经济调度

风电机组并网容量占比的不断增大为电力系统风电消纳带来了巨大挑战。数据中心作为高灵活性电负荷，具有电网风电消纳巨大潜力。因此，提出一种计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型。首先，根据数据中心的分层结构建立信息层和电力层之间的耦合模型；其次，针对风电出力不确定性，搭建计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型；最后，基于对偶理论和两阶段鲁棒优化算法，将调度模型转化为鲁棒优化模型并采用列和约束生成算法（column and constraint generation，C&CG）和对偶理论进行求解。算例结果表明：数据中心参与微电网经济调度可有效降低运行成本，同时系统运营商按需求可灵活调整风电出力不确定性。

针对气电综合能源系统低碳调度问题，气网混氢、碳捕集、电转气均是有效的技术手段，同时碳交易机制也是控制碳排放的有效经济手段。因此，本文构建了含富液罐和贫液罐的碳捕集电厂模型，结合电转甲烷技术模型，灵活回收利用系统中的CO2；同时，构建了气网混氢技术模型提高能效，并考虑气网混氢时节点热值变化约束，以奖励式碳交易成本和运行成本之和为目标函数；最后基于改进的比利时20节点天然气系统和IEEE 39节点电力系统模型开展算例测试，结果显示综合考虑碳捕集、气网混氢和奖励式碳交易机制能提高系统低碳经济调度水平，同时调节碳价和奖励系数能灵活调节系统碳排放水平。

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置，能够实现多能源联产联供功能，有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性，首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况，构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后，以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型，并运用线性决策规则(linear decision rule，LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后，基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明，LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系，降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

在能源互补和低碳经济的背景下，虚拟电厂(virtual power plant，VPP)是实现区域资源优化配置和新能源消纳的有效载体。在技术层面，通过碳捕集电厂(carbon capture power plant，CCPP)和电转气(power-to-gas，P2G)装置来实现CO2的循环利用，建立碳捕集电厂-电转气耦合模型，并在负荷侧引入考虑用户满意度的价格型需求响应模型；在低碳政策方面，将阶梯型碳交易机制引入VPP，对碳排放进行约束。然后以总成本最小为目标，建立VPP低碳经济调度模型。通过设置不同调度场景进行对比，验证所建模型在VPP低碳经济运行方面的有效性，并通过敏感性分析探究阶梯碳交易参数对VPP碳排放量与成本的影响，结果表明所建模型对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。

本项目属于电力系统运行与控制领域，涉及电力系统、计算机和通信等专业，由科研、制造、运行等单位联合参与攻关。 依托系列科技项目，历时7年，产学研协同攻关，以提升高密度负荷城市电网低碳经济性安全稳定运行为目标，从低碳经济调度、在线预警与辅助决策、安全稳定所需精准负荷控制等方面开展了输-配-用协同优化控制研究，研发系统和设备均实际工程应用。主要创新点: ①提出了覆盖发-输-配-用的城市电网碳-能复合流最优潮流模型及均衡迁移学习求解方法，实现了计及多类柔性负荷参与输-配-用的多时间尺度协同调度决策。②提出了基于多源数据智能挖掘技术的细分行业负荷调节特性在线识别方法，实现了稳控系统运行状态快速分析统计和电网安全稳定在线预警分析与辅助决策，研发了计及智能负载的多维度精准负荷控制技术。③提出了基于异构多模实时通信网络的输-配-用协同控制系统架构，研发了覆盖输-配-用异速多类型通信接口的自适应保全映射技术，开发了电网输-配-用协同优化控制成套装备和系统。 授权专利20项、软著10项，实审专利6项，发表论文73篇(英文SCI 期刊35篇，中文EI 期刊24篇)。项目成果有效促进清洁能源全额消纳、经济调度效益明显，有效降低电网侧日均碳排放，降低发用电企业成本；有效提升了电网安全稳定运行水平，助力深圳供电局成为南网连续多年唯一未发生电力安全三级及以上事件省级公司，有力促进供电可靠性大幅提升；大幅提升安全稳定控制精准度和响应速度。鉴定委员会一致认为该成果整体处于国际领先水平，有效促进了高密度负荷城市电网输-配-用系统调控技术发展，具有广阔的推广应用前景。

随着配电网拓扑结构的复杂程度提高，针对高比例可再生能源出力预测误差会导致配电网优化调度决策的准确性下降的问题，提出考虑分级重构方法的配电网安全低碳两阶段优化方法。首先，分析了配电网两类分级开关的影响程度和两阶段运行优化框架。其次，提出了配电网日前-日内两阶段优化方法，通过协调分级开关动作、储能系统、工业负荷需求响应等手段实现配电网最优化运行。然后，考虑到光伏出力在不同时间尺度上预测误差，分别构建了以低碳性为目标的日前全局低碳经济调度模型及以安全性为目标的日内滚动安全经济调度模型。最后，算例验证了所提模型能够在光伏高比例渗透背景下，有效支撑复杂配电网安全低碳运行。

超/特高压输电线路是能源输送的大动脉，获取准确的线路电气参数是开展电力系统继电保护、潮流控制和经济调度、故障诊断及定位的先决条件。研究团队在高幅值感应电抑制、同塔多回长线参数精确测量、接地点高精度定位等方面取得突破，研制了长线分布参数精确测试和线路接地点精确定位成套装置，构建了线路参数测试的理论模型-测试方法-试验装备全环节技术标准体系，解决了高压输电线路参数精确测量面临的感应电抑制难、交直流耦合复杂、接地点定位误差大的难题。 项目成果在“疆电外送”±1100kV昌吉-古泉线路、巴西±800kV美丽山直流等海内外超/特高压工程广泛应用，有利支撑了输电工程的建设和输电线路的运维。

综合能源系统能够实现多种形式能源的互补利用，随着分布式电源装机容量的急剧攀升，其间歇性和随机性也给系统的运行效率和运行安全带来了巨大挑战。为了应对源荷双侧不确定性对楼宇综合能源系统经济调度的影响，首先，分别考虑综合能源各子系统的运行特性，对电网、天然气网及各耦合设备进行建模。其次，基于温度、热辐射和热负荷之间的定量关系，构建楼宇用户的热室模型。继而，以最小化综合能源系统运行成本为优化目标，建立基于机会约束规划的楼宇综合能源系统日前优化调度模型，并通过凸松弛技术将非线性调度模型转化为易于求解的混合整数二阶锥规划问题。最后，在Python环境中进行仿真分析，利用CPLEX求解器求解。结果表明：所提模型及求解方法能够有效描述和处理系统的不确定性风险，促进新能源消纳，提升系统运行经济性。

为挖掘需求侧资源响应潜力，文中提出一种计及多重需求响应的综合能源系统（integrated energy system，IES）多时间尺度低碳调度策略。首先，考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应差异性，建立计及价格型和激励型的多重综合需求响应（integrated demand response，IDR）模型。然后，为减少源、荷预测误差对IES运行的影响，分别构建日前低碳经济调度模型和日内双时间尺度滚动优化平抑模型。最后，算例仿真设置不同场景进行对比分析。结果表明，相比传统IDR，多重IDR能有效挖掘用户响应潜力，提升系统经济性。此外，计及多重IDR的多时间尺度调度策略能有效缓解源、荷误差带来的功率波动并降低系统碳排放量，实现IES低碳、经济和稳定运行。

在“双碳”目标下，为提高风光能源利用效率、优化资源配置、促进综合能源系统降碳减排，提出了一种风光氢储综合能源系统低碳经济调度模型。首先，考虑氢能作为新型储能能源所具有的低碳特性和调度优势，引入两阶段运行的电转气(power-to-gas, P2G)技术模型，以氢能为连接纽带，实现了系统内电、热、气能之间的耦合传递。其次，引入碳捕集设备及阶梯式碳交易机制，以进一步降低系统的碳排放。然后，构建以购能成本、碳交易成本、运行成本和弃风弃光成本最小为目标的低碳经济调度模型，并运用CPLEX求解器进行求解。最后，通过对多个运行情景的优化结果对比分析，验证了模型在消纳风光出力、促进系统深度脱碳、推动多能源互补和增加系统经济效益方面的有效性。