新能源发电的伊藤随机过程模型

随着新能源发电渗透率的不断增加,其出力随机性对电力系统的动态运行与控制产生的影响日益显现。伊藤过程是分析随机动态系统演化特性的重要基础理论,其将新能源出力的随机性建模为随机微分方程,可与电力系统动态过程的常微分方程模型统一处理,从而可较好地分析随机性对电力系统动态过程的影响。虽然该理论已在电力系统的稳定分析、动态安全、最优控制等领域取得了研究成果,然而,现有研究工作均尚未系统回答伊藤过程能否被用于准确刻画新能源的出力随机性这一基础性问题。因此,该文从模型和数据的角度分别论证了伊藤过程用于新能源出力随机性建模的可行性与完备性:一方面,证明伊藤过程模型可以用于描述新能源随机性的概率分布、空间相关性、时序相关性等;另一方面,给出了基于极大似然估计的伊藤过程模型参数估计方法,可基于历史数据实现伊藤模型的参数辨识。最后,通过算例说明伊藤过程既可与现有的随机性模型相兼容,又可以数据驱动的方式进行参数在线辨识,从而为伊藤过程在电力系统中的进一步应用提供建模基础。     

风力发电统一模型评述

得益于公开、模块化、参数化、可跨平台移植、扩展性好等优点,新能源发电统一模型已在新能源接入分析和研究中得到广泛关注。随着逐步优化改进,其适应性和统一性也在不断提升。风力发电统一模型是新能源发电模型统一化研究的基础。文中首先给出风电机组的分类,在此基础上,分功能模块介绍具有更强适用性的直接并网和含电力电子设备并网形式的第二代风力发电统一模型,重点对模型结构、参数及验证情况进行评述,指出模型有待改进的地方,并针对部分模块的改进,给出理论分析。最后,在总结风力发电统一模型现状的基础上,对模型的后续研究进行展望。     

动态过程的幅频调制统一本质与系统稳定问题分类及新能源发电构网能力创新

新能源发电引起的新型稳定问题日益凸显,引起了业界对电力系统稳定问题分类问题的重新关注。然而,由于目前未能基于系统的基本运行机制与目标建立起系统统一的稳定问题分类,对系统面临的各种失稳现象难以进行合理分类。同时,新能源发电作为主力电源,将自然承担着维持电力系统安全稳定运行的责任,对新能源发电具备构网能力的需求变得越来越迫切。针对上述需求,基本思路是回归到系统运行机制,从电压的幅值与频率稳定是系统运行一般化目标的本质认识上讨论系统基本稳定问题以及运行对设备的需求。本文首先阐述了电力系统基本运行机制与目标,并以此为主线,基于系统的基本运行机制与目标对不同装备的一致性与不同装备动态时间尺度的差异性,提出了统一的电力系统稳定问题分类框架；在此基础上,基于系统运行目标并结合新能源发电的特点阐述了对新能源发电构网能力的一般需求及暂态构网能力的需求。     

含新能源电力系统状态估计研究现状和展望

随着新能源的并网,需要考虑新类型电源的特性对电力系统状态估计器进行进一步研究。综述了系统拓扑结构处理、系统可观测性方法;对新能源并网模型进行了详细分类和概述;按照新能源并网方式对含新能源电力系统状态估计方法进行分类和详细分析;在对传统不良数据检测和辨识研究现状进行总结的基础上,分析了新能源并网后不良数据检测与辨识所面临的困难,同时给出了可能的解决方法。最后对新能源并网建模、含新能源电力系统状态估计算法、含新能源不良数据检测与辨识中值得研究的方向进行了展望。     

含高比例新能源的电力系统频率稳定研究综述

作为“双碳”战略目标的关键载体,含高比例新能源的电力系统具有惯量水平低、调频能力差、抗扰性能弱等特征,对频率稳定带来了全新挑战,迫切需要深入认识能源转型背景下的频率稳定形态。该文按照“建模分析—稳定评估—调频控制”的路线,归纳近年来国内外关于频率稳定的研究及其应用进展。首先,梳理现有频率稳定定义的特点,将其引申为考虑暂态频率安全的广义频率稳定概念,分析含高比例新能源电力系统的频率响应过程;按照系统全局频率和网络节点频率两个视角分析现有特性建模与分析方法,分别总结频率稳定性、频率安全性的评估方法与评估指标,初步建立考虑频率时空分布特性的节点频率安全性指标;列举并归类源网荷储多主体参与系统调频的控制策略,分析相关频率调控措施的特点;最后,结合现有研究进展,对含高比例新能源的电力系统在频率响应特性建模、频率稳定机理评估以及频率稳定协调控制方面的未来发展方向和研究趋势进行展望。     

基于气网动态精细化建模的区域电-气综合能源系统机会约束最优能流计算

随着国家能源转型和“双碳”目标的逐步实施,燃气发电在我国电力系统装机中占比不断提高,日益密切的电、气耦合关系使电-气综合能源系统受到更多关注。为此,研究了考虑气网动态精细化建模对含出力不确定的分布式新能源发电的区域电-气综合能源系统运行策略的影响。提出考虑管道气流方向灵活可变的气网动态复频域建模方法,提升了电-气最优能流的计算精度;采用机会约束建立分布式新能源发电不确定性对电网和气网运行影响的模型;算例测试结果表明气网动态精细化模型可有效提升区域电-气综合能源系统对运行不确定性的应对能力。     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

大规模电力系统仿真用新能源场站模型结构及建模方法研究(一):模型结构EI北大核心CSCD

建立准确的新能源场站模型是研究大规模新能源接入对电网影响的基础。该文首先从大规模新能源接入对系统功角稳定性、频率稳定性、电压稳定性、和电力电子多频段振荡角度出发,论述大规模电力系统仿真对新能源场站模型的需求,并总结出新能源场站等值模型需求表。然后,通过仿真验证新能源场站模型对大规模电力系统仿真的关键影响因素,在某些工况下,新能源场站内的拓扑结构、集电线路阻抗、发电单元功率分布的影响不可忽略。最后,综述现有新能源场站等值方面相关文献,通过需求分析、场站为单位的建模体系,提出统一结构的新能源场站等值模型。     

含风电的电力系统机组组合问题研究综述

以风电为代表的新能源规模化开发利用,改变了传统电力系统的结构特性,给系统的运行控制方式带来了新的挑战。机组组合是电力系统经济调度的重要环节,通过优化发电周期内各机组的启停计划来降低发电成本,同时满足系统负荷需求和其他约束条件。风电具有随机性、间歇性特点,大规模风电接入电网使传统的机组组合方式难以适应新能源电力系统的要求,研究含风电的机组组合对于应对风电引起的负荷波动、保证电力系统稳定、经济运行具有重要意义。为此,综述了国内外对含风电机组组合问题的研究现状,分析了风电接入电网对电力系统机组组合问题带来的影响,归纳了常用的建模方法和求解算法。并对该领域未来的研究方向进行了探讨,希望为其他学者在该领域的研究提供借鉴。     

新能源及电网协调发展中储能的作用研究

新能源的开发与利用是我国未来能源结构转型的重要方向,但新能源发电具有波动性、间歇性和随机性等特点,给电力系统安全稳定运行带来挑战。储能技术作为保障电力系统安全稳定运行的重要技术,在促进新能源发展和电网协调发展中具有重要作用。首先分析了储能技术在促进新能源及电网协调发展中的作用,然后针对新能源及电网协调发展中储能存在的问题进行了探讨,最后从多个角度提出了推动储能在促进新能源及电网协调发展中的应用策略。     

基于系统动力学评价的可再生能源并网保障机制

我国具有丰富的可再生能源资源,近年来,我国可再生能源装机规模不断提高,可再生能源发电量不断增长,与此同时,我国可再生能源发电也不断面临着新的挑战.在系统介绍我国可再生能源发电发展现状的基础上,分析可再生能源发电及其并网发展的特殊性.通过分析可再生能源并网保障机制中的行为主体之间的关系及其系统行为作用机理,建立可再生能源并网保障系统动力学评估体系,在并网保障机制不同情景下模拟各行为主体的系统行为,提出促进我国可再生能源并网发电规模化发展的技术、政策、经济层面的措施、建议,以期为我国可再生能源并网发电的研究和发展提供参考和帮助.     

力促大规模非水可再生能源发展

综述了我国能源与电力可持续发展的现状和未来,着重阐述了风力发电、光伏发电、太阳能热发电等可再生能源发电发展的主要特点和问题,最后建议加快规划与部署建设以可再生能源为主体的综合能源基地,积极构建我国能源可持续发展体系。     

风-光-沼可再生能源发电的电源有效接纳容量评估

为解决可再生能源发电存在间歇性问题,提出一种风-光-沼可再生能源发电的电源有效接纳容量评估方法。基于风-光-沼可再生能源发电系统结构特点,以成本经济性和供电可靠性为目标,以系统稳定性、电量供需均衡性及各微电源输出功率最大值为约束条件,建立电源有效接纳容量评估模型。采用改进粒子群的电源双层规划方法,求解电源有效接纳容量评估模型,通过自适应变异粒子群解决粒子群优化算法易陷入局部最优解情况。利用2个粒子群优化算法的交互迭代规划电源上下两层,求解最佳电源有效接纳容量。以L省某负荷中心为实验平台展开算例分析,结果表明:该方法具备风-光-沼可再生能源发电电源有效接纳容量评估可行性和有效性,通过协调控制可以保证负荷中心稳定运行。     

分布式可再生能源发电出力稳定性最优选择探讨

探讨了在分布式可再生能源发电（DREG）具有成本优势且电网对其出力稳定性要求增加的前提下,DREG出力稳定性的最优决策。在对DREG随机性出力成本特性进行分析的基础上,基于随机生产模拟方法构建了发电利润期望值最大化目标下DREG出力稳定性的最优选择模型,运用该模型对以IEEE—RTS系统负荷数据为基础的算例进行了计算和分析,得出了DREG厂商的最优决策可能损害电网企业以及电力用户的利益的结论,并提出了改进的措施。     

中国电力系统发展运营面临的挑战和对策

“十三五”及未来一段时期,中国经济长期处于新常态阶段,能源供需格局深刻调整,市场化体制机制不断完善,电力发展面临新机遇新挑战。基于中国未来一段时期电力供需总体宽松、新能源占比持续提高、市场化改革取得突破等边界条件,从电力供需的不确定性、煤电功能定位、新能源并网消纳、系统安全稳定运行、市场化运营等方面分析了电力系统发展运营所面临的一些问题,剖析了原因,并提出有关对策建议。     

含非粮生物质发电的微网动态经济调度

非粮生物质能能效优势明显,是未来重要的电能生产方式。文中主要对广西农村地区的非粮生物质发电特性和条件、负荷特性进行了统计分析,构建了沼气发电和蔗渣发电的数学模型;依据夏季和冬季不同的气候特点,考虑并网和孤岛两种运行方式,提出了包含光柴非粮生物质发电的微网动态经济调度模型。该模型在计及国家对可再生能源补贴价格的基础上,以发电成本最小以及联络线功率偏差最小为目标函数,其中夏季以沼气发电和光伏发电为主电源,冬季以蔗渣发电为主电源,柴油发电起到负荷备用的作用。算例结果表明,该模型可以全面评估分布式电源的经济性以满足用户多样化优化需求,为非粮生物质能源丰富的农村地区提供独立微网解决方案。     

大规模光伏发电并网概率潮流计算及对电网的影响

随着并网光伏发电容量的规模越来越大,光伏发电固有的波动性和不可控性导致其大规模并网时会使潮流分布发生变化甚至潮流反向,对电网的安全稳定运行造成影响。建立了光伏发电系统的潮流计算模型,以IEEE14节点系统和西北某省级电网系统为研究算例,对含光伏的电力系统进行概率潮流计算,全面分析了不同光伏接入容量、不同光伏接入点及不同光伏出力相关性的情况下大规模光伏并网对系统潮流的影响。结果表明光伏接入容量越大,电压及支路潮流的波动和越限概率也越大,光伏接入点将影响系统网损及光伏极限接入容量,并发现光伏接入对系统潮流的影响具有方向性,且光伏电站出力相关性不可忽略。所得结论可为电力系统新能源规划与运行提供决策参考。     

考虑分布式电源接入的新农村电网规划模型

为适应国家建设坚强智能电网的要求,未来新型农村电网应充分考虑适应农村可再生能源、分布式电源发展,实现"小电源"与配网互动。针对未来分布式电源在农网中应用的可能性,研究了分布式电源接入的新农村电网规划问题。建立了电网投资成本最小化和系统线损最小化的双目标规划模型。该模型在约束条件中考虑了分布式电源接入对配电网潮流的影响。以IEEE14节点系统为例模拟了规划模型的应用,结果表明分布式电源接入之后能够增强农网供电能力并降低系统线损。该模型能满足经济性和安全性的要求。探讨了分布式电源接入后对农网供电可靠性指标的改善情况。     

碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价

优化电源规划是应对电力系统"碳锁定"效应,促进电力系统减少碳排放的重要举措。考虑到国内以煤炭为主的能源结构,有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响。在分析碳捕集电厂运行特性的基础上,建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型,并在模型中采用典型日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力。基于国内典型地区电力系统,对不同碳排放总量约束、不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进行了优化分析,分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标,满足新能源大规模发展的调峰需求。