汇集站和集群中心站分级协调的风场群接入系统优化规划

风电消纳难题的根源在于风电与电网规划的不协调,单个风电场的接入系统各自依据其边界条件设计,叠加得到风电场集群的区域接入电网往往难以达到最优效果,甚至是不可行方案。该文提出风电场集群的接入系统协调规划模型,以经济性最优为目标,对接入系统进行汇集站及集群中心站两级综合协调优化。模型考虑风电送出受阻电量的损失、风电送出电量的效益、风电场集群内部升压变电站选址、各个风电场接入线路容量以及风电场集群分组等因素,并利用遗传算法对上述综合协调模型双层分解后进行优化求解,最后通过算例验证了模型和方法的有效性。     

基于Copula相关性理论的集群风电并网建模方法

大规模风电集群并网问题逐渐成为风电领域的研究热点。为了研究中长期陆上、海上风电大规模接入对电网的影响,定量分析风电场输出功率的不确定性,以及风电场输出功率之间的相关性,采用Copula相关性理论以及蒙特卡洛模拟的方法建立了一种大规模风电集群并网模型。最后基于十三五规划的上海崇明三岛风场的电网网架结构对所提方法进行了算例分析。仿真结果表明,方法具有较强的实用性和可操作性,对于大规模集群风电场并网的规划和分析提供较好的参考价值。     

近海风电场接入城市电网规划原则

围绕近海风电场群接入电网的规划原则开展研究。系统总结了近海风电场接入电网的输电模式、并网电压等级、升压站无功补偿配置等规划方案选择问题。重点针对多个海上风电场接入同一区域电网时公共连接点(point of common coupling,PCC)点的选择问题进行了研究,通过理论模型分析了影响多个风电场接入后系统电压波动幅度的关键因素和电压波动的计算方法,并提出了PCC点选择的基本原则。通过珠海近海风电场群接入方案规划为实例,对比理论计算和数值仿真分析的结果,验证了所提测算方法的正确性。     

计及电压稳定性约束的海上风电场集群VSC-MTDC组网优化方法

海上风电场将朝深远海、集群化方向发展,鉴于交流电缆在远距离输电时的缺点,有必要对海上风电场集群多端柔性直流输电(voltage source converter based multi-terminal direct currtent, VSC-MTDC)组网优化进行研究。考虑到风电场集群出力的聚集效应会影响电气设备的容量配置,以及陆上电网的公共连接点(point of common coupling, PCC)电压稳定性对大规模风电接入容量的影响。该文推导了PCC点电压稳定性指标,并引入了“N+”原则对电气设备进行容量配置,提出一种计及“N+”原则和PCC点电压稳定性的海上风电场集群VSC-MTDC组网优化方法。采用改进的NSGAⅡ算法对海上风电场集群VSC-MTDC系统进行分析。算例结果表明,按“N+”原则进行容量配置可以更好提高收益,考虑PCC点电压稳定性虽然会增加投资成本,但能够提高PCC点电压稳定性。     

大型集群风电接入输电系统规划研究综述

大型集群风电接入给电力系统的规划和运行增加了更多的不确定因素。由于风电的间歇性、随机性、波动性及风电场选址等问题,传统的电网规划方法越来越不适应当前多不确定信息的电网规划工作。针对大型集群风电接入对电网规划的影响,评述了集群风电出力不确定性建模,并基于规划模型和评估方法,综述了近年来国内外计及风电不确定性的系统潮流计算方法以及含集群风电的输电系统规划领域的研究现状和研究成果。从输电系统规划、网源协调规划等方面着手,结合特高压电网、环保效益等研究热点,展望了如何在未来大型集群风电接入情况下获得最优规划决策方案的输电系统规划理论和方法。     

交流海上变电站设计相关研究综述

海上升压变电站是海上风电场与陆上电网之间的连接枢纽,其经济性与可靠性直接影响风电场的运行效益。海上变电站是高压电气设备首次实现在海洋环境中的应用,其设计与陆上变电站之间存在较大的差异。在分析海上变电站与陆上变电站设计技术主要差异的基础上,综述了当前海上变电站电气系统设计与运维相关设计的关键技术,并对新的海上变电站技术进行了总结与展望。以期为国内海上变电站设计与开发提供借鉴。     

大型海上风电场风机微观选址与集电系统联合优化

海上风电开发已经成为我国可再生能源开发的重点内容之一。在海上风电场的开发与建设中,风机的微观选址关系着风电场中所有风机的发电效率,而集电系统承担汇集风机发出的风电功率并外送至陆上电网的重要任务,两者在成本与发电收益上存在相互制约与相互影响的关系。为了获得海上风电场更大的发电收益,文中提出了一种风机微观选址与集电系统双层联合优化方法;上层采用遗传算法进行风机微观选址优化,下层采用蚁群算法(ACS)实现集电系统拓扑结构优化。案例分析结果表明,风机微观选址与集电系统联合优化方法兼顾了风电场长期总发电效益与集电系统的投资成本,具有更高的经济性。     

海上风电场升压变电站设计基本要求的研究

此前我国尚没有建成的海上升压变电站,但随着我国海上风电的发展,海上风电场离岸距离越来越远、规模越来越大,为了将海上风电场发出的电能汇集并送至陆上电网,海上升压变电站将成为今后我国海上风电场必备的配套设施。文中通过海上风电场示范项目的设计研究以及863课题的专题研究,总结吸收欧洲海上变电站的经验,针对我国海上风电场升压变电站的特点,提出了海上升压变电站设计的基本要求,对工程设计具有指导作用。     

风电集群接入系统规划的混合整数线性模型

作为大规模风电集中并网的首要环节,风电集群接入系统研究方面缺乏有效可靠的规划方法。在风电集群并网输电工程各项费用建模的基础上,以规划的整体经济性最优为目标,综合考虑各风电场年出力特性及工程规划实际情况,结合等效重构、栅格地图、分段线性化等方法,提出了风电集群接入系统规划的混合整数线性规划模型。该模型能够对实际大型风电基地工程中风电集群的划分、并网输电工程的容量配置、汇集升压站的优化选址和风电场公共连接点的选取等方面的决策进行综合协调优化配置,获取整体经济效益最优的方案。为增强模型的实用性,提出了汇集升压站局部选址优化方法,使得在提升模型精度的同时,缩短模型求解的时间。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于费马–韦伯问题的新能源接入系统选址定容综合优化方法

根据新能源持续出力曲线,对全年消纳电量和弃电量进行量化,提出了经济最优目标下多集群新能源经汇集站和多回直流并网的接入系统规划模型。首先,提出了一种可应用于集群划分的聚类方法,通过划分集群,将电网的整体规划问题转化为各个集群的局部规划问题;然后针对单一集群,讨论了接入网络拓扑和最优接入容量间的定量函数关系,利用该关系将选址定容复杂规划转化为纯坐标的费马-韦伯(F-W)选址问题;最后利用该问题适用的迭代公式求解,在较少的迭代次数内实现快速收敛。算例验证了所提模型的有效性和求解方法的快速性,对和电网规划相关的工作具有借鉴价值。     

基于费马–韦伯问题的新能源接入系统选址定容综合优化方法EI北大核心CSCD

根据新能源持续出力曲线,对全年消纳电量和弃电量进行量化,提出了经济最优目标下多集群新能源经汇集站和多回直流并网的接入系统规划模型。首先,提出了一种可应用于集群划分的聚类方法,通过划分集群,将电网的整体规划问题转化为各个集群的局部规划问题;然后针对单一集群,讨论了接入网络拓扑和最优接入容量间的定量函数关系,利用该关系将选址定容复杂规划转化为纯坐标的费马-韦伯(F-W)选址问题;最后利用该问题适用的迭代公式求解,在较少的迭代次数内实现快速收敛。算例验证了所提模型的有效性和求解方法的快速性,对和电网规划相关的工作具有借鉴价值。     

风电集群有功功率控制及其策略

鉴于大规模风电并网的集中控制和精细化调度要求,文中基于区域有功功率分层调度思想,设计了风电调度中心站—风电集群控制主站—风电场控制执行站3层体系架构的风电集群有功功率控制系统,并给出风电集群控制主站和各场站间控制接口的设计方案。继而考虑风电场、分散接入风电机组的调节性能差异,针对运行实际需求提出一套面向集群控制主站的有功功率控制策略,实现风电场有功控制模式的在线决策和相应模式下的有功功率指令值的在线快速计算,并验证了控制策略的有效性。所建系统可实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控,并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性,有效解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题。     

计及风资源约束的双天气模态海上风电系统可靠性评估

与陆上风电场相比,海上风电场运行条件恶劣,维修困难,对电气系统的可靠性要求更高。沿用常规的可靠性分析方法,仅仅考虑设备电气故障并不能完全反映海上风电场的可靠性水平。提出了一种考虑风资源约束的双天气模态风力发电机可靠性模型,利用基于邻接终点矩阵的最小路集/割集算法完成了从风电机组到集电系统、海上汇集站、输电线缆、岸上变电站的海上风电系统全环节可靠性评估。算例分析表明,风资源约束对海上风电场可靠性的影响要大于电气元件故障的影响,而正常/恶劣的双天气模态更利于精确刻画海上风电系统的可靠性特性。     

基于Voronoi图的多站融合变电站选址定容优化

多站融合变电站是支撑泛在电力物联网建设的基础保障,其发展也给传统变电站规划带来新的挑战。考虑多站融合变电站高效连接储能、数据中心负荷、电动汽车充电负荷、新能源微电网等多元主体的服务特性,提出一种多站融合变电站选址定容优化规划方法。考虑变电站服务主体的个性化需求,结合Voronoi图理论,以多维度负荷距成本最小为优化目标,建立优化模型及其求解方法流程。结合某地区电网规划实例,仿真分析多站融合变电站选址定容优化规划方案,并与传统规划方案进行成本比对,验证了模型的有效性。结果表明:所提的多站融合变电站选址定容优化模型有利于促进配网中站、源、荷、储、充多资源的紧密协同。     

基于Q学习粒子群算法的海上风电场电气系统拓扑优化

针对多变电站海上风电场的电气系统拓扑优化,现有的方法一般根据预先确定的变电站个数将整体海上风电场划分为几个固定的子区域,然后分别进行独立的电缆连接布局优化,最终聚合得到整体方案.然而,采用固定的划分策略很难得到全局最优方案.因此,考虑多海上变电站选址、电缆选型、功率损耗等因素,以最小化成本为目标,建立多变电站海上风电场的电缆连接布局优化模型,并提出一种基于Voronoi自适应分区的Q学习粒子群算法进行求解.所提出的算法以Q学习粒子群算法为核心,设计一种基于Voronoi图的自适应分区策略实现自适应分区,并结合相应的编解码策略实现不同分区的电缆连接.最后,通过算例分析证明所提出模型以及算法的有效性.     

考虑分布式电源接入的变电站规划关键技术研究

为了解决传统变电站在规划中出现的投资浪费、设备利用率低等问题,构建了变电站选址定容的全生命周期成本模型。根据分布式电源置信容量评估方法和变电站容量,基于加权Voronoi图的传统变电站规划方法,提出了分布式电源大规模接入变电站的优化规划方法。通过算例对所提方法的科学性和实用性进行验证。实验证明:所提方法可以有效地降低电网的规划容量,提高电网精细化水平,具有较好的实用性。     

我国海上风电场送电系统与并网关键技术研究取得重要进展

正海上风电对比陆地风电而言,具有风况优良、年平均利用小时数高、不占用陆地资源、距电力负荷中心较近等优点,但大规模海上风电并网仍面临诸多挑战。近海风电场普遍采用高压交流海缆接入电网,长距离交流海缆并网容易引发过电压等问题;近海风电场的升压站和风电机组均位于海上,其运行维护比陆上风电场难度更大,对海上风电高可靠集成化的设计技术、预测预警技     

含经VSC-HVDC并网海上风电场的电网可用输电能力计算

为研究海上风电场经VSC-HVDC接入电网后对所求断面输电能力的影响,提出了含海上风电场(经VSC-HVDC并网)的电网输电能力计算模型.该模型考虑了风功率的间歇性与随机性,结合了发电机的日前调度和机组爬坡约束,同时计及了陆上风电场经交流并网的情形.运用连续潮流法(CPF)对该模型进行求解,并用IEEE-14节点系统进行仿真计算.算例中对风电场未接入电网与接入电网时所求断面的输电能力进行了比较,结果表明,合理接入风电场能有效提高系统的可用输电能力,文中所提模型和算法合理准确.     

基于PSASP的牵引站电能质量预测评估

结合国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院近期承担的"通让铁路电气化改造工程西辽河、宝龙山牵引变电所电能质量评估"项目,介绍1种电气化铁路电能质量预测评估方法,该方法基于电力系统分析综合程序(PSASP),对不同工况下牵引站负荷接入系统后公共连接点(PCC)处各项电能质量指标进行仿真分析,同时对牵引站接入点处的系统变电站进行电能质量背景谐波测试,综合两部分内容进行预测评估,得到电气化铁路对整体电网的影响。考虑牵引站接入点同时接入风电场,研究了电气化铁路接入对周边风电场稳定性的影响。     

风电场无功综合优化控制策略探讨

针对大规模风电接入电力系统后的电网无功电压问题,提出了在传统发电厂、变电站自动电压调控系统（AVC）控制的基础上,结合风电场控制特点的无功综合优化调控策略．该策略根据风电机组运行信息和系统无功电压水平将系统无功调控区划分为3级：AVC为电压控制的第3级．风电场汇流接入的变电站做电压控制的第2级。风电场则是无功控制的第1级,并相应提出了系统通过风电场监控系统对风机控制和系统直接对风机控制2种调控模式．