风电辅助服务成本测算模型和实证研究

大规模风力发电并网引起的辅助服务成本已占到了一定比例。结合我国实际情况,分析大规模风电并网对电力系统辅助服务的主要影响要素,建立风电辅助服务成本的定量测算模型。以我国某省级电网为实际案例测算风电引起的调峰、调频和旋转备用辅助服务成本。案例分析表明,大规模风电并网将引起该省级电网辅助服务成本大幅上升,调峰成本占主要部分。     

风电-抽水蓄能联合系统综合效益评价方法

面对大规模风电并网运行时接入容量受限、弃风量大的情况,通常的做法是考虑利用储能系统来提高电网接纳风电能力,但如何评价其整体效益是必须解决好的问题。为此分析了抽水蓄能系统的投资成本、经济效益及其运行约束,揭示了风电-抽水蓄能联合系统综合效益和储能容量之间在地区电力系统最优化运行条件下的随动机理,建立了求取综合效益的数学模型,提出了综合效益的评价方法。该方法基于相互匹配的火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,结合火电机组装机情况,并利用系统频率与负荷或发电变化之间的关联关系,量化分析了抽水蓄能系统的容量、运行年限、成本、收益等因素的变化对综合效益和风电接纳容量的影响。实例分析表明文中所提评价方法是有效的。     

大型风电基地远距离消纳全系统成本计算方法（英文）

中国风能资源与用电负荷呈逆向分布,大规模集中开发、远距离输送是中国风电开发的重要方式,这将大幅增加风电输电和并网的成本以及风电消纳过程中各类成本的比例。但目前尚缺乏涵盖上述成本的风电全系统成本计算方法。该文定义了大型风电基地远距离消纳全系统成本(overall levelized cost of energy,OLCOE)的概念;分别建立了平准化的风力发电成本、输电成本和并网成本模型,其中并网成本模型中量化了电网辅助服务成本和常规机组运行特性改变所引发的成本。以中国哈密风电基地和哈郑特高压直流输电线路为例,验证所提出的全系统成本计算方法,得出风电远距离消纳成本的成分构成及比例。算例结果表明:随着风电渗透率的增加,并网成本不断增加并逐渐接近发电成本,导致不同渗透率下发电、输电和并网各环节的成本比例不同,这也说明了风电全系统成本计算的必要性。     

风电并网附加成本确定性模型和随机性模型的模拟仿真

风电的大规模发展在很大程度上取决于风电的经济性,因此,研究风力发电并网附加成本与其影响因素,找到降低风力发电成本的途径,对于促进风电产业有序发展有着重要的现实意义。从电力系统运行的角度,以电网总成本最小化为目标,以资源储量、电力电量平衡、备用容量和水电调度为约束,构建了研究风电附加成本的确定性模型,并在此基础上,引入情景树来描述风力发电的特殊性,建立随机性模型。运用CPLEX求解器辅以算例仿真了规划期内不同能源政策对各类型发电机组年发电量及风电并网附加成本的影响。结果表明,较之确定性模型,在研究含风电的电力系统时,随机性模型具有较高的适用性。     

提高风电并网价值最优储能容量配置研究

随着风电并网容量在系统中比例不断地提高,其出力随机性使净负荷波动范围、机组运行成本等增加而产生了负面价值。为量化风电并网负面价值,本文建立了含风电机组优化调度模型,根据其仿真结果定量分析了风电在不同渗透率下常规机组运行方式与系统运行成本的关系,指出了风电并网产生负面价值的主要原因;依据储能电量平衡原则,建立含储能装置的优化调度模型,确定了兼顾提高风电并网负面价值与系统总运行成本的最优储能装置容量。结果表明:风电渗透率为3.41%时,并网价值为正面;当渗透率提高到5.36%时,并网价值转为负面,在此过程中,基荷、腰荷火电机组启停次数增加起主导作用;削峰率达到0.75时,系统的总运行成本达到最小,该削峰率对应的储能容量为降低风电并网负面价值的最优容量。     

风电对电力系统运行的价值分析

从电力系统运行的角度，提出了基于随机模拟技术的定量分析计算风力发电对电力系统运行的价值的方法。定性地描述了风电并网引起的电力系统运行方式的变化和由此带来的发电变动情况。根据常规火电机组的边际发电成本曲线，分析了风电价值的构成。指出了风电价值与风电场所在地风资源特性、风电机组技术参数、风电负荷在电力系统负荷中所占比例以及配合风电运行的火电机组的耗量特性有关，给出院计算风电价值和灵敏度分析的数值实例。文中的概念性分析方法也适用于复杂电力系统。     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。     

基于柔性分析的风电并网容量优化建模

针对目前风电并网容量优化分析对风电出力随机性考虑的不足,在电力系统柔性分析研究的基础上,引入柔性参数,将风电功率的随机性柔性化表示,并将其量化为惩罚成本计入风电运行价值函数中。同时,考虑风电运行价值对风电并网容量的影响,建立了风电并网容量优化柔性数学模型,并运用拉格朗日函数的鞍点理论将此多目标优化模型简化为2个单目标的优化问题。通过IEEE 30节点算例分析表明,风电功率的柔性化表示充分反映了风电出力随机性强的特点,同时优化柔性数学模型的应用使得风电并网容量规划方案的经济性和安全性有机地结合起来,实现了风电运行价值和风电并网容量折中决策。     

基于CVaR的风电并网发电风险效益分析

为解决大规模风电并网对电力系统稳定运行的影响和分析风电并网的经济效益,把条件风险价值（CVaR）作为风险计量指标,建立了风电场并网容量的模型。该模型考虑风速的随机变化及风险,并可通过线性优化简单求解。综合考虑风电的收益及成本,建立风电效益模型,得到不同风速和风险下的并网容量及经济效益。CVaR方法避免了机会约束规划等传统方法的繁琐计算,能方便求解出并网容量从而获得可靠的经济效益。利用IEEE-14节点系统进行仿真计算并对结果进行比较,验证了该方法的可行性。     

基于储能技术并网的高穿透功率风电广义运行成本计算模型研究

在讨论高穿透功率风电对现代电力系统构成的并网技术挑战的基础上,提出并建立了基于储能技术的高穿透功率风电并网运行的条件建设补偿成本的概念和计算模型,研究了基于储能技术补偿风电功率预报误差、抑制风电反调峰和宽幅波动后的风电备用容量的惩罚成本,包括风电备用的容量成本和电量成本的计算方法和模型,建立了电网弃风运行的补偿成本计算模型;分析了大规模风电并网发电对现代电力市场及其产业政策的影响,提出并建立了反映电力发展求的风电运行成本计算模型;后,建立了高穿透功率风电广义运行成本计算模型。通过算例仿真进步讨论了:风电穿透功率较高时不宜将风电当成负值负荷计算风电备用容量,风电功率预报误差和风电场装机容量等因素对风电备用容量的电量成本和广义运行成本有较大的影响。     

风蓄联合系统的抽水蓄能容量优化

为了提高风蓄联合系统内风电场运行的经济性,有必要对抽水蓄能进行容量优化。首先计及风电特性给出了风蓄联合运行策略,以减小风电随机性对电网稳定性的影响;其次,给出了计算风电并网功率的数学模型,可作为调度员拟定发电计划的依据;以联合系统的安装和运行维护总成本最低为目标,结合机会约束规划理论建立了抽水蓄能容量优化模型,并采用混沌粒子群优化算法进行求解。算例分析表明了该方法的合理性。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。     

风电波动成本分摊方法

由于不同风电场出力之间可能存在平滑效应,含多风电场系统总风电波动成本并不等于各风电场单独并网波动成本之和,这给总风电波动成本在各风电场之间的合理分摊带来困难。提出基于波形相似性理论的风电波动成本分摊方法。在“同一系统中,所有参与并网发电的风电场运营商都应承担跟踪负荷波动的任务”的前提下,对各风电场出力进行等电量顺负荷等效变换,并以等效变换曲线作为风电波动成本分摊系数计算的基准;用波形相似性方法度量风电场实际出力曲线和等效出力曲线的波动整体性差异,兼顾风电场装机容量的影响,确定各风电场因未能有效跟踪负荷波动而应承担的风电波动成本份额。算例结果验证了所提方法的有效性。     

采用双馈机组的风电场无功功率控制技术

通过对双馈异步发电机的无功功率极限和定子输出无功功率对电机损耗影响的详细分析,提出了双馈机组无功功率参考值的2种确定方法。在此基础上,采用发电机并联的方式,构建了精确的风电场模型,并给出了风电场的无功功率分配方案。最后对一台1.5 MW的商用双馈机组和由4台机组组成的6MW风电场进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析和所提策略的正确性和有效性。     

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析

风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

计及风电动态成本的电力系统区间经济调度*

大规模风电接入电网后,风速的间歇性和随机性使风电出力具有一定的不确定性,对传统确定性系统的安全经济运行产生严重影响。针对风力发电的不确定性对电网调度运行的影响,本文基于区间规划理论,提出风电动态成本这一概念,并建立计及风电动态成本的电力系统区间经济调度模型。该模型中引入决策变量求解模型的区间优化解,一定程度上反映系统运行风险和经济效益,并为调度人员安全评估提供支持。最后采用IEEE30节点系统进行仿真验证,算例结果表明该模型与方法的实用性和有效性。     

考虑先进绝热压缩空气储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估

风电的随机性会使得电力系统受到影响,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术具有大容量、低成本、高效率的特性,可作为平衡风力发电随机性的储能系统。为此,首先,考虑风力发电的随机性与AA-CAES电站的运行特性,构建AA-CAES电站运行与风力发电系统发电功率模型,采用蒙特卡洛仿真法对风力发电机的运行情况进行仿真;然后,将用户作为市场元素,计算可中断供电负荷的赔偿费用,并以系统综合成本与断电赔偿费用之和的总费用最小为目标,采用动态规划法优化AA-CAES电站的压缩/膨胀功率,建立含AACAES的风力发电系统的成本/可靠性评估模型;最后,通过仿真验证所提规划方法并分析AA-CAES电站容量对系统经济性及供电可靠性产生的影响。结果表明,当系统容量规模增加时,存在一个最优容量配置使得系统的总费用最低。     

层次分析法在风电场运行经济性评价中的应用

由于风电场运行管理的特殊性,任何单一的评价指标都难以对风电场运行经济性进行全面、完整、综合且客观的反映。提出运用层次分析法评价风电场运行的经济性,对风电场的发电情况、无功耗用、运行费用及人员效率等几个风电场运行经济性评价应考查的主要方面进行综合评价,以期对风电场运行经济性量化分析与评价有所启示。