风电经特高压线路并网时湖北电网调峰方案

以湖北电网远景规划方案中蒙西至湖北特高压送风电为背景,研究了2017年丰大方式下湖北电网消纳蒙西特高压电力电量的调峰问题。分析了丰大典型日湖北电网的负荷特性、蒙西风电功率特性以及湖北省内电源的调峰特性和调峰能力。以省内发电成本最小、不弃水调峰、尽量消纳特高压电力为目标,建立了包含火电、水电、抽水蓄能和特高压联合调峰优化的混合整数线性规划模型。考虑不同的风电输送方式,采用CPLEX对联合调峰优化模型进行求解,给出了湖北电网火电、水电、抽水蓄能与特高压协调运行的调峰优化方案。仿真计算结果表明,2017年丰大方式下湖北电网负荷低谷时段的负调峰能力不够,需要特高压电力参与湖北电网调峰。当特高压以风电配额方式输入时,湖北省消纳蒙西风电的极限配额为34%。     

含抽水蓄能的风水火联合机组组合研究

针对含抽水蓄能和风电系统,基于风电功率概率分布特性,并结合火电机组和抽水蓄能运行特性的差异,提出了一种新的抽水蓄能和风电合作方式。其核心是对火电机组和抽水蓄能在应对风电不确定性过程中承担的作用进行区分,通过抽水蓄能和风电的合作应对风电预测误差中出现的概率较小、幅值较大的部分。常规的风电波动仍由火电机组应对,以节省抽水蓄能有限的调节资源,提高火电机组备用响应有效性。在此基础上,将抽水蓄能和风电合作纳入到机组组合决策中,建立了含抽水蓄能的风水火联合机组组合模型。并通过26节点地区电网验证了该模型在减少火电机组启停,提高系统消纳风电能力方面的有效性。     

大规模风电送出能力影响因素分析

随着国家新能源基地的建成,甘肃风电基地将成为世界上最大的风电基地,但同时也面临着巨大的挑战。新能源基地风电主要面临的是输送能力、调频调峰、电力电量消纳和系统稳定四大问题。大规模风电的送出和消纳问题凸显,已直接影响到风电企业的效益和风电行业的发展。为保障新能源基地风电的稳定送出和有效消纳,结合甘肃电网的实际情况,针对甘肃河西地区新能源基地运行以来暴露的风电送出能力问题,分析了西北750 kV主网送出能力和330/110 kV电网就地消纳能力的主要影响因素,以及大规模风电外送对甘肃河西地区电网的影响,提出了提高输送能力和确保系统稳定的措施。     

考虑风电不确定性的风蓄火联合优化经济调度研究

风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风,致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性,文中采用内外两层模型嵌套求解,即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型,以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率,再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性,同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型,并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。     

风电消纳目标下基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法

针对大规模风电基地风电消纳受阻问题,在进行风电受阻分析及高载能负荷调节特性分析的基础上,提出将高载能负荷纳入调节控制。在考虑高载能负荷调节约束的基础上,首先将具有离散可调节特性的负荷纳入日前调度计划,充分挖掘高载能负荷的电量调节能力,建立以消纳风电电量最大化为目标的荷源电量控制优化模型;其次将具有连续可调节特性的高载能负荷纳入日内功率控制,建立以消纳风电功率最大化为目标的荷源功率控制优化模型;最后提出基于电量与功率滚动优化的荷源控制方法,实现荷源滚动优化控制,提高电网对风电的消纳能力,从而缓解风电消纳受阻问题。以甘肃河西电网为例的仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。     

基于含储热的热电联产与抽水蓄能的风电消纳协调控制策略

在研究电热负荷与不同时间尺度风功率波动特性的基础上,分析了含储热的热电联产与抽水蓄能协调运行对风电消纳的影响,并提出了基于含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调控制策略。一级协调控制以系统运行成本最小和风电消纳电量最大为目标,根据电热负荷和风电预测出力,通过含储热的热电联产与抽水蓄能在调节容量上的优化配置,提高系统运行经济性和风电消纳率;二级协调控制针对风电出力的实时波动,根据风电计划上网偏差,通过含储热的热电联产与抽水蓄能的协调控制,平抑风电实时波动。以6节点系统为例,验证了所提协调控制策略的有效性,结果表明含储热的热电联产与抽水蓄能的两级协调运行可以有效降低系统运行成本,提高风电消纳水平,保证大规模风电接入情况下电网安全稳定运行。     

酒泉风电跨区消纳模式及其外送方案

随着大规模风电基地的开发利用,电力、电量消纳市场成为制约风电发展的首要问题,没有成熟的解决方案可循。文中就酒泉风电跨省跨区消纳的必要性、酒泉风电的消纳能力、风电接入的辅助服务需求、甘肃风电外送模式、甘肃风电外送功率调节方式、酒泉风电基地外送负荷特性和能源基地直送类型外送成本等基本观点进行了探讨,论证了在多种约束条件下,风电、光电、水电、火电联合打捆外送是近期酒泉风电外送的最可行的选择,最后提出了促进大规模风电输送及消纳的政策性建议。     

风电-光伏-抽水蓄能联合优化运行模型建立与应用

风电、光伏发电出力具有随机波动性,与电力系统用电负荷特性呈现较大差异,对电网调峰能力提出较高要求。抽水蓄能电站运行灵活,启停速度快,配合风电、光伏采取合理的运行方式可以有效缓解系统调峰压力,提高系统对风电、光伏的消纳能力。以风电-光伏-抽水蓄能联合出力曲线跟随系统负荷特性曲线为目标,以抽水蓄能机组发电与抽水工况下的出力特性、上下水库库容、电力电量平衡为约束条件,建立了风电-光伏-抽水蓄能电站联合优化运行模型。对河北省丰宁抽蓄电站调节风光出力的案例进行分析,对风光出力在常规情景与极端情景分别进行了模拟,验证了模型的有效性。     

考虑特高压送风电的湖北电网调峰方案

以特高压送风电情况下湖北电网的电力电量消纳为背景,基于模糊分时段负荷预测和改进小生境遗传算法,对2015年丰大方式下湖北电网的调峰方案进行了研究.建立了以有功损耗最小为目标,计及机组爬坡速率约束以及系统安全约束的优化调度模型,制定了特高压送不同风电比例情况下湖北电网的调峰方案.仿真结果表明,2015年丰大方式下,特高压送风电时,湖北电网调峰能力不足,需要特高压参与调峰.采用所提方法制定的调峰方案与传统方法相比,在确保系统安全运行的前提下,充分利用了火电及抽水蓄能机组的调节能力,有效减少了网损.     

考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化策略研究

为降低风电功率波动性、反调峰性对电网运行的不利影响，提出一种考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化调度策略。首先将火电作为可调节电源辅助风电上网，并通过碳交易机制促使火电系统在电网负荷低、弃风率高的时段，主动降低出力减碳运行，等效提升风电上网空间；然后在满足电网用电需求基础上，接入充换电站负荷进一步抑制风电功率波动，同时提升风电消纳量，以电网负荷峰谷差最小以及系统综合运行成本最优为目标函数，构建联合系统低碳经济运行模型；最后通过NSGA-Ⅱ算法对不同情景求解分析。结果表明：该策略能够有效降低系统运行成本、电网负荷峰谷差，提高电网风电消纳率。     

计及系统调频需求的风电场有功调控策略研究

随着风电并网容量的快速增加,风电功率的波动性与随机性给系统的调频控制带来的困难也更加突出。为此,提出一种计及系统调频需求的风电场有功控制策略,该策略依据分层思想,将控制系统分为风能管理层、风电场调控层和风电机组调控层,并根据风电机组、风电场运行信息和系统实时频率偏差等分为正常运行、紧急调控两种模式,一级调控、二级调控和临时故障等子模式,缩短系统频率异常时间。     

考虑电网约束的风电场自动有功控制

主动进行风电场有功控制,将其纳入电网自动发电控制(AGC)管理是电网与风电场都十分关心的课题.文中首先定量讨论了风电场有功控制能力及电网AGC对风电场的要求,提出了考虑储能的风电场有功控制3层模型,即能量管理层、风电场调度层及风力发电机控制层,可实现输出限制、AGC曲线跟踪控制、调峰控制等综合控制目标.对上述模型进行了仿真验证.通过与现有风电场运行模式进行效益对比,证明了风电场可以在较小的调节开销下实现上述控制目标.     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。     

高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整策略

考虑负荷波动、风电有功输出的随机性,针对电力系统对大规模风电并网时电能质量、经济性、负荷支撑和快速响应等多方面的需求,提出了一种高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整的多时间尺度协调优化策略。根据变速风电机组运行特性,制定不同风速工况下风电机组的减载控制,并在不同时间尺度对机组间的调频出力进行协调,使惯性与一次调频相结合,实现频率调整优化。结果表明该策略下变速风电机组不仅能够有效地为系统提供惯性支撑,并且具备灵活、可控的静态频率响应特性。     

风电参与一次调频的小扰动稳定性分析

为了分析参与电网一次调频的风电系统对电力系统稳定性的影响,建立基于直驱永磁型风电系统的单机无穷大系统小扰动稳定性分析数学模型.根据风速的变化,在额定风速以下采用最大功率点追踪控制,以实现风电系统输出功率最大:额定风速以上采用恒功率控制,保证风电系统安全运行.研究考虑负荷动态模型时风速变化对系统特征值的影响,结果表明,在整个风速变化区问系统均能保持小扰动稳定.在理论分析的基础上进行时域仿真,来验证理论分析的正确性.仿真结果表明,风电系统能够参与电网一次调频,可有效改善电网的频率特性,为直驱型风电安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据.     

大规模风电接入后的系统调峰充裕性评估

风电大规模开发后能否并网发电,主要取决于电力系统是否有充裕的调峰容量。如果调峰容量不足,风电则不能并网发电,因此考察电力系统调峰充裕性意义重大。定义了调峰需求持续曲线,基于非序贯蒙特卡罗模拟方法提出了调峰不足概率和调峰不足期望指标。所提指标考虑了机组强迫停运率和风电随机波动对系统调峰充裕性的影响,有效地反映了系统的调峰容量需求,有助于确定合适的风电接入规模。利用所提方法对IEEE—RTS系统进行了调峰充裕性评估,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于压缩空气储能的风电场功率调节及效益分析

风能的间歇性和波动性给风力发电大规模并网应用带来了不利影响,利用储能技术能够很好地解决该问题,然而昂贵的成本一直是制约储能技术应用的瓶颈.文中提出了基于压缩空气储能(CAES)的风电场功率调节系统的额定功率以及容量的设计,在满足风电并网标准的前提下尽可能减小储能装置的规模,并利用仿真加以分析验证.建立了CAES装置效益...     

远距离大容量直流输送风电功率调节方式研究

北方风电大规模外送是未来中国风电发展的需要。提出了远距离大容量直流输送风电的功率调节新模式,分析了送端电网的电力盈余特性和调峰能力盈余特性,在此基础上研究了送端系统与直流系统互补运行的原理,并进行了具体算例分析。研究结果表明,在直流外送大量风电的情况下,通过发挥送端系统的调节能力,能够实现直流输电的多段式平稳运行及风电高效利用。最后,还提出保障该直流输电功率调节方式实施的相关措施。     

风力发电特性及对广东电网中长期发展的影响

针对广东省风能资源分布特点及风力发电的出力特性,深入比较了采用不同类型风电机组的风电场等效机组特性与传统电源的区别,研究了规模风电并网对广东电网中、长期发展的影响,并提出了相应的解决措施建议。分析结果表明,规模风电的发展最终要求系统具备一定的调节手段,广东电网应在风电消纳能力、风电并网标准、调峰电源建设、风力资源预测与调度运行系统等方面着重开展工作,以促进风电与电网的协调发展。     

Operation and Development of Grid-Integrated Jiuquan Wind Power Base

In this paper the author describes the current development of the 10-GW wind power base in Jiuquan, Gansu Province. The future planning of the wind power base and the relevant power grid are also introduced based on the assessment on the wind resources and the wind power operation with the grid.