计及风险及备用成本的含风电电力系统经济调度

风电出力与负荷预测的不确定性给电力系统的经济调度带来了困难,如何处理备用风险,综合考虑经济发电与旋转备用计划是经济调度中需要解决的问题。在模型中引入旋转备用来应对可能出现的电力不足,将风电预测功率的条件期望与风电计划出力的差值表示系统对风电的正负备用需求,通过引入风电和负荷预测偏差的概率分布,建立了风电与负荷的联合概率密度函数。构建失负荷模型表征风险水平,并假定失负荷的风险水平不低于某一置信水平,对约束中的最大值函数通过K-S函数转化。考虑到合理弃风或切负荷有利于系统稳定,在目标函数中加入弃风或切负荷的价值损失。最后,用含10台常规火电机组和一个大型风电场的系统为例进行模型和算法的求解验证,结果表明所提模型和算法的有效性和合理性。     

基于改进k-means聚类的风电功率典型场景在日前调度中的应用

针对含风电电源的电网日前调度优化问题,应用聚类分析获得风电功率典型场景进行风电功率预测,并将预测结果用于日前调度优化具有重要意义。提出一种基于改进k-means聚类算法的风电功率典型场景生成方法,对周期内的风电数据通过场景生成和缩减,得到少数几个能反映周期内历史数据特征的风电功率典型场景集;然后以系统运行成本最小为目标,建立适应风电接入的日前机组组合模型,模拟风电接入后电力系统实际运行情况。最后通过算例比较风电功率点预测、区间预测和典型场景预测在电力系统日前调度中的经济运行优化结果,验证了所提方法的有效性和实用价值。     

考虑火电调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度

风电等可再生能源大规模并网,对电力系统调峰能力提出了更高要求。分别从源、荷、储3方面挖掘系统的调峰能力:首先,在负荷侧利用价格型需求响应引导用户主动参与负荷调整,降低系统峰谷差;然后,在考虑火电机组调峰成本与调峰补偿的基础上,加入火电机组调峰主动性约束,该方法利用经济手段提高了火电机组主动调峰的意愿,为风电上网挤出空间;其次,在火电厂侧配置储能设备辅助调峰火电机组共同参与到系统的调峰辅助服务中,相当于增加了火电机组调峰深度;最后,以系统经济性最优和弃风率最小为目标函数,构建了考虑火电深度调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度模型,并给出算例分析,验证所提模型提升了系统调峰能力以及促进了系统对风电消纳。     

含风电系统的有功和备用协调优化方法

针对风电的随机性、波动性分析应对风电功率预测误差和风电功率波动所需的备用容量,并根据风电功率预测误差概率分布和风电功率波动概率分布建立风电备用需求与风电出力之间的关系,提出了风电备用需求新模型。在此基础上,构建了含风电系统的有功和备用协调优化调度模型,将系统备用容量需求分解为快速备用和事故备用两部分,在得到机组最优出力计划的同时,实现2类备用容量在机组间的优化分配。通过对修订后的IEEE 6节点和IEEE 118节点系统进行仿真计算,验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

充分发挥火电系统深度变负荷能力的风火电动态经济调度

已有文献分析了传统的离散时间调度模型,并指出这类调度模型存在备用容量上、下限不可达的问题。该文进一步指出这类调度模型中存在备用容量上、下限约束过于严格、限制机组的深度变负荷能力的不足。以连续时间调度模型为基础,建立了充分发挥机组深度变负荷能力的风火电联合随机调度模型。仿真实验结果表明,这种含风电场的电力系统动态经济调度模型能有效应对风电出力的随机波动性特征,充分发挥机组深度变负荷能力,在保证系统可靠性的前提下能节省更多的成本。     

联网型高耗能电解铝工业电网源荷协调平抑风电功率波动控制策略

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必产生联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。通过对工业电网内部火电机组与电解铝负荷联合控制进行建模,提出源荷协调平抑风电功率控制策略。基于模型预测控制方法,将电解铝负荷和火电机组调节范围以及响应速率作为约束条件,以平抑风电功率波动为控制目标,优化电解铝负荷和火电机组的有功功率调节量,减少由风电功率波动引起的联络线备用容量。以云南文山地区某个工业电网为例进行仿真,结果表明所提的源荷协调控制策略可以有效实现对工业电网内部风电功率波动的平抑,限制与大电网联络线上的有功功率交换。     

考虑风电随机模糊不确定性的电力系统多目标优化调度计划研究

提出了一种考虑风电随机模糊多重不确定性的电力系统多目标调度计划新模型和相应的算法。首先,依据风电并网后的电力系统不确定环境实际提出以随机模糊变量描述风电功率,以区间形式表述负荷预测的不确定性。其次,以燃煤机组的购电费用和污染气体排放量最小为目标函数,构建考虑风电和负荷预测值不确定性的电力系统随机模糊多目标交易计划模型。然后,提出利用负荷的不等式区间约束将遗传算法的初始寻优种群模糊化,提出采用概率密度分布描述解的随机模糊分布特征,从而可获得兼顾多重不确定特征多目标交易计划解集。最后,以含10台燃煤机组和一个大型等值风电场的某省级系统为例进行模型和算法的求解验证,结果表明了提出模型和算法的合理性和有效性。     

变速与变桨协调的风电机组平滑功率控制

考虑到风电功率秒级波动对电网频率稳定的影响,需要对风电机组输出功率进行平滑控制。现有依靠风电机组实现风电功率平滑控制的方法大都存在频繁变桨的问题。为此提出了协调变速与变桨的平滑功率控制方法。该方法通过分离桨距角的上调和下调动作,将传统的基于变桨调节的恒转速(转速上限)控制转变为转速区间控制,使风轮机能够在任意桨距角下变速运行,从而更大程度地利用风轮机动能来平滑风电功率波动。因此,该方法在保证平滑控制效果的同时,能有效降低变桨动作频率和幅度,并减小变桨伺服机构的疲劳和叶片载荷。最后,基于风电机组模拟器的实验验证了所提方法的有效性。     

高风电渗透下电网调峰运行时的频率稳定控制策略研究

随着可再生能源接入电网的规模不断扩大,传统火电机组逐渐被可再生能源所代替,导致电力系统在新能源高渗透率的情况下抵抗负荷扰动的频率性能较差。针对大规模风电并网下电力系统调峰运行过程中的频率稳定问题展开研究,分析得出系统在启停调峰和深度调峰方式下的频率调节能力较弱。首先,对传统AGC系统频率模型进行改进,提出了计及可再生能源渗透率、调速器死区和发电速率约束的频率响应模型;其次,基于频率响应模型,研究了在不同风电渗透率下系统调峰运行时的频率调节性能;最后,基于2种典型的火电机组调峰方式,在考虑风电功率波动的2区域电力系统中进行仿真验证。仿真结果表明,电力系统在深度调峰时抵抗负荷扰动的能力相对启停调峰时更强。在此基础上,结合改进的风机综合惯性控制策略,有效提高了电网调峰运行时的频率调节性能,解决了电力系统调峰运行时的频率稳定问题。     

基于多尺度形态学滤波的火电机组一次调频控制方法

高比例新能源并网给电力系统的频率稳定带来了严峻的挑战。相比风光储等并网新能源,火电机组惯量更大,一次调频可挖掘潜力更大。根据机组惯性作用、一次调频、二次调频的不同响应时间尺度,基于多尺度形态学滤波方法对火电机组一次调频负反馈通道的频率信号进行快速分解,通过对各频段信号设置合理的调差系数,实现分频段调频控制,并有效提高机组对全频段功率波动的频率调节能力。在MATLAB/Simulink中搭建含风、水、火电的电力系统调频模型,多场景下仿真结果表明该方法可以明显提高系统一次调频能力,改善系统频率概率分布,从而促进风电消纳。     

海上风电场黑启动系统的风柴协同控制策略

在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。     

计及大容量燃煤机组深度调峰和可中断负荷的风电场优化调度模型

从含大规模风电场的电网经济运行角度出发, 提出了一种计及大容量燃煤机组深度调峰和可中断负荷的优化调度模型。该模型首先从机组煤耗特性、单位发电容量补偿费用以及机组寿命损耗3个方面定义了深度调峰费用,从负荷备用费用和实际发生的负荷损失补偿2个方面定义可中断负荷费用,建立以深度调峰费用、可中断负荷费用及网损费用之和最小的优化目标,利用内点法对含风电场的电网调度模型进行优化。以新英格兰测试系统为例,分析了4种典型场景下的负荷及费用情况,最后给出了日前调度计划优化结果,结果显示节省费用达4.9 %,验证了所提算法的可行性和有效性。     

风火联运源端系统有功优化运行分层协调思路

中国风资源与负荷中心逆向分布的特点客观上形成了含集群风电的多电源联运源端系统,其中最典型的是风火联运源端系统,提高其发电的控制灵活性对于促进风电消纳十分重要。针对"三北"地区风火联运源端系统特点,提出在调度中心和源端发电单元之间建立有功优化运行层,对局部分散的风电场和火电机组进行协调控制,从而提高源端电力的控制灵活性,充分利用消纳空间以提高风电利用率;其中,异特性多类型机组联运的控制复杂性问题、强刚性风火联运源端系统应对可再生能源发电波动性难题是实现源端系统有功优化运行的关键难题。文中从区域风电场群协调模式、多空间尺度分层协调模式以及多时间尺度逐级精细化策略3个方面提出了相应的解决思路;在此基础上,提出多时空尺度分层协调有功优化运行体系,并梳理相应的运行性能评价指标;最后,着重从体系中风火协调层、集群风电协调层两个角度阐述关键技术问题。     

风电场接入电网的安全稳定分析

采用电力系统潮流算法,基于风电场出力与母线电压的P-V曲线,实现大容量风电场接入电网后电力系统的静态安全分析方法。建立异步风力发电机组的动态仿真模型,实现含有大容量风电场的电力系统动态稳定分析方法。结合风电场接入系统实例,提出保证电网和风电机组安全稳定运行的风电场运行控制方法。探讨通过控制负荷侧功率因数、采用动态无功补偿装置及进行故障后切除风电机组等措施提高电网动态稳定水平、改善风电场运行条件的有效方法。     

考虑风速差异的风电场减载方案与一次调频策略

风电的大规模并网给电力系统带来了惯量降低和一次调频能力不足等问题,可减载运行且具备调频功能的风电场可有效应对该问题。为此,提出了一种风电场减载方案以及相应的一次调频策略。首先,介绍了综合惯性控制和桨距角控制的原理,并分析了风电场减载运行的必要性。然后,研究了不同风速下风机减载能力的差异性并制定了风电场内减载功率分配方案,根据制定的减载方案,提出了相应的一次调频策略,以充分利用风电场的调频能力并避免频率的二次跌落。最后,基于Matlab/Simulink搭建了仿真系统模型,仿真结果表明所述减载方案和调频策略可以合理分配减载功率并提升风电场的调频效果。     

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。     

热电联产机组的控制优化策略研究

针对风电机组的调峰能力不足导致弃风问题依然突出,分析了系统热惯性对热电联产机组控制的作用,认为热电联产机组常规控制系统的发电负荷响应的跟随性存在较大时间的延迟,不能满足快速性响应要求,无法实时参与调峰,并提出了一种改进的控制方案来解决这一问题。通过Matlab/Stateflow仿真软件进行验证,仿真结果表明,改进后的控制方案显著优于常规控制方案,发电负荷响应指标响应快速,跟随性能良好,为热电联产机组参与电网调峰提供了先决条件。     

亚临界汽包炉深度调峰安全性评估及控制优化技术

为应对新能源消纳能力提升过程中电力系统调频、调峰的困难,作为常规电源的燃煤机组必须进行深度、快速、频繁的负荷调整,以消除风、光电间歇性和随机性对电网安全运行的影响。以某330 MW亚临界汽包炉机组为例,探索深度变负荷过程中稳定运行的边界条件,评估合理的调峰下限,并通过先进的控制策略优化设计,提升各系统调节品质和可靠性。研究结果表明,该机组在未进行系统及设备改造的基础上能实现27%额定负荷的深度调峰能力。     

热电联产机组的控制优化策略研究

针对风电机组的调峰能力不足导致弃风问题依然突出,分析了系统热惯性对热电联产机组控制的作用,认为热电联产机组常规控制系统的发电负荷响应的跟随性存在较大时间的延迟,不能满足快速性响应要求,无法实时参与调峰,并提出了一种改进的控制方案来解决这一问题。通过Matlab/Stateflow仿真软件进行验证,仿真结果表明,改进后的控制方案显著优于常规控制方案,发电负荷响应指标响应快速,跟随性能良好,为热电联产机组参与电网调峰提供了先决条件。     

风电智能有功控制系统研究与实现

风电场大量、快速和成规模接入电网,给电网有功调度与控制带来新的挑战。针对新疆电网风电发展现状,开展了风电有功控制系统的研究和讨论,通过对国内类似控制系统分析,结合新疆电网的实际情况,提出了适应新疆电网的风电控制系统的建设方案思路,同时通过实践也在风电场有功功率快速、精确控制方面验证了此技术方案。为在保证电网安全稳定运行的基础上最大限度地接纳风电资源提供了技术支持,也为类似系统建设提供了借鉴思路和参考。