基于飞轮储能技术的可再生能源发电系统广义动量补偿控制研究

提出一种利用飞轮储能装置调控可再生能源发电系统的方法,用于解决系统的能量补偿问题;同时,将广义动量概念引入电力系统,通过建立飞轮储能系统和可再生能源发电系统的广义动量模型,提出广义动量补偿控制方法。将飞轮储能装置接入可再生能源发电系统的电压中枢点,实时检测电压中枢点母线电压、飞轮角速度,计算发电系统等效惯性参数和飞轮储能装置瞬时动量;计算可再生能源发电系统相对于标准状态的动量增量;对飞轮角速度进行调节,使飞轮储能装置的动量增量等于可再生能源发电系统的动量增量。该方法不仅能实时计算电网能量的不平衡程度,对该电网系统进行快速、准确补偿,而且该装置运行寿命长,对环境无污染,可广泛应用于太阳能光伏发电系统、风力发电系统和海浪能发电系统等。     

广域环境下基于Q型因子学习方法的电网节点聚合规律?

大规模可再生能源的并网以及电力市场解除管制的改革,使传统集中式的节点电压在线安全分析、调度与控制方法面临困境。对此,在电网运行状况全景过程化可观测条件下,提出了渐进学习的电网节点聚合的新调控理论,通过电网"局部自治与集中调控互融"的调控方式解决电网的调控问题。提出了基于Q型因子学习的电网节点聚合规律的挖掘方法,根据传统节点电压方程及发电机、负荷的等值模型得到广域环境下节点电压向量与电势之间的解析关系,推导出连续2个量测时刻下节点电压幅值变化的影响因子,并对其进行过程化的Q型因子学习,进而得到电压幅值具有一致变化的节点聚合规律。通过对德州电网的仿真分析,验证了所提方法的准确性及有效性。     

一种未来电网调控策略研究

未来电网将广泛接入可再生能源发电等新能源电源,会出现电网潮流流向不清晰的问题,提出一种基于学习理论的未来电网调控策略模型。在未来电网全景可观测的背景下,对采集的电网运行过程信息进行挖掘,建立了未来电网的一种等值分析模型。利用现代学习理论建立具有自学习的、考虑时空关联的协调调控策略机制。最后以某实际电网运行数据为算例验证了调控策略的可行性,为未来电网的运行调控提供有益的思考。     

计及可再生能源可靠性的虚拟电厂动态聚合方法

虚拟电厂静态聚合在追求收益最大化的同时,往往忽视了虚拟电厂在动态聚合时需考虑的重要因素,即可再生能源发电的可靠性,这会导致电网对其调度的积极性不高,弃风弃光现象严重。针对以上问题,提出一种考虑可再生能源可靠性的虚拟电厂动态聚合方法。在可再生能源出力模型的基础上,利用元件的停运概率对出力模型进行修正;利用置信容量将不同机组进行同质化处理,建立考虑置信容量的虚拟电厂可靠性评估模型;以可靠性指标为目标函数,构建虚拟电厂动态聚合模型,使电网对其下达更多的发电计划,并采用改进无网格光线寻优算法对其进行求解。最后,以新疆某地区负荷数据为例,通过仿真验证了所提方法的可行性、高效性与稳定性,从而为虚拟电厂最优化运行提供更为准确的决策支撑。     

基于网络拓扑的谐波状态估计量测点最优配置

针对目前国内电网普遍存在的谐波量测点少、量测设备同时具有谐波电压电流量测、量测点分离的情况,提出一种利用疑似谐波注入节点辅助的网络拓扑法分析网络可观性的方法。该方法采用布尔运算形式对邻接矩阵和电压电流量测向量进行递归计算,运算量小。此方法可用于量测点少或量测点分离等谐波状态局部可观电网的分析计算。在可观性分析的基础上提出一个与母线负荷类型、负荷容量、及电压等级相关的综合目标函数实现量测点最优配置及量测点重要度排序。某地区电网算例证明了此方法的实用性及有效性。     

智能电网环境下可再生能源发电并网机制研究

发展智能电网及可再生能源发电技术逐渐成为解决当前能源危机的重要途径之一,同时智能电网的建设也为可再生能源发电的安全并网提供了可能。基于智能电网和可再生能源的基本特征,分析研究了智能电网环境下可再生能源并网运行的相关问题,提出了可再生能源发电并网的主要运行机制,为可再生能源发电并网提供一定的理论支撑。     

适应发电权交易的可再生能源有功控制策略

针对电力市场环境下的可再生能源发电权交易模式,提出了一种适应发电权交易的可再生能源有功控制策略。首先,可再生能源发电控制通过跟踪火电机组的下旋转备用,实现电网调峰责任共担,并提出可再生能源场站限电状态准确判别方法。然后,采用发电权分级控制与基于实时发电能力再分配的精确控制策略,实现可再生能源场站发电权交易电量的合理执行,并保证了可再生能源发电指标的最大化利用。宁夏电网的运行实践结果表明了所提控制策略在可再生能源消纳、发电权交易及广义联络线控制等方面的有效性。     

基于全景可观的深度聚合电网模型、求解方法及其应用

电力系统调度与控制正面临全局统筹、紧密协同的局面，而对外部电网的等值简化是该决策顺利实施的前提和关键。由于传统等值简化方法对等值电网“源”“网”“荷”的增加或删减操作改变了其结构和主动量、被动量，从而在电网全局统筹过程中，使调度与控制的精度面临挑战。对此，在电网全景可观环境下，提出了深度聚合电网模型及其求解方法和应用。首先，给出了发电厂、联络站的聚合方法，形成聚合电网模型。并在此基础上，将聚合厂站融合到输电线路，建立了深度聚合电网模型。然后，推导了深度聚合电网模型未知量与可调控量(发电机功率)之间的函数关系，并使用长短期记忆网络对其参数进行求解。最后，以经济调度应用为例进行仿真验证，证明了所提方法的有效性。     

可再生能源发电对电网运行经济性影响分析

随着我国能源结构改革的推进,可再生能源并网电量持续稳定增加,可再生能源发电对电网运行经济性影响越来越大。在详细分析可再生能源发电对电网运行经济性影响因素的基础上,提出一种基于系统动力学的可再生能源发电经济效益模型,并进行系统仿真,仿真结果与实际可再生能源并网运行情况相符,验证了所提模型的可行性。     

基于经验模态分解的平滑可再生能源功率波动的储能容量优化

随着可再生能源并网渗透率的提高,可再生能源并网的功率波动对电网产生诸多不利影响。储能系统(energy storage system,ESS)可有效克服可再生能源发电系统的功率波动性问题。为了平滑可再生能源的功率波动并确定储能容量,应用经验模态分解(EMD)的方法:对可再生能源输出功率样本进行EMD分解,得到一系列固有模态函数(IMF)。基于分解结果,考虑ESS充放电效率、荷电状态(state of charge,SOC)以及可再生能源系统输出功率的波动率约束,确定所需最小的ESS容量。以某地区风电场实际功率数据为例,算例结果表明,采用该方法能有效平抑风电功率波动,所用的储能容量较小,且能保证系统稳定运行。     

协同电网安全性与经济性的新能源优先实时调度方法及应用

电网实时调度介于日内小时级滚动调度和秒级自动发电控制(AGC)之间,是在线调度过程中承上启下的重要环节。对新能源高占比电网,实时调度是提高电网实时调节能力和应对新能源陡升/陡降等强波动性的重要手段。实时调度本质上是带多重约束的多目标优化问题,需要兼顾多种实际需求,在基本不需要人工干预的条件下,分别以5 min和15 min为调度周期,在线自动、高可靠地给出可行合理的优化策略。文中提出一种安全性和经济性协同的新能源优先实时调度方法,采用多阶段推进决策,实现了不同场景下不同调度目标的协调,兼顾了消除断面拥塞、最大化消纳新能源、传统机组间出力公平分配、AGC备用容量可行等不同的调度需求。基于所提出的方法,开发了实时调度系统并在多个省级电网投运,实际运行结果证明了该方法的有效性。     

新能源并网功率智能控制系统的设计与应用

分析了当前新能源并网功率控制中仍存在的问题,介绍了新能源并网功率智能控制系统的功能设计与控制策略。提出新能源电站灵敏度在线计算方法。首先,根据新能源电站并网网络确定状态估计等效设备,再基于电网实时运行方式计算等效设备的灵敏度并转换为新能源电站灵敏度,据此确定参与断面控制的场站/机组及其功率调整量,解决了复杂断面结构下的风火协调控制问题。新能源参与调峰控制时,跟踪火电机组负备用并考虑机组调节速率,同时实时监视区域控制偏差,一旦出现异常则及时调整正在执行的指令,保障自动发电控制考核指标满足要求;综合新能源电站的发电能力、装机容量及电网接纳空间确定控制序列并动态更新,在最大化利用接纳空间的同时实现资源优先与兼顾公平的站间控制。结合山西电网实例,证明了系统在保障电网安全稳定运行、提升新能源消纳及促进新能源电站公平调度方面的有效性。     

基于相依关系的新能源功率预测场景生成及调度应用

新能源日前功率预测对指导电网计划编制具有重要意义,但目前预测水平制约了预测结果的充分应用,为此文中提出新能源功率预测的场景生成方法和预测结果纳入调度计划编制的思路。首先,通过对比分析新能源发电功率和预测功率的边缘分布,建立了揭示二者相依结构的Copula模型,并提出了基于相依关系的多预测场景建模方法。随后,通过分析预测偏差对供电平衡的影响,利用多场景下不同时段预测偏差的规律,提出了将预测可信度纳入省级电网调度计划编制的方法。相关成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,在新能源纳入备用的基础上,采取优化常规电源运行方式、合理组织交易互济等措施,2017年增发新能源电量为4.7 TW·h,降低了3%的受阻率,为新能源纳入电网调度计划编制提供了依据。     

含抽蓄电站与新能源发电的柔性直流系统日前优化调度方法

多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称"抽蓄")电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求.针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型.该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束.通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案.以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

高弹性电网下新能源消纳研究

为制定新能源合理性发展战略,文中提出了一种高弹性电网下新能源消纳方法。首先,分析了新能源并网影响;然后,构建了高弹性电网下新能源消纳框架,通过电源、电网和负荷方面协调调度,提升新能源消纳能力,并提出多种新能源消纳项目;最后,通过案例仿真采用“移动变压器”和退役电池接入方案减小等效负荷峰谷差,提高系统调节能力,通过移动变压器灵敏性分析得到退役电池最佳配置容量,结果证明了所提方法对新能源消纳的促进作用。     

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。     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.