现代电网可靠性测试系统-VPP工作笔记

0.背景知识

(1)分布式能源资源(distributed energy resource,DERs)的协同运行

当小/中型发电机、负荷及储能设施的协同运行在技术上可行时,可组建它们之间的异构联盟。位于同一配电网络中的分散式发电单元、储能设施及柔性负荷(即分布式能源资源,DERs)的独立所有者可被整合,以获得参与批发市场所需的足够规模。这种联盟被称为虚拟电厂(VPP)。

位于微电网中的DERs亦可被统一起来,在零售市场结构下实现联合运行。

(2)DERs渗透率的不断提高,给电网的可靠和经济运行带来挑战。2015年分布式能源中光伏装机达到6.06GW,但是其利用率小于等于60%。

1.现代电网可靠性测试系统

RTS-79 在 1986 年进行了一次小幅更新(RTS-86)。

此次更新特别侧重于改进与发电机组群相关的信息。此次更新新增的一些关键功能包括:机组功率下调(部分停运)、负荷预测不确定性以及机组计划性检修。除了对失载概率(LOLP)、失载期望值(LOLE)和能量损失期望值(LOEE)等可靠性指标进行优化外,该模型的规模也扩大了一倍,以便用户能够探究多区域互联效应。

RTS-86 是由两套相同的 RTS-79 模型通过一条额定容量为 300 MW 的 230 kV 连接线路连接而成的。为便于基准测试,RTS-86 还提供了精确的系统可靠性指标。

2.重点部分:RTS‑GMLC 现代电网可靠性测试系统

电网现代化实验室联盟可靠性测试系统(RTS‑GMLC)基于 1979 版与 1996 版可靠性测试系统(RTS‑96)开发。RTS‑GMLC 在 RTS‑96 基础上完成多项关键改进,支持开展全年小时级、5 分钟级电网运行仿真:

SourceData 目录存放全部 RTS‑GMLC 原始数据,采用便于读取的 CSV 格式。 FormattedData 目录存放适配各类仿真工具的格式化输入数据集、由原始数据完成格式转换的脚本文件,以及算例的求解示例结果。

对于我们的收益分配研究,不需要使用 RTS‑GMLC 的全部文件。最核心的是"网络---机组---储能---时序---备用---主体映射"六类数据。

系统概述

RTS‑GMLC 是由美国国家可再生能源实验室 NREL 发布、基于经典 IEEE RTS‑96 升级改造的现代电网可靠性测试算例 ,用于高新能源渗透率场景下的生产模拟、调度优化与市场仿真研究,该算例并不对应现实中某一套真实电网,只是复刻美国西南部电网的资源、负荷与时序特征。 相比老版本 RTS‑79、RTS‑96,它修正原有数据错误,更新电源结构,补充高分辨率的风光、水电、负荷时序数据,适配日前、实时电力市场仿真,是目前新能源电力系统领域广泛使用的公开标准算例arXiv。

核心特征

  1. 网络与规模 :共 73 个节点、120 条交流输电线路,分为 3 个地理区域;系统包含常规火电(煤、核电、燃气联合循环 NG‑CC、燃气轮机 NG‑CT)、水电、风电、光伏、光热等多元电源,总装机规模约 10 GW 级别,可模拟区域间功率交互与线路阻塞现象arXiv。
  2. 时序数据增强 :提供全年的小时级日前时序与 5 min 级实时时序数据;负荷、风电、光伏、水电的时间序列参考美国西南部 WECC 地区实测数据构建,刻画新能源强波动性,支持多时段生产成本优化仿真。
  3. 电源结构现代化 :淘汰部分老旧燃油、燃煤机组,大量引入燃气联合循环、燃气轮机;大规模新增风电、分布式光伏、集中式光伏,实现高新能源渗透,更贴合现代低碳电力系统特征。(新能源高比例接入这一块!)
  4. 多格式开源数据:数据集开源,支持 MATPOWER、PLEXOS、PSS/E、Prescient、pandapower 等主流电力仿真工具,便于复现各类研究结果。

全是csv文件,RTS-GMLC 的 gen.csv 共包含 158 条资源设备记录。严格区分后,其中包括:

  • 154 台发电机组:73 台常规机组和 81 台可再生能源/水电机组;
  • 1 套储能装置:50 MW/150 MWh;
  • 3 台同步调相机 。

RTS_Data 文件夹内的数据采用通用 CSV 格式,同时也提供适配各类电网建模工具的专用格式:

  1. SourceData:包含若干 CSV 文件,完整描述全部 RTS-GMLC 数据集。
  2. FormattedData:为每一种仿真工具单独建立子文件夹。每个工具目录下配套转换脚本,可自动从 SourceData 完成数据格式转换;同时,各工具的计算结果存放在路径 FormattedData/*tool*/*tool*_Solution 中。目前支持的数据集格式如下
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