適應(yīng)新型電力系統(tǒng)多類(lèi)靈活性資源日前?實(shí)時(shí)協(xié)同優(yōu)化模型

摘要：在高比例新能源并網(wǎng)背景下，為了保證新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，挖掘多類(lèi)靈活性資源的調(diào)節(jié)潛力至關(guān)重要。為此，提出多類(lèi)靈活性資源日前–實(shí)時(shí)兩階段協(xié)同優(yōu)化模型。首先，通過(guò)場(chǎng)景模擬和場(chǎng)景削減技術(shù)模擬新能源發(fā)電不確定性，并分析了電源側(cè)、用戶側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)靈活性資源的類(lèi)型及優(yōu)勢(shì)。然后，設(shè)計(jì)日前–實(shí)時(shí)兩階段優(yōu)化框架并建立風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，在日前階段，根據(jù)新能源預(yù)測(cè)功率確定啟停計(jì)劃、發(fā)電計(jì)劃等，以最小運(yùn)行成本達(dá)到功率平衡。在實(shí)時(shí)階段，根據(jù)新能源實(shí)際模擬功率確定調(diào)整功率、調(diào)用備用容量、需求響應(yīng)程度，以最小期望成本達(dá)到功率再平衡。為了刻畫(huà)新能源不確定性，在目標(biāo)函數(shù)中引入條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值來(lái)度量風(fēng)險(xiǎn)。最后，以區(qū)域系統(tǒng)為例進(jìn)行算例分析。研究結(jié)果表明：在兩階段優(yōu)化框架下，多類(lèi)型電源實(shí)現(xiàn)互濟(jì)，共同滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求，電源側(cè)、用戶側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)的靈活性資源發(fā)揮了協(xié)同調(diào)節(jié)功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)靈活性；此外，兩階段風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型通過(guò)條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值刻畫(huà)不確定性，較好地均衡了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；靈活性資源；兩階段優(yōu)化；調(diào)度模型；條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值

中圖分類(lèi)號(hào)：TM 73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2020 年9 月，中國(guó)提出2030 年“碳達(dá)峰”和2060 年“碳中和”目標(biāo)[1]，“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)廣泛而深刻的問(wèn)題[2]。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵舉措，必須加快向適應(yīng)大規(guī)模、高比例新能源方向轉(zhuǎn)變[3]。此外，電力服務(wù)需求日益多元化、個(gè)性化，對(duì)系統(tǒng)安全可靠性要求越來(lái)越高[4]。為了解決高比例新能源并網(wǎng)問(wèn)題，必須促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展，挖掘各種資源調(diào)節(jié)潛力，提升新型電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性[5]。

當(dāng)前， 電力系統(tǒng)靈活性問(wèn)題已經(jīng)被廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[6] 根據(jù)凈負(fù)荷波動(dòng)情況分析了靈活性需求，并從節(jié)點(diǎn)型和網(wǎng)絡(luò)型兩個(gè)角度分析了靈活性供給能力，并設(shè)計(jì)了充裕率的靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)。文獻(xiàn)[7] 提出了靈活性資源需求和供給能力量化方法，并建立了靈活性供需平衡優(yōu)化模型，研究結(jié)果表明電網(wǎng)靈活充裕度較之前有明顯提升。文獻(xiàn)[8]則研究了電源側(cè)的碳捕集電廠在提供調(diào)峰服務(wù)中的靈活性問(wèn)題。文獻(xiàn)[9] 同時(shí)考慮了電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)靈活性資源。但是，當(dāng)前對(duì)于靈活性資源的考慮還不夠充分，上述研究只關(guān)注了某一種或者某幾種靈活性資源，水電（hydro power， HP） 的調(diào)節(jié)能力也非常出色。

關(guān)于優(yōu)化調(diào)度的研究已經(jīng)形成了豐富理論基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[10] 將需求側(cè)管理應(yīng)用到微電網(wǎng)中，構(gòu)建了微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，研究結(jié)果表明，需求側(cè)管理提高了新能源消納水平，起到了削峰填谷作用。文獻(xiàn)[11] 針對(duì)氫燃料電池延遲響應(yīng)會(huì)影響電網(wǎng)運(yùn)行的問(wèn)題，建立了日內(nèi)優(yōu)化調(diào)度模型，能夠響應(yīng)不同調(diào)度周期要求。文獻(xiàn)[12] 為了提高風(fēng)電（wind turbine， WT） 的消納能力，進(jìn)入價(jià)格型需求響應(yīng)（demand response， DR），建立了火電（thermal power， TP） 和儲(chǔ)能（energy storage， ES） 聯(lián)合的深度調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度模型，改善了調(diào)峰資源配置，提高了各主體提供調(diào)峰的積極性。文獻(xiàn)[13]為了進(jìn)一步挖掘負(fù)荷側(cè)資源的靈活調(diào)節(jié)潛力，在負(fù)荷側(cè)考慮價(jià)格型需求響應(yīng)，建立低碳優(yōu)化調(diào)度模型，研究表明，調(diào)度策略提高了風(fēng)電消納能力。隨著研究的深入，源網(wǎng)荷儲(chǔ)的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度受到了關(guān)注。文獻(xiàn)[14] 分析了新型電力系統(tǒng)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)架構(gòu)，并從經(jīng)濟(jì)、可靠、技術(shù)、環(huán)保等多個(gè)維度設(shè)計(jì)評(píng)估體系以明確其功能價(jià)值。文獻(xiàn)[15]基于源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同機(jī)制提出了配電網(wǎng)韌性增強(qiáng)模型，實(shí)現(xiàn)了多種能源互補(bǔ)協(xié)調(diào)。上述研究已經(jīng)開(kāi)始嘗試通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)度方法來(lái)解決新能源消納問(wèn)題，并開(kāi)始探索源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化互動(dòng)價(jià)值，但都屬于單階段優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。實(shí)際上，新能源消納和靈活性提升可以看成是一個(gè)兩階段問(wèn)題。文獻(xiàn)[16-17] 分別構(gòu)建日前–實(shí)時(shí)兩階段優(yōu)化調(diào)度模型，研究了新能源在日前和實(shí)時(shí)的功率偏差對(duì)調(diào)度的影響，但是，對(duì)于源網(wǎng)荷儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)的靈活性資源考慮不夠全面。為此，本文在日前階段以新能源預(yù)測(cè)功率制定調(diào)度計(jì)劃來(lái)平抑波動(dòng)，實(shí)時(shí)階段以新能源實(shí)際功率制定調(diào)整計(jì)劃來(lái)應(yīng)對(duì)偏差。