能源互联背景下山东电网备用容量需求分析

风电、光伏发电是清洁能源的重要组成部分,也是构建全球能源互联网的主导能源。提出一种含风电和光伏发电的备用容量需求确定方法。在此基础上,结合山东省年度风、光资源及负荷特征,基于各季节典型日风电、光伏出力及负荷特性分析,得出远景年山东电网考虑风电、光伏接入的备用容量需求。分析结果对合理安排山东电网备用容量,提高电网运行可靠性具有重要意义。     

适应大规模新能源并网的电力系统备用配置及优化综述

大规模新能源并网后,传统的备用体系在应对电力系统电源侧及负荷侧存在的双侧随机性时,存在经济性及可靠性欠优的问题,为保证系统安全稳定运行,需要对系统备用的配置及优化方法进行研究。文中阐述了大规模新能源并网对电力系统备用的影响,充分挖掘系统多类备用资源;并阐述了电力系统源、荷、储3类备用资源及其作为互联电网跨区备用的研究现状,用以应对大规模新能源并网环境下系统面临的各类长时间、大扰动、大容量功率缺额风险事件;详细分析了电力系统备用现有的各类容量配置方法及调度优化方法,并指出下一阶段的研究方向,为后续大规模新能源并网下电力系统的备用配置及优化方法研究提供参考。     

互联电网共享运行备用可靠性评估

提出了互联电网共享运行备用可靠性评估算法和指标.基于能量管理系统提供的电网实时运行信息,计及区域联络线约束、在线机组状态、网损、负荷波动等随机因素对运行备用可靠性的影响,将分区评估与全网评估相结合,评估了各子区域对全网可靠性的影响.华东电网的评估算例表明,该算法可以定量评估实时系统各子区域对维持全网可靠运行所作出的贡献,为共享备用分摊计算提供依据.     

计及风电时空互补特性的互联电网有功调度与控制方案

为了解决以风电为代表的大规模间歇性电源的接入给互联电网有功调度与控制带来的问题,提出利用广域范围内风电资源的时空互补性来降低风电功率的波动性。基于某区域电网各省风功率数据,分析风电时空互补性对系统动态备用、调峰、频率控制、联络线功率控制的影响,提出在更大范围内利用间歇式能源互补性的多级协调调度模式。从调度计划的多级协调编制、多时间尺度协调、区域电网统一频率控制、需求响应资源充分利用等方面分析了这种调度模式的特点,指出了这种调度模式与现有调度模式的区别。     

基于DFT的多时间尺度系统备用需求分析

在风力与光伏等可再生能源接入电网的规模逐年扩大且不同特性的大用户负荷逐年递增的环境下,为应对频发的功率不平衡事件,系统需要预留充裕的备用容量,同时保证经济性.针对此,提出了一种基于离散傅里叶变换的系统备用容量需求分析与评估方法.采用离散傅里叶变换分别对系统负荷与新能源出力进行时频转换,并根据响应时间划分频域,通过帕塞瓦尔定理得到各类备用需求.该方法能够综合考虑负荷波动与新能源出力带来的随机性,在多时间尺度下分析系统的各级备用需求,并能在线判断当前机组投入的各级备用是否满足要求,实现对机组的超短期实时备用监视.仿真结果表明,该方法可快速计算任意时间尺度下的系统备用需求,达到指导发电厂季度配容、制定日前计划以及进行实时备用监视等目的.     

基于量化风电场限功率的电力系统旋转备用优化研究

提出了基于风电场限功率运行的研究方法,将风电场限功率部分作为特殊的负旋转备用,将可中断负荷作为特殊的正旋转备用,并分析了此研究方法对电网调频产生的影响.采用成本效益分析法建立了系统启停成本、旋转备用调用成本、可中断容量成本、风电场限功率成本、约束违反成本、发电成本之和最小的目标函数.通过限功率值的量化与大小负荷的需求划...     

考虑可调控负荷和储能的区域互联备用优化模型

跨区互联能有效促进清洁能源消纳,但跨区互联会对区域内部机组备用及线路传输裕度产生影响,进而给电网安全稳定运行带来挑战。随着泛在电力物联网建设进程的推进,用户侧负荷需求响应不断深入,且分布式发电、储能技术也迅速发展,为解决区域互联备用问题提供了更多有效方式。同时,随着泛在电力物联网下电网结构的复杂化,传统集中式算法面临信息存储、数据交换、信息保护方面的问题。基于分布式算法,针对储能和可调控负荷参与下的跨区互联协同调度问题进行了研究。首先,建立了考虑风光火储和可调控负荷的多区域调度场景。然后,以多区域系统总运行成本最小为目标函数,考虑不确定性下的鲁棒等价约束,由此建立多区域优化调度模型,并采用分布式算法进行求解。最后,通过算例分析验证了鲁棒等价约束的有效性及储能系统和可调控负荷对缓解机组备用压力的有效性。     

华东电网备用管理初探

介绍了备用的分类,引入了负荷备用的概念;分析了华东电网备用管理的现状,揭示了存在的问题;阐述了需求侧管理错峰机制与机组备用、负荷备用的关系,提出了建立一套从备用计划、监视、控制直至评价考核的管理体系的设想;阐述了实施备用监视的思路,介绍了全网机组运行备用监视平台的建设情况.     

面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

考虑源荷协调的风电并网系统旋转备用容量优化

风电的接入给电力系统带来更大不确定性,要求电网公司购买更多的旋转备用以维持电力系统的功率平衡和稳定,兼顾系统运行可靠性与经济性的旋转备用优化配置具有重要意义。考虑风电、需求侧互动资源,提出一种基于多场景的概率性旋转备用优化方法。该方法综合考虑风电预测误差、负荷波动及发电机非计划停运不确定性因素对旋转备用的需求,将弃风、可中断负荷分别作为部分负、正旋转备用融入发电日前调度计划,以购电总费用最低为目标函数建立日前机组组合优化模型,获得各时段旋转备用优化配置量。通过对IEEE 30节点、IEEE 118节点系统进行算例分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑储能参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型

备用容量可以有效应对不确定性风险,能够保障园区综合能源系统的安全运行。然而,以往研究主要利用发电侧备用能力来应对不确定性风险,未能考虑储能装置等其他柔性资源的备用作用。因此,文章提出一种考虑储能装置参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型,园区内部通过电储能装置、柴油发电机与热电联产机组提供备用容量平抑内部风光荷的波动性。为了平衡备用配置对于园区综合能源系统运行安全性与经济性的影响,引入机会约束规划方法构建计及可再生能源和负荷不确定性的概率备用配置模型,并将备用配置模型嵌入到日前优化调度模型中以提升日前能量与备用决策计划的合理性。基于离散化步长变换法和随机模拟方法将原来非凸机会约束规划问题转化为可求解的混合整数线性规划问题。仿真结果表明,储能装置参与备用配置可以提升发电机组运行的灵活性,从而提升系统运行的经济性;通过向上、向下调节备用约束成立的置信水平可以改变园区备用决策的保守程度,从而平衡系统运行的经济性与可靠性需求。     

基于系统频率响应特征的电网广义旋转备用优化配置

现有的旋转备用配置方法多将旋转备用的来源限定于常规发电机组,较少虑及储能装置与柔性负荷等新兴电力设施对旋转备用优化配置的积极影响。为此,文中提出了电网广义旋转备用的概念;借助序列化建模思路与可描述随机变量取值相依结构的Copula函数,建立电网等效负荷(电网原始负荷与对应时刻点新能源发电出力的差值)波动量与预测偏差模型;综合考虑系统频率响应特征,以电网广义旋转备用购置成本、停电损失成本与弃新能源发电成本最低为目标,提出一种基于系统频率响应的新能源高渗透电网广义旋转备用优化配置方法。以新疆某新能源高渗透区域电网实际运行数据为依据,仿真验证了所提方法的可行性。     

UPFC接入大电网新能源系统的综合输电控制技术

随着新能源发电的迅速增加和能源供需广域平衡需求的日趋迫切,含新能源的大电网对柔性交流输电技术(FACTS)提出新的更高要求。在总结新能源发电背景和储能、MMC、WAMS等新兴技术的基础上,分析新能源的发电特性,对UPFC等FACTS接入电力系统的输电控制技术进行全面总结。针对UPFC接入新能源系统的潮流、稳定运行、电能质量等控制问题,提出了大电网新能源系统的关系结构模型及解决问题的思路,并指出UPFC控制技术与储能技术、新能源功率预测技术相结合,是减少因新能源发电并网而增加旋转备用容量投资的有效途径及重要方法。     

面向新型能源结构的系统调频技术回顾与展望

随着我国风光电源近年来跨越式的发展,当前电力系统朝着构建高比例可再生能源系统体系的目标高速前进。与此同时,以火力发电为代表的传统电源占电力系统比例逐渐降低,导致了电力系统惯性下降以及调频能力减弱等突出问题。文中对新型电力系统下的多种潜在调频资源进行深入挖掘,从源-荷-储不同环节出发,梳理了风电机组、光伏机组、负荷资源以及储能系统参与系统调频的方式和原理。在此基础上,从考虑单一资源和考虑多种资源参与系统调频的角度,针对风光荷储参与系统优化运行问题进行总结,对比分析了优化模型中不确定因素的处理以及模型的求解算法。最后对系统优化调度中如何完善调度机制,合理安排新能源机组、负荷资源以及储能系统调频备用容量等问题进行了展望。     

提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。     

考虑爬坡功率有限平抑的高渗透率光伏电网储能配置策略

随着光伏发电渗透率的提高,电网需有较大调频备用容量应对光伏功率的随机大幅波动。储能系统(ESS)的快速充放电能力能够对光伏发电出力的大幅波动进行快速平抑,以减小电网调频所需备用容量。但目前储能成本相对较高,无法完全依赖储能来应对光伏功率的大幅度爬坡。为此,文中首先提出了利用有限容量的储能实现光伏爬坡功率有限平抑的控制策略,对光伏出力大幅度波动进行有效平抑。然后,考虑电网调频容量需求与储能配置容量的相互制约关系,建立了ESS投入后调频成本计算的数学模型,并以等效收益最大为优化目标实现ESS能量容量和功率容量的优化配置。最后,利用遗传算法对优化模型进行求解,并通过某高渗透率光伏电网验证了该方法的有效性。     

大规模储能系统辅助常规机组调频技术分析

由于新能源发电具有间歇性、随机性等特点,随着其装机容量的逐渐增大,电网调频备用容量不足的问题日益凸显。传统调频机组因其固有特性难以使实际出力与理论计算值相吻合,并且难以应对电力系统快速发展、新能源发电并网等引起的频率稳定问题。储能作为一种新兴技术,具有响应速度快、短时功率吞吐能力强、调节方向易改变等优点,可与常规调频技术相结合,作为电网调频的有效辅佐手段。该文立足于不同的实际电网情况进行储能容量配置研究,探索储能辅助传统机组调频的控制策略,为今后储能系统参与电网调频的工程应用提供一定的借鉴意义。     

用户侧储能设备参与电网辅助服务的技术经济性分析

随着电力体制改革的深入,电力需求侧管理的成熟,储能产业的快速发展,国家和政府出台了相应的政策,积极鼓励分布式储能设备充分利用需求响应资源,主动参与电网的削峰填谷、调频、旋转备用、黑启动及需求响应等辅助服务。针对目前用户侧储能资源闲置、分布式储能设备没有得到充分利用的问题,结合用户侧典型储能设备参与电网削峰填谷及调频辅助服务的技术经济性算例分析,充分考虑陕西电网的实际情况及其用户侧储能的发展现状,在科学性和可行性相结合的原则下,为促使更多的用户侧储能参与电网削峰填谷及调频辅助服务,从完善现有电价制度、消纳可再生能源和加大政府补贴力度3个方面提出相关建议,推动陕西省加快建设辅助服务市场,带动储能产业快速发展。     

一种平抑光伏系统输出波动的储能容量优化方法

为了平抑含光伏系统的输出功率波动,提出了一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的储能容量优化方法。该方法针对光伏发电特性和储能充放电时间响应特性,利用DFT对光电输出功率偏差进行频谱分析,在不同的时间范围内,采取不同的控制机制,调用相应不同类型的控制容量以补偿功率偏差。基于频谱分析结果,结合储能系统的经济性,确定储能系统最优容量。计算结果表明,所提方法能够以较小的储能容量将光伏发电预测均方根误差RMSE由2.2994%~10.0832%降低至0,大幅减小了光伏系统对电网的冲击和系统备用容量需求,提高了电网对光伏发电的接纳能力。