计及换流器损耗的风电经柔直并网系统的随机最优潮流模型

由于风电的随机性和不确定性,使得风电大规模并网后电力系统的安全稳定运行难度增大,因此有必要对风电经柔直并网系统的随机最优潮流展开深入研究。提出一种计及换流器损耗和风电随机性的风电经柔性直流并网的随机最优潮流模型。首先,建立风电功率数学模型和计及换流器损耗的VSC-HVDC数学模型,考虑风电并网时换流站的不同控制方式;其次,利用场景法模拟风电功率的不确定性,并通过Kantorovich距离的场景削减技术提高计算效率,构建风电经柔性直流并网系统随机最优潮流模型,采用内点法对优化模型进行求解,利用统计学方法计算目标函数的数字特征;最后,以修改的WECC 2机5节点系统和IEEE-118节点系统为例进行仿真分析,验证所提出优化模型的合理性和有效性。     

含大型风电场的环境经济调度模型与解法

大规模风电并网给电力系统发电调度带来了新的不确定性因素。基于多目标机会约束规划,构建含风电场环境经济调度的随机优化模型,将燃煤机组的发电成本最小和污染气体排放量最小同时作为目标函数,并计及系统正、负旋转备用容量约束。利用风电出力的分布函数将随机模型转化为确定性模型。设计一种包含多目标优化和辅助决策的2阶段解法,该方法在求出模型的Pareto最优集后,能为运行人员提供决策指导。以含40台燃煤机组和1个大型并网风电场的电力系统为例进行环境经济发电调度,结果表明,所提模型和解法是可行、有效的。     

适应大规模新能源并网的电力系统备用配置及优化综述

大规模新能源并网后,传统的备用体系在应对电力系统电源侧及负荷侧存在的双侧随机性时,存在经济性及可靠性欠优的问题,为保证系统安全稳定运行,需要对系统备用的配置及优化方法进行研究。文中阐述了大规模新能源并网对电力系统备用的影响,充分挖掘系统多类备用资源;并阐述了电力系统源、荷、储3类备用资源及其作为互联电网跨区备用的研究现状,用以应对大规模新能源并网环境下系统面临的各类长时间、大扰动、大容量功率缺额风险事件;详细分析了电力系统备用现有的各类容量配置方法及调度优化方法,并指出下一阶段的研究方向,为后续大规模新能源并网下电力系统的备用配置及优化方法研究提供参考。     

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器（SSSC）的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。     

基于混沌群粒子优化-情景约简算法的混合电力系统机组组合模型及其求解

风电等新能源发电机组的大规模并网,对传统电力系统的安全稳定运行带来了新的问题。研究了一种含有风-火-储联合运行的混合电力系统,通过构建机组组合问题模型,利用情景树方法模拟风电出力的不确定性的随机特性,将混沌群粒子优化算法引入情景约简算法,改善随机模拟结果和提高最优解的搜寻能力。算例分析结果表明,得到的机组组合方案能够尽量多调度风电机组,降低火电机组的运行成本,适应节能减排工作需要。     

风–光可再生能源场站群分层分区并网规划方法

在碳达峰、碳中和目标的驱动下，风电、光伏等新能源发电快速发展，大规模、集群化和分层分区并网是重要的发展方向。针对新能源大规模并网造成的电力系统潮流波动和电压偏移等问题，提出一种风–光新能源场站群分层分区并网规划方法。考虑电网拓扑结构和输电线路阻抗，基于图论对电网进行分区，构建包含电压偏移、潮流波动和经济运行指标在内的新能源接入电网多指标评估体系，以弃风弃光量最小为目标建立新能源分层分区并网规划模型。采用交流潮流二阶锥近似方法对模型进行简化，求解各项评估指标，结合TOPSIS综合评价法对所有可行方案进行评估，确定最优接入方案。最后，以IEEE 39节点系统为基础算例，验证了所提规划方法的有效性和实用性。     

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。     

含大规模风电的电力系统优化调度模型

为研究发电侧电力市场环境下,大规模风电并网对电力系统运行方式的影响,提出一种考虑风电极端出力时的火电机组竞价开机方法.其核心思想是以等效最小负荷作为竞价容量,确定火电机组的初步开机机组,而后校验初步开机方式能否满足等效最大负荷的要求;如果不能满足要求,则在等效最小负荷时刻弃风,以提高竞价容量,如此直到开机方式可行.此外,建立总购电费用最小的最优潮流模型,采用约束成本变量法和内点法,求解最优潮流模型,并应用算例验证模型和方法的可行性.     

基于节点电价的需求响应策略研究

针对持续增大的负荷造成峰谷差增大以及大规模新能源并网给电力系统安全、稳定运行带来的一系列问题,基于节点电价进行了需求响应策略研究。首先,建立了含风电场的最优潮流模型,并采用跟踪中心轨迹内点法进行求解。然后,以最优潮流模型中潮流方程对应的拉格朗日乘子作为节点电价,提出了两阶段负荷需求响应模型,并将该模型应用于改进的IEEE-30节点测试系统。算例表明:两阶段负荷需求响应能够降低用户侧的节点电价,减少发电侧的燃料费用,充分利用风电资源;在一定程度下,用户侧参与需求响应能够将高电价节点的负荷转向低电价节点,并且参与需求响应的容量大小决定需求响应的程度。     

多目标环境经济调度模型与算法研究综述

科学合理的有功优化调度是电力系统安全经济运行的基本保障。环境经济调度是实现节能减排、提高新能源利用率的重要措施。介绍了近年来多目标环境经济调度的研究成果,涉及多目标优化问题的一般数学描述、环境经济调度的基本概念、目标函数、约束条件、多目标优化问题的直接解法和间接解法等;并介绍了线性加权求和法、约束法、最大最小法、NSGA-Ⅱ几种典型多目标优化算法的基本原理和优缺点;同时指出新能源大规模并网对环境经济调度的影响及因此带来的需要进一步研究的问题。     

风光并网对河南电网系统稳态影响

大规模风光发电并网是未来电网发展的必然趋势,然而,风光发电功率的强间歇性与随机性势必会对电网的稳定运行和优化控制带来影响。以河南电网冬季大运行方式下的规模风电、光伏电源联合接入电网为研究背景,利用连续潮流法,计算在新能源发电接入系统后的区域电网潮流分布;考虑区域电网未来发展趋势,逐步增加新能源的渗透率,对系统内多类型节点电压越界情况分析,判断区域内电压薄弱节点,并计算系统风电与光伏发电的最大消纳量;应用P-V曲线潮流分析方法测算出电压稳定极限及对应的有功功率,得到不同渗透率下系统所对应的静态电压稳定性;同时结合日负荷曲线,分析在目前状态下及所计算的最大渗透率下,系统任一时刻各中枢点电压水平。结果表明:在目前及新能源最大渗透率下,系统各节点电压值均处于正常范围。     

新能源接入地区电网联合仿真平台构建研究

介绍了电力系统仿真主要应用的RTDS、HYPERSIM、RT-LAB、FPGA、ADPSS等仿真平台,从步长和应用场景对比分析了不同仿真方法的优缺点。立足地区电网对新能源电力系统仿真平台规划建设的需求,提出了RT-LAB和HYPERSIM的数模混合联合仿真平台构建思路、硬件架构和功能,既可进行新能源关键设备并网的精确模拟,也可满足大规模含新能源的交流电网的分析计算,为大规模新能源并网的安全稳定运行提供了技术支撑。     

分散式能源发电接入电力系统科学技术问题的研究

分析了分散式能源及其发电的特点,指出与常规能源发电的最大差异是不可控的随机特性。当大规模的随机发电能力接入电力系统以后,产生了随机的发电与随机的用电两组不相关的变量要求其实时平衡的科学问题。需要在电源规划、电网规划、运行控制和故障保护等多方面考虑可控的常规发电与随机的发电合理组合后满足随机变化的负荷需求,形成了一系列新的技术问题,从分散式电源接入电力系统的优化规划及可靠性评估、运行分析及控制调节策略、相关继电保护及安全自动装置等方面指出了应当开展的研究。     

静态安全域约束的多区域大规模新能源接纳能力研究与应用

随着中国风电、太阳能等新能源并网容量的迅速发展,大规模新能源接纳受到关注。提出一种多区域大规模新能源接纳能力评估方法,将电力系统静态安全域（steady-state security region,SSSR）定义在新能源多区域功率注入空间上,根据大规模新能源场站接入的地域性与资源特性,对每个区域定义一组新能源功率增长方向,在一维空间建立新能源接纳能力最优化数学模型,经最优潮流遍历不同区域组合而成的全系统新能源功率增长方向来搜索SSSR临界点,通过这些临界点构建超平面,以近似新能源多区域功率注入空间的SSSR边界,从而在多维空间评估多区域大规模新能源接纳能力。通过对某省级1975节点实际电网进行计算,结果表明：提出的多区域大规模新能源接纳能力的计算方法是实用有效的。     

计及风电相关性的二阶锥动态随机最优潮流

可再生能源的大规模接入增加了系统运行调度中的不确定性。同时,实际运行中风电功率具有较强相关性,忽略这些因素将会带来较大的计算误差。目前二阶锥规划多应用于单个时间断面下的最优潮流,但只考虑单时段的最优潮流无法有效计及风电功率的不确定性以及相关性。而现有动态随机最优潮流缺乏对多维风电功率的准确建模,求解计算效率偏低,无法保证收敛性。针对以上问题,文中提出了计及风电相关性的二阶锥动态随机最优潮流模型。基于Pair Copula函数对多维风电功率进行建模,并通过凸松弛将非线性动态随机最优潮流模型转化为二阶锥规划模型,利用商业软件Gurobi结合改进三点估计法对模型进行求解。通过与传统模型以及不计及风电相关性的方案进行对比,验证该模型的有效性和实用性。     

考虑风电并网的发电容量投资组合优化模型

“十二五”期间,我国将大力发展清洁能源和可再生能源,风电将大规模并网发电。针对国内风电无序发展的问题,提出需要优化容量投资,既要求能满足负荷和运行的要求,又不至于过度投资造成浪费,这就对传统的发电容量优化问题提出了新的挑战。运用投资组合理论,对风电装机容量进行系统化、数理化的分析,在考虑风电并网的条件下建立了新的发电容...     

基于半不变量随机潮流计算的分布式光伏优化配置研究

针对新能源大规模并网引发电压质量下降及网络损耗增加等问题,提出了一种基于半不变量随机潮流计算的分布式光伏选址定容的新方法。首先,将接入IEEE33节点配电网的光伏出力及配电网自身的负荷进行随机性建模,以此模拟真实情况下的配电网光伏出力与负荷变化。其次,以运行成本和网损为目标函数建立选址定容优化模型,采用半不变量潮流计算得到各个节点电压和各支路功率的半不变量,利用改进粒子群算法寻优得出分布式光伏的最优接入节点及对应容量。最后,通过IEEE33节点配电网仿真分析,验证了所提方法有效性。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

大电源接入系统方式的比较

未来在我国的西南和西北地区将出现一些大型甚至巨型电站,这些大型电源以何种方式接入系统,以及接入系统应遵循的相关原则,则是必须研究解决的问题。首先从机制上对几种大电源接入交流系统方式的暂态稳定性进行了详细的分析和比较;然后对大型算例系统进行了详尽的暂态稳定仿真;最终得出了一些有用的结论:一般情况下,打捆送电方式有利于提高送出系统的稳定性;如果有助于显著增加领前群的惯量,则与送端系统相联的方式也有助于提高送电系统的稳定性,但仍要结合具体系统进行分析。