经济性、环保性需求增大的问题，构建了考虑多元能源及主动负荷的源网荷协调调度模型、方法。.项目研究内容及主要成果如下：.1.提出从负荷侧计量碳排放水平的方法，在此基础上建立了低碳背景下的需求管理模型；提出了考虑不确定性的分布式能源聚集商参与的电力系统双层优化方法。研究成果能够实现从负荷侧进行有效的碳排放管理，充分发挥负荷侧的减排潜力；聚集商的优化自身竞价策略受市场及分布式电源出力不确定性的影响，聚集商的参与能够降低系统电价水平，提高社会福利。.2.提出了虚拟电厂短期日前调度策略及提升电力-天然气系统弹性的线路、管道加固策略。研究成果能够根据决策者的收益悲观度制定虚拟电厂的调度策略；线路、管道加固方案能够减少系统的切负荷损失。.3.提出了含环状结构的配电网潮流计算方法及主动配电网参与的阻塞管理方法。研究成果表明，该潮流计算方法的收敛速度快，并且解决了三相潮流不平衡的病态雅可比矩阵问题；该阻塞管理方法能够保证节点电价的稳定性，充分发挥主动配电网的可调特性。.4. 建立了广泛负荷聚集商的市场策略模型，并对其进行风险效益分析及风险管理。该策略有助于聚集商在需求侧资源管理中提升效益、平抑风险，能够对需求侧资源进行风险分解，有助于需求侧资源在运营中更加主动地服从聚集商的管理。.5. 量化了含多元能源的电力系统的随机因素对电网风险的贡献情况，并以此为依据建立旋转备用成本的分摊政策，实现各项随机因素根据对电网不确定性的影响程度分别承担旋转备用成本。