风电消纳

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。

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点，具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性，氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此，文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求，首先，介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构，将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统；然后，提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型；最后，基于对偶理论，对所提出的模型转化求解，通过算例对比分析各类情况优化结果，验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性，并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

针对目前现行较为固定的分时电价策略难以引导电动汽车参与系统风电消纳的问题，提出一种计及规模化电动汽车调控潜力的含风电系统优化调度策略。首先，从可调度时间和可调度空间两个角度出发构建电动汽车调控潜力评估指标，建立规模化电动汽车参与电网调控的潜力评估模型；其次，参考调控潜力评估结果进行电动汽车分群，建立兼顾风电消纳与电动汽车集群间差异的分群分时电价模型；然后，以电网侧总负荷峰谷差最低、用户侧电动汽车用户充电费用最低为目标，以电动汽车集群的充放电状态为决策变量，建立一种综合考虑电网与电动汽车用户利益的优化模型；最后通过实例仿真验证了所提方法的可行性与有效性。

十三五能源规划的亮点就在“源网荷储”这四个字。《规划》要求推进能源信息等领域新技术深度合作，统筹能源与通讯、交通等基础设施网络建设，建设“源网荷储”协调发展，基层互补的能源互联网。随后，党的十九大又提出新的要求：生态的高颜值、发展的高素质、生活的高品质。张家口怀来大数据产业基地发展“源网荷储”，支撑可再生能源消纳，就是为了实现人类的可持续发展，要实现人类美好生活。

为有效缓解三北地区高比例可再生能源并网所存在的大规模弃风问题，将火电机组、热电联产机组、光热电站、风电厂和电热负荷聚合为虚拟电厂。首先采用场景分析法对日前风光场景进行随机优化，降低风光预测误差；利用综合需求响应机制充分调动电热柔性负荷资源。然后综合考虑系统运行成本、弃风成本和需求响应成本构建虚拟电厂(virtual power plant，VPP)系统日前调度优化模型，并在多种运行模式下求解以获得最优日前调度计划。最后通过算例分析验证所提方案在提高系统经济性的同时能有效促进风电消纳。

为解决当前可再生能源装机量大但出力相对较小及电力系统调峰能力低下的问题，通过新兴的固态电制热储热技术，充分挖掘电力系统用户侧的潜力。以系统消纳的风电量最多及用户侧运行的经济性最优为目标，建立了含电力需求侧响应的用户侧配置固态电制热储热设备的系统模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行优化求解，针对电力系统的源侧、网侧、荷侧，对比不同运行方式下的风电消纳能力、负荷曲线峰谷差及经济成本。仿真结果表明，在电力需求侧响应的基础上用户侧配置固态电制热储热设备，可以大大提高系统的风电消纳能力及调峰水平，并具有一定的经济价值。

富裕风电电解水制氢，耦合高污染的钢铁冶炼过程，既促进炼钢产业低碳转型，又可有效提升风电消纳能力。为了模拟绿氢钢铁冶炼对风电消纳能力的影响，综合考虑钢铁冶炼的可靠性、氢能发展的经济性以及风力发电的环境性，确定绿电-氢能-钢铁冶炼耦合系统内部交互关系和反馈机制；结合钢铁行业发展趋势和绿氢替代潜力，建立了提升风电消纳的绿氢钢铁冶炼系统动力学模型；同时考虑到政府支持力度与制氢技术的发展，构建差异化情景，分析不同条件下的氢能需求规模和风电消纳水平。基于新疆案例表明，加大氢冶金支持力度和提高制氢电解效率，能够有效提升钢铁行业的绿氢替代率并加速绿氢成本降低，进而实现风电的全额消纳，有效解决“弃风”难题。

随着环保意识的增强以及风电渗透率的不断攀升，使得电力部门对含风电系统的经济调度提出了更高的要求。为了在降低污染物排放及促进风电消纳的同时将发电成本控制在最低，建立了考虑环境与经济指标的风-火多随机变量经济调度模型。该模型中的目标函数考虑了火力发电成本、风力发电成本、弃风惩罚成本及污染气体排放。采用多目标原子轨道搜索算法进行模型求解，该算法在传统原子轨道搜索算法的基础上添加了存档机制、网络机制以及领导者选择机制，具有较强的多目标优化执行能力。结合修改后的IEEE30节点算例进行仿真分析，结果验证了所提模型的可行性以及多目标原子轨道搜索算法求解此类问题的有效性。

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，迅速发展的风电由于其随机性与波动性，面临突出的风电消纳问题。蓄热式电采暖作为中国北方地区主要供暖设备，虚拟电厂作为需求侧资源的主要聚合技术手段，聚合蓄热式电采暖的虚拟电厂可为消纳风电、提高风电利用率提供解决途径。对此，提出一种基于风电功率的分时电价划分方法，实现虚拟电厂聚合蓄热式电采暖参与基于分时电价的清洁供暖交易优化运营。首先，阐述虚拟电厂聚合蓄热式电采暖用户参与风电供暖的交易模式；其次，考虑热惯性对蓄热式电采暖和房屋进行精细化建模，提出基于层次凝聚聚类算法的分时电价方法，建立基于Weber-Fechner定律的负荷模糊响应模型，并构建多方主体综合收益最大、弃风量最小和负荷波动最小的虚拟电厂多目标运营优化模型；最后，通过算例分析风电消纳效果和虚拟电厂收益，验证该方法能够有效促进风电消纳、提高多方主体积极性，并具有一定的规模经济性，以期为缓解弃风问题提供参考。

针对风电消纳和传统高压储氢方式存储成本较高等问题，提出了一种基于风−氢−甲醇−碳捕集一体化的综合能源系统经济运行模型，实现更为安全经济的储氢模式。首先，构建一体化综合能源系统（integrated energy system, IES）的结构模型，通过氢转甲醇和甲醇重整制氢系统替代传统储氢模式，并与碳捕集设备配合实现碳资源循环利用。其次，综合考虑系统运行经济成本、环境成本，建立了基于风−氢−甲醇−碳捕集一体化的综合能源系统多目标经济运行模型；最后，通过算例对比了4 种不同的经济运行方案，验证了所提模型的可行性。