工程论文哪里有?本文针对含碳捕集机组多区域互联分布式经济调度问题,首先搭建了多区域互联系统集中式经济调度模型,分析了集中式经济调度所面临的问题以及碳捕集机组在释放灵活性时捕碳强度的波动;
第1章 绪论
1.2.1 多区域互联电力系统经济调度研究现状
随着新能源装机容量的不断增加,因光照以及风力的强度不稳定性导致光伏、风电出力的波动性的同时给电力系统调度带来一定的难题[11]。在多区域互联电力系统中,各区域间可以通过备用共享以及负荷的错峰效益来提高系统运行的经济型与可靠性。随着电网改革的不断深入以及新能源装机容量不断提升,电网结构逐渐复杂,多区域互联电力系统的优势也逐渐显现出来。
电力系统经济调度是指在满足电网负荷需求以及安全运行的前提下,确定电力系统中可调控设备的启停以及出力决策,使得电力系统在一定时间周期内的运行成本最低的一种调度策略[12]。即在确定的运行设备组合,确定的系统负荷,记及各调控设备的运行约束(源荷平衡约束、机组爬坡约束、出力上下限约束等)确定各设备的出力决策,实现系统运行成本最低[13]。对于多区域互联电力系统经济调度模型主要分为凸模型[14-19]和非凸模型[20-21]两种。其中,凸模型包含线性规划模型、二阶锥模型以及二次规划模型。文献[14]中,将多区域经济调度模型进行线性处理,转变为线性规划问题,并提出了边界等效分解方法,利用其将线性规划问题转变为各个区域的子问题实现分布式求解。文献[15]提出了一种基于切割平面共识算法实现完全分布式多区域互联系统经济调度,该方法将多区域经济调度优化问题构造成二次规划模型,各区域不需要参数调整,通过其之间的切割平面信息的交换实现分布式经济调度,但收敛所需迭代次数较多。文献[16]中,基于ADMM提出了三种多区域互联电力系统经济调度方法,并通过算例对三种方法进收敛情况、误差度以及迭代速度进行对比分析,验证了所提方法的有效性。
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第3章 多区域互联系统分布式低碳经济调度
3.2 基于ADMM的多区域互联系统分布式低碳经济调度模型
3.2.1 低碳经济调度模型矩阵化处理
为方便对多区域互联系统模型进行模块化处理以及迭代求解框架的搭建,对低碳经济调度模型矩阵化处理,亦可增加该方法的通用性。在本章节中,为验证所提方法对含有全局不等式的分布式求解模型的适用性,在模型中引入系统碳排放量约束。此时全局约束包括:功率平衡约束(全局等式约束)、系统备用约束以及碳排放量约束。
在解决分布式动态经济调度问题过程中,关键在于对所构建模型的分布式求解。上一小节中实现了对经济调度模型矩阵化处理,至此关于经济调度模型尚未实现各个区域模块化分解。即经济调度模型依然为集中式经济调度模型。在本小节中将对其分解为与各个区域相关的子问题。
对于包含全局不等式的模型A很难直接对其进行分布式求解,本文首先基于对偶原理构建模型A的对偶模型,随后采用变量分解方法对原问题的对偶模型进行分解,最后设计相应的分布式求解算法。对模型A分解的目的是将经济调度问题分解为一系列子问题,使优化求解过程中对拉格朗日乘子的协调过程、对出力的决策过程都在各区域上分布式进行。分解步骤分以下两步。
第4章 考虑碳捕集-储能协同多区域互联系统 分布式低碳经济调度
4.2 碳捕集-储能协同模型构建及分析
4.2.1 碳捕集电厂电碳解耦
碳捕集电厂的电碳解耦,即将碳捕集装置的运行能耗与电厂净出力的耦合关系进行瓦解。关于碳捕集装置即可看作出力为负值的负荷单元。在本文中,碳捕集装置的固定能耗忽略不计,即其出力上限值为0。与其他传统可调控设备不同,碳捕集装置出力下限并非固定值。在碳捕集电厂中,碳捕集装置仅能对本电厂排放的烟气进行吸收与固定。因此碳捕集装置的能耗下限取决于相应的碳捕集电厂烟气排放量。因此,其出力下限值与烟气分流比和电厂出力值有关。
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4.3 含碳捕集-储能协同模型的分布式调度模型搭建
4.3.1 分布式经济调度模型
关于含碳捕集-储能协同模型分布式调度模型的构建与上一章的对集中式模型分解过程是一致的。在本章模型中,因计及了碳捕集组以及碳交易成本,因此不再考虑碳排放量约束。此时全局约束包含功率平衡约束(全局等式约束)以及系统备用约束(全局不等式约束)。在此,模型分解过程可参考3.2.2小节。互联系统中各调控设备成本函数与运行约束条件亦参考前文所述。
实时调度计划以系统最低运行成本为目标函数,每5min滚动一次,每次滚动优化后20min的调度计划,即一次滚动时段数nT =4。对nT 时间段的调控设备进行优化后,保留第一时段的处理决策,作为下一次滚动优化首个时段的出力决策初始值。对于储能系统,储存第一时段的充放电计划,并计算储能当前SOC值,从而确定下一滚动首个时段储能系统充放电计划的上下限值。
结论
本文针对含碳捕集机组多区域互联分布式经济调度问题,首先搭建了多区域互联系统集中式经济调度模型,分析了集中式经济调度所面临的问题以及碳捕集机组在释放灵活性时捕碳强度的波动;随后,基于对偶理论和变量分解,提出了多区域互联系统经济调度分布式求解方法;最后,对碳捕集电厂进行电碳解耦,构造了碳捕集-储能协同模型,基于滚动优化搭建了含碳捕集-储能协同模型多区域互联分布式实时经济调度迭代求解框架,结论如下:
(1)对多区域互联电力系统中各调控设备的运行进行建模,对碳捕集电厂典型运行方式进行分析,指出碳捕集装置能耗与碳捕集电厂之间的耦合关系,并构造了含碳捕集电厂多区域互联电力系统集中式经济调度模型,为后续搭建分布式经济调度迭代求解框架奠定了基础。算例分析结果表明,储能对电能进行时空平移可有效缓解新能源弃风问题,但当碳捕集电厂释放其灵活性时,碳捕集装置捕碳强度不能得以保证。
(2)针对多区域互联系统考虑全局不等式约束的低碳经济调度分布式求解问题,提出了一种分布式低碳经济调度优化方法。对集中式经济调度模型矩阵化处理,随后基于对偶理论和变量分解方法对多区域互联系统低碳经济调度模型进行分解,将低碳经济调度问题分解为与各区域相关的子问题,基于ADMM搭建各区域协同优化求解框架;求解过程中,通过每次迭代互联区域之间相邻单元或节点拉格朗日乘子信息的交换实现分布式低碳经济调度模型求解。通过算例分析,与集中式结果相对误差为0.88%,且各机组决策值求解结果差值范围在-1.30~1.28MW之间,满足实际工程需求。在有效降低各区域间信息传递量,充分保障各区域单元信息隐私性的要求的同时,满足优化区域“即插即用”的需求。
参考文献(略)