考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。     

高比例新能源替代常规电源后系统暂态稳定与电压稳定的演化机理

新能源发电的出力及调节特性与常规机组相比差异较大,随着并网新能源规模的扩张,更多的常规机组出力被新能源出力替代,系统的稳定特性也将发生改变。以高比例新能源电力系统的微分代数方程(differential algebraic equations,DAEs)为基础,运用矩阵分析理论,以网络方程是否存在合理代数解作为电压稳定的判据,推导出高比例新能源电力系统受扰后电压稳定的必要条件,并由此得到系统中常规机组被新能源机组替换后,稳定主导模式由暂态稳定演化为电压稳定时替换功率与导纳矩阵之间的关系。最后,利用WSCC3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统仿真算例对上述结论进行验证,进而说明在高比例新能源电路系统中,电压稳定风险高于暂态稳定风险。     

基于机组出力特征解析的风光储联合规划

合理配置风光储容量是实现新能源高效利用与负荷稳定运行的基础。针对“双碳”目标下 要构建以新能源为主体的新型电力系统的目标,提出了一种基于机组出力特征解析的风光储联合规划方法。首先,通过分析电力系统源-荷长时间尺度运行特性,揭示源-荷的一般运行规律,建立了机组时序出力比模型,解析机组出力特征;其次,进一步构建了基于机组出力特征解析的风光储联合规划模型,科学配置高比例新能源接入电力系统背景下的风光储容量;再次,设计了针对规划结果优劣性的源-储容量配比综合评价体系,从电力平衡、新能源消纳、碳减排3个方面对规划结果进行了综合评价;最后,以某大区电网为例进行了仿真。结果表明,所建模型能够基于对机组出力特征的解析配置出合理的风光储容量。     

光热电站并网对新能源电网运行特性的影响研究

随着大规模新能源并入电网,将引起系统电压支撑能力下降,由此加重了系统的波动性和不确定性,并产生了较高的弃风、弃光率。针对新能源电网的光热电站调度优化问题,提出了以区域电网断面送出极限、新能源机组消纳量及系统电压支撑能力为优化目标,并充分考虑丰大光大运行方式下其他新能源机组的影响因素,基于电力系统综合仿真程序（PSASP）建立了某省实际电网模型,并探讨在光热机组不同出力及接入位置组合下,新能源电网的暂态电压稳定性、断面输送极限和新能源机组消纳量等问题。     

基于电力系统承载力指标的新能源装机规划方法

根据电力系统承载能力规划新能源装机,确保源网荷协调发展是实现新能源健康发展的根本途径。首先分析了新能源出力的概率分布和累积电量分布,根据电力系统经济调度理论分析新能源消纳机理,提出利用新能源消纳系数计算新能源利用率的消纳系数法,并与时序仿真法进行对比,分析了消纳系数法的计算误差和适用范围。在此基础上,提出2个能够真实反映电力系统新能源承载能力的普遍指标:新能源消纳系数和新能源承载系数。以消纳系数法为基础建立这2个指标与新能源装机、负荷、调峰率、上备用率之间的关系,提出基于新能源承载力指标的新能源装机规划方法,并分析了负荷、负荷率、常规机组调峰率、上备用率等因素对电网能接纳的新能源装机的影响,提出提升电力系统新能源承载能力的措施。     

计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略

在规模化新能源并网消纳趋势下,电网新能源的出力随机特性和系统调峰裕度亟需兼顾研究。首先根据非参数估计理论对新能源出力的随机特性进行处理。其次基于火电调峰机组的深度调峰过程对机组的运行费用进行分析建模。接着构建综合考虑电网深度调峰运行经济性和调峰灵活性的多目标优化调度模型,提出考虑新能源出力随机特性的多目标电网深度调峰运行优化调度策略。最后基于多目标求解方法分别以10台火电机组电力系统和某地区实际电网运行数据进行仿真计算,分析该多目标调度策略的有效性。     

考虑新能源性能风险的调频辅助服务市场出清与调度策略

新能源机组具有控制灵活以及响应迅速等特点,在技术上具有参与电力系统调频的能力,如将其作为一种调频资源,将有利于缓解系统调频压力。考虑到新能源机组出力具有一定的波动性与不确定性,文中提出了新能源参与调频的辅助服务市场机制,以调频准确性概率指标评估其调频性能指标,进行其调频风险损失量化计算,建立了考虑新能源调频风险的市场出清模型;在实际调度过程中,考虑新能源机组实时调频准确性与历史数据的偏差,构建了基于模型预测控制的实时调频调度模型,根据调度结果和机组实时出力的准确性指标对调度进行反馈校正。提出的市场机制和调度策略既充分利用新能源作为调频资源,又有效地控制了新能源调频出力不确定性的风险。仿真结果验证了模型和算法的有效性。     

计及新能源出力波动性的节点状态脆弱性评估

电网的状态脆弱性能够从运行状态角度反映电网所具有的抵御电压或频率扰动的能力.随着高渗透率可再生能源的接入,电力系统的运行方式和安全控制手段变得越来越复杂.有必要对现有的节点状态脆弱性评估方法进行改进,进一步考虑新能源机组特点及其出力波动性进行状态脆弱性评估.文章基于新能源电源并网点对外电网戴维南等值模型,提出一种新能源电源节点脱网免疫指标和计算方法,并在此基础上计及新能源电源出力的波动性,提出一种基于点估计法的新能源电源节点状态脆弱性指标.基于某省级电网实际算例对所述方法的正确性及有效性进行了验证分析.方法 能够对计及出力波动条件下的新能源机组脱网风险进行综合评估,可应用于对新能源电站不同接入方案的评估与规划.     

适应新能源发展的电力规划方法研究

研究了一种适应新能源发展的电力规划电力电量平衡和调峰计算方法。该方法首先建立了常规机组、新能源机组、负荷的概率分布模型,再进行卷积积分求出系统充裕度,并通过失负荷期望（LOLE）指标小于给定值完成电力电量平衡计算;在此基础上,提出了系统电力盈余系列指标,在假设所有常规机组都压到最小技术出力前提下,可通过该指标进行调峰计算,并求出具体时刻的弃风、弃光电量。算例表明,所提方法能正确反映新能源机组出力的随机性,合理计及新能源机组在电力电量平衡中的作用;对新能源高占比系统,因弃风、弃光现象时有发生,所提调峰计算方法更适用于对新能源电量消纳的计算。     

高比例新能源电力系统稳定拐点释义

为能够明确"十四五"电网规划的面临的问题和技术要求,根据我国电力系统稳定性主导类型,划分了我国电力系统发展的5个阶段;分析了拐点在数学上的明确定义和充分条件,并将其定性应用于电力系统稳定性拐点的定义,研究并提出了电力系统稳定性拐点存在的充分条件。分析了我国电力系统发展过程中存在的拐点。针对未来高比例新能源系统,按照送端、受端电力系统,以标准算例和实际算例,分析了未来受到稳定约束的最大新能源发电出力比例。提出提前采用新技术,构筑拐点,提升新能源接纳比例的建议。     

基于鲸鱼优化算法的新型电力系统中抽水蓄能机组容量最优规划策略

在新能源高占比的新型电力系统中,抽水蓄能可弥补新能源出力的波动性和随机性带来的不足.根据负荷预测数据,结合风电机组、光伏机组和火电机组的出力特性与抽水蓄能自身调峰特性,建立最大消纳新能源及减少碳排放的目标函数,通过鲸鱼优化算法模拟鲸鱼觅食的3个阶段来规划地区不同程度新能源渗透率下的抽水蓄能装机容量,以达到清洁能源消纳,节约成本的目的.     

计及多能源分频互补的新能源并网调度优化

风电、光伏发电等新能源电力的强波动性、弱支撑性给电力系统稳定性带来不利影响。为此,在研究风电、光伏出力随机波动特性的基础上,通过离散傅里叶变换(DFT)分析补偿风、光电联合出力的电力曲线功率频谱密度,提出利用火电、水电、储能等多能源分频补偿控制模式以应对高比例新能源并网波动问题。首先利用两次小波包分解将波动补偿量分解为低频、中频与高频分量;然后以年运行成本最小化为目标在引入波动量罚系数的基础上根据不同能源机组出力特性优化不同补偿机组容量。通过对西部某地区风电场群及光伏电站数据进行分析,验证了所提调度优化方法的正确性和可行性。     

计及不同需求响应群体的新能源并网系统优化调度

为了改善新能源的反调峰特性,提出了面向不同用户群体的需求响应（demand response,DR）模型,同时对储能系统（energy storage system,ESS）及微电网2个可控单元建模,与新能源出力协调配合以促进大规模新能源并网。考虑到DR项目的用户参与度,设计了用户满意度函数作为约束条件,并以峰谷比和新能源消纳率作为评价指标,建立了综合考虑以系统经济成本最低、污染排放最少和机组出力最稳定为目标的优化调度模型,采用YALMIP工具箱和CPLEX程序对模型进行求解。模拟结果表明所提模型可以有效提高新能源的消纳水平,减少污染排放,降低峰谷比,提高电力系统的安全稳定性。     

高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估

新能源的随机性、波动性及弱调节特性给电力系统静态电压的安全及稳定性带来了挑战。针对此问题，提出一种考虑源荷双侧不确定性的高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估方法。首先，基于新能源无功调节特性与传统机组的差异，分析了大量新能源替代传统机组对稳定裕度的影响。然后，分析了新能源出力不确定性对稳定裕度分布范围的影响，并建立源荷不确定性模型以生成典型场景。最后，为了应对新能源快速波动性给稳定裕度带来的影响，提出基于优化ELM-KDE的稳定裕度在线概率评估方法。利用优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)预测典型场景稳定裕度并通过核密度估计(kernel density estimation, KDE)准确获得其概率分布函数。构建了静态电压稳定期望裕度和静态电压稳定风险度两个指标对结果进行表征。分别在New England 39和IEEE300节点系统进行了仿真测试，并将结果与传统蒙特卡洛方法计算结果对比，验证了所提方法的有效性。     

计及消纳惩罚的日前市场优化出清方法

随着电力市场建设不断完善，电力市场交易电量占比不断攀升，电网逐渐由常规机组主导的计划方式向高比例新能源的市场方式转变，使得新型电力系统运行及规划面临严峻考验。为此，在电力市场情景下针对新能源高渗透率的消纳问题进行探讨，提出一种促进风光高效消纳的解决方案。首先提出了对于风光等新能源出力的模拟方式，并利用场景削减技术获得典型出力；进而从日前市场的角度出发，提出了计及系统网络约束的实时平衡市场出清模型并将全系统弃风、失负荷惩罚费用加入模型；最后，针对不同弃风、失负荷情景进行量化对比分析，提出了一种高比例可再生能源接入电力系统后的可行消纳模式。该模式有望从电力市场设计角度助力“双碳”目标的实现。     

含大规模清洁能源电力系统的多时间尺度生产模拟

随着大规模清洁能源的并网,其波动性和随机性给电力系统带来的挑战日益凸显。为兼顾清洁能源的季节不均和短时波动,该文提出一种电力系统多时间尺度生产模拟方法,由中长期模拟和短期运行模拟两部分组成。前者主要解决清洁能源的季节分布问题,考虑风、光与水电的互补,制定常规机组检修计划和水电电量分配方案;后者以此为基础,考虑预测误差等新能源出力的随机特性,在确定系统运行计划的同时,给出新能源电力的可消纳区间,量化评估系统的新能源消纳能力。基于我国西北某省规划数据的算例分析证实,所提出的框架和方法准确有效,能全面反映并处理新能源出力的季节和短时分布特性,通过不同时间尺度多能互补可进一步优化系统中长期和短期的运行方式。     

融合交互规划与经济性的风电接纳水平优化

风电的实际出力与预测出力不可避免地存在一定的偏差,给电力系统带来一定的辅助服务成本,同时也给电力系统经济调度带来难度。本文从电力系统经济调度出发,考虑风电预测出力与实际出力的偏差对调度经济性的影响,引入风电接纳水平系数,建立了综合考虑常规机组和风电场调度经济性的风电接纳水平优化模型,从经济性角度评估电力系统的风电接纳水平,并通过算例来验证本文提出优化模型的正确性,为风电场规划和电网调度提供了依据。     

考虑实时备用率的中长时间尺度新能源发电备用的方法

在新型电力系统中,考虑到中长期时间尺度下新能源出力具有较强规律性,提出了中长时间尺度新能源纳入备用的实时备用率的确定方法。根据实时备用率将新能源可信出力纳入备用,建立多电源电力生产模型。所建模型以生产成本最小为目标函数,考虑电源运行成本、新能源弃电成本、切负荷惩罚成本及机组出力、功率平衡、逻辑变量等约束条件。采用时间迭代将中长时间生产模拟化简为短期优化问题,利用CPLEX求解。以改进IEEE-24节点系统作为算例,优化结果表明新能源电源采用实时备用率的方法纳入备用时,电力系统生产运行总成本更低;新能源渗透率越高,纳入新能源为备用的经济效益越明显;风电和光伏独立确定备用率时,备用成本和污染排放更低。     

基于同步机三阶模型的电池储能电站主动支撑控制及其一次调频贡献力分析

为提高储能变流器并网稳定性及储能电站参与电网频率调控的可控性,该文提出一种基于同步机三阶模型的电池储能电站的主动支撑控制策略,该策略能将储能变流器等效成具有励磁系统和调速系统的近似同步电压源,为低惯量、弱阻尼的新能源电力系统提供必要的惯量特性与阻尼特性。通过对储能电站调差系数的设计整定,刻画了储能电站适应于电网不同调频深度需求的正向静态频率特性,分析了不同控制参数下储能电站参与电网频率调控的惯量反应及一次调频特性。同时将新能源电力系统中储能电站调频出力实际值与传统机组调频出力实际值比值定义为储能电站参与电网频率调整的贡献因子,用以表征储能电站辅助传统机组参与电网一次调频中减小稳态频率偏差量的贡献力。该策略通过对储能电站灵活性的合理配置,能够为高比例新能源发电并网营造一个稳定友好型的频率环境。     

考虑机组启停下含负荷侧调用的电力系统调度研究

为了解决新能源波动性导致电力系统调峰能力严重不足的问题,针对极端情况下负荷和新能源功率严重不匹配的情况下提出了一种考虑机组启停含负荷侧调用的电力系统调度方法,首先根据负荷和新能源功率相减拟合得到等效负荷,其次根据等效负荷和火电机组最大最小技术出力的关系确定火电机组的功率分配、负荷侧调用和机组启停情况,然后对比了不含机组启停、仅考虑机组启停和含负荷侧调用考虑机组启停调度方法下的限电成本、限电率和启停成本,最后通过仿真验证了本文调度方法的可行性。