- 頭條東南大學科研人員在高比例新能源電網平衡策略研究上取得新成果2022-12-19 作者：亢麗君、王蓓蓓 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語隨著高比例新能源接入電網，系統在安全、可靠性等方面面臨著新的挑戰，通過改進日內平衡資源配置方案增加系統調度的運行靈活性的相關研究受到廣泛關注。 東南大學電氣工程學院、中國電力科學研究院有限公司的研究人員亢麗君、王蓓蓓、薛必克、馮樹海，在2022年第13期《電工技術學報》上撰文，在日前既有調度方案的基礎上，在日內2h尺度確定快機開停機及各類靈活性資源的出力、靈活性預留結果，并關注靈活性預留的可調度性，建立場景覆蓋指數以評價該備用配置方案在實時時間尺度系統可響應量。基于此構建計及日內爬坡場景覆蓋的高比例新能源電網日內平衡策略。 算例結果說明該日內平衡策略由于更精確地計及了機組爬坡特性，而使得系統靈活性資源的預留具備可量測性，提高了系統的靈活性水平，減少了棄風/切負荷事件的發生概率。
隨著新能源大規模接入電網，電網的不確定性逐漸從負荷單側轉變為源、荷雙向不確定性。傳統調度模型在優化目標函數中考慮棄風、切負荷最小，其結果可能是系統為應對不確定性不計代價地預留盡可能多的靈活性資源，這種粗放式的調度模式不僅帶來昂貴的運行成本，且隨著更多新能源裝機和燃煤機組的退役，可調度的靈活性電源日益減少，使得該方法難以為繼。
因此，系統調度應該具備對于靈活性資源提供運營所需靈活性大小的度量能力，從而實現靈活性資源調度的精打細算。另一方面，需求側資源的快速發展使得系統靈活性資源變得更加多樣化。在此背景下，研究面向源荷互動的優化調度策略，以實現系統稀缺的靈活性資源用在刀刃上。
近年來眾多學者在優化調度模型中考慮靈活性需求，增加系統運行靈活性。部分學者應用確定性模型，在模型中添加靈活性需求最小值約束，從而滿足一定范圍內的系統不確定性，美國加州電力市場（California Independent System Operator, CAISO）和美國中西部電力市場（Midcontinent Independent System Operator, MISO）已將該調度模型應用于實際中。
相關學者對增加系統運行靈活性調度策略進行了一定的研究，主要關注靈活性容量預留上，較少關注靈活性資源的爬坡響應特性，即在實際調度時其可調度性。常規備用配置模型僅考慮單時段不確定性的影響；CAISO在其調度模型中關注了爬坡響應特性，添加了時段間的爬坡約束。有學者在日前進行備用配置時，考慮了機組備用爬坡的極端場景，爬坡約束更為嚴格，優化調度結果能夠應對不確定性置信區間內的任一出力結果，但是其應用在日內及實時時間尺度的魯棒性較強，成本較高。
以上方法主要基于修改靈活性備用配置的爬坡約束，增加系統響應靈活性需求的能力，但是沒有著眼于研究爬坡約束嚴格程度與系統靈活性可調度性之間的聯系，同時缺乏量化靈活性備用可調度性大小的評價指標。
針對這一問題，東南大學電氣工程學院、中國電力科學研究院的研究人員提出場景覆蓋指數評價指標，計算系統基于已知靈活性備用配置結果的可覆蓋的不確定性場景集與目標覆蓋場景集的比值，即可應對的隨機場景比例，準確描繪靈活性備用配置結果的可調度性大小。進一步建立計及場景覆蓋指數與需求側參與的日內靈活性資源平衡策略研究，該調度策略能夠根據決策者的風險偏好進行相應的優化調度策略調整。
圖1 計及場景覆蓋指數與需求側參與的靈活性資源調度框架
圖2 模型轉換及求解示意圖
圖3 模型求解流程
研究人員基于場景覆蓋指數評價指標，分析了靈活性資源可調度性對調度結果的影響。算例結果表明：
1）在調度模型中考慮場景覆蓋指數約束可以實現靈活性備用的合理配置，增強系統靈活性資源的可調度性。而在靈活性資源調度方面，考慮源荷互動等需求響應措施能夠進一步在系統運行的經濟性與靈活性方面達到雙贏。
2）根據運行模擬結果，當SCImin限值設置越高時，靈活性備用可覆蓋場景增多，降低了爬坡不足懲罰成本。但為實現更高的場景覆蓋指數必付出更高的備用配置成本反而有可能造成整體經濟性下降。
綜合考慮兩方面要求，調度人員可以根據系統實際風險需求，在靈活性調度中設置合適的SCI限值并采用該模型進行靈活性爬坡備用的優化設置。
研究人員指出，系統最終的棄風量不僅與備用的可調度性有關，還與備用的預留量密切相關。本次研究將靈活性需求作為已知量進行處理，未考慮靈活性需求量對系統調度優化的影響。隨著新能源接入系統比例的增加，系統靈活性需求也將逐漸增加，有必要結合備用預留量及其可響應量，對系統平衡策略進行研究，今后將對此做更進一步的深入探討。
本文編自2022年第13期《電工技術學報》，論文標題為“計及爬坡場景覆蓋的高比例新能源電網平衡策略研究”。本課題得到國網公司科技項目資助（支持發電負荷雙側報價的省級日前電力現貨市場優化出清技術研究與開發）的支持。
