本文介绍了一篇发表在《IEEE Transactions on Power Systems》2024年1月刊上的研究论文，题为《考虑动态爬坡和灵活负荷转移策略的风-火捆绑电力系统的前瞻性滚动经济调度方法》。该研究由Chao Lei、Siqi Bu、Qianggang Wang、Qifan Chen、Longjie Yang和Yuan Chi等作者共同完成，分别来自香港理工大学和重庆大学。研究得到了中国国家自然科学基金的资助。

研究背景与动机

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，风电的波动性对电力系统的安全运行提出了严峻挑战。特别是在风-火捆绑电力系统（WTBPS）中，风电的波动性会导致联络线功率的剧烈波动，进而影响系统的稳定性。为了应对这一挑战，研究提出了一种新的前瞻性经济调度框架，旨在通过优化调度策略来平滑风电波动，确保系统的安全经济运行。

该研究的核心目标是通过引入改造后的燃煤机组的动态爬坡能力和高压配电网（HVdN）中的灵活负荷转移策略（LTS），提升系统的灵活性和经济性。具体来说，研究提出了两种新的约束形式：线性约束和二阶锥（SOC）约束，并通过多割广义Benders分解（MGBD）方法加速求解过程。

研究方法与流程

研究主要分为以下几个步骤：

1. 模型构建：

   • 首先，研究构建了WTBPS的静态模型，考虑了风电、燃煤机组和负荷之间的功率平衡。通过引入改造后的燃煤机组的动态爬坡能力，研究推导了新的爬坡约束条件，并将其表示为线性或SOC形式。
   • 其次，研究提出了基于高压配电网的简化负荷转移策略（LTS），通过拓扑结构简化了电压约束条件，并将其整合到经济调度模型中。

2. 优化问题求解：

   • 研究将经济调度问题建模为混合整数二阶锥规划（MISOCP）问题，并通过多割广义Benders分解（MGBD）方法进行求解。MGBD方法能够并行求解多个子问题，显著提高了求解效率。

3. 仿真验证：

   • 研究通过大规模实际系统的仿真验证了所提出方法的计算精度和效率。仿真结果表明，所提出的方法能够有效应对风电波动，并在保证系统安全的前提下实现经济调度。

主要结果

1. 动态爬坡约束的准确性：

   • 研究提出的线性约束和SOC约束在动态爬坡能力的建模中表现出较高的准确性。特别是SOC约束，其最大内近似误差仅为2.84%，显著优于传统的线性约束。

2. 负荷转移策略的有效性：

   • 通过引入基于高压配电网的负荷转移策略，研究成功降低了风电波动对系统的影响。仿真结果表明，该策略能够有效减少风电弃风率，并降低系统的运行成本。

3. 求解效率的提升：

   • 通过MGBD方法，研究显著提高了大规模经济调度问题的求解效率。与传统的集中式求解方法相比，MGBD方法能够节省约65%的计算时间，特别适用于在线滚动经济调度。

结论与意义

该研究提出了一种新的前瞻性滚动经济调度方法，通过引入改造后的燃煤机组的动态爬坡能力和高压配电网中的负荷转移策略，显著提升了风-火捆绑电力系统的灵活性和经济性。研究的主要贡献包括： 1. 提出了新的动态爬坡约束条件，能够更准确地描述燃煤机组的爬坡能力。 2. 开发了基于高压配电网的简化负荷转移策略，有效降低了风电波动对系统的影响。 3. 通过MGBD方法显著提高了大规模经济调度问题的求解效率。

该研究不仅为风-火捆绑电力系统的经济调度提供了新的理论支持，还为实际电力系统的运行优化提供了可行的技术方案。特别是在风电渗透率较高的地区，该方法具有重要的应用价值。

研究亮点

1. 创新性：研究首次将改造后的燃煤机组的动态爬坡能力和高压配电网的负荷转移策略整合到经济调度模型中，提出了新的约束形式和求解方法。
2. 高效性：通过MGBD方法，研究显著提高了大规模经济调度问题的求解效率，特别适用于在线滚动调度。
3. 实用性：仿真结果表明，所提出的方法能够有效应对风电波动，降低系统运行成本，具有广泛的应用前景。

其他有价值的内容

研究还详细讨论了不同约束形式（线性约束和SOC约束）的准确性，并通过仿真验证了SOC约束在动态爬坡能力建模中的优越性。此外，研究还对比了传统燃煤机组和改造后燃煤机组在风电波动下的响应能力，进一步验证了改造后燃煤机组在提升系统灵活性方面的优势。

总的来说，该研究为风-火捆绑电力系统的经济调度提供了新的思路和方法，具有重要的理论和实践意义。