区域多能源电网可再生能源发电容量规划及投资收益优化模型

针对地区型多种能源形式接入的区域电网,研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他多能源形式协调优化及可再生能源发电设备运行效益问题。以高比例风力发电、光伏发电、固体蓄热式电锅炉、电制天然气、燃气储能、热力储能系统构成的区域多能源系统模型研究为基础,提出基于不同调度时间尺度的区域可再生能源发电容量规划和投资效益优化模型。首先,研究区域电网内多能源供能、传输和负荷设备的能源供给和消耗特性,建立基于高比例可再生能源发电不确定性的多能源电网功率平衡模型;其次,研究大规模可再生能源不确定性、动态电价响应、系统运行状态的约束模型,建立区域可再生能源容量配置与收益多目标优化模型及其求解方法;最后,利用东北某地区多能源电网实际运行数据,建立可再生能源发电容量规划及投资收益优化仿真模型。仿真结果表明,文章所建立的可再生能源容量和效益优化模型,能够在保证较高投资效益的前提下,实现较小的可再生能源容量配置。     

基于鲁棒DEA的新能源电力系统投入产出效率评价研究

针对可再生能源发电大规模接入后的新能源电力系统在规划建设过程中的经济性分析和评价问题,文章提出了基于新能源电网投资与运行收益间非线性关系模型的投入产出效率评价模型,为新能源电力系统建设和投资规划提供有效准确的经济性指导;研究了新能源电力系统中可再生能源发电输电线路、变配电设备等基础设施投入与运行经济效益之间的非线性关系,建立了基于DEA决策算法的产出效率评价模型;针对可再生能源发电波动、政策变化、全社会用电量、线损率、供电可靠率等不确定性对新能源电力系统建设投资收益的影响,建立了考虑综合不确定性的产出效率鲁棒评价模型。采用我国部分省级电网的新能源电力系统投入产出数据样本,对建立的鲁棒DEA投入产出效率评价模型进行仿真验证,结果表明,文章提出的新能源电网投入产出效率评价模型能够对电网的投入产出情况作出较为有效的评价。     

能源互联网下可再生能源项目规划研究

考虑了上网电价、可再生能源发电量、碳交易收益的不确定性,基于符合多阶段实物期权理论构建了可再生能源规划模型。结合算例利用蒙特卡洛模拟和神经网络模型进行求解,并与传统的净现值法求解结果进行比对。结果表明,可再生能源规划模型能够反映出项目中存在的不确定性因素,从而对可再生能源项目规划起到科学的指导作用。     

随机源-荷影响下配电网运行不确定性量化理论方法与应用展望

分布式可再生能源和新型再电气化负荷接入配电网促进了能源的低碳化生产与消费,也引入了大量的源-荷不确定性因素,给配电网的安全运行带来了挑战.为量化评估随机源-荷的影响,从配电网源-荷不确定性因素建模出发,提出了涵盖不确定性表征和灵敏度分析的配电网运行不确定性量化理论框架.在不确定性表征方面,从计算效率和准确性出发,总结了...     

影响区域电网可再生能源消纳能力的边界条件分析

首先阐述可再生能源消纳能力评估相关指标的定义,然后从源-网-荷3个方面分析影响可再生能源消纳能力的关键因素,并以可再生能源消纳量最大为目标,基于时序生产模拟的方法建立可再生能源消纳能力的多时段耦合评估模型。最后,以IEEE-30节点系统为算例,评估多场景下电网可再生能源消纳能力,并研究约束边界变化对消纳能力的影响。算例验证了模型的有效性与合理性,可为可再生能源消纳能力的评估与优化提供依据。     

考虑源荷不确定性的分时电价动态修正机制研究

针对新型电力系统中可再生能源出力及负荷需求的不确定性造成源荷协调困难,导致难以制定合理的分时电价的问题,该文提出一种考虑源荷不确定性的分时电价动态修正机制。首先,根据可再生能源出力的波动性以及不确定性,建立新能源并网功率与并网电量偏差量化模型;其次,根据需求侧负荷的变化特征,结合可再生能源出力不确定性,通过多种不确定性因素影响条件的误差计算方法,建立电价概率密度模型。然后,根据负荷上报的用电量以及预报电价,建立考虑源荷不确定性的电力市场分时电价动态修正与优化模型,并采用粒子群算法进行模型求解。最后,通过实际运行数据仿真验证该文所提方法的有效性。     

可再生能源与热电联合响应的区域多能源电网集群运行优化模型

针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。     

可再生能源交直流送出型电网暂态能量有限时间控制模型

为提高大规模可再生能源经交直流混合通道送出型送端系统在大扰动下的暂态能量控制能力和稳定性,文章提出了一种基于交直流混联电网能量函数模型的送端电网暂态能量分布式协调有限时间控制模型。在将风电、光伏等可再生能源发电系统等值为同步电源的基础上,建立了交直流混联系统电网能量函数模型和能量交互拓扑模型。针对送端系统中可再生能源发电系统不确定性带来的能量调节干扰,考虑储能的调节能力,建立了基于二阶多智能体的送端电网暂态能量有限时间干扰观测器和非线性积分滑模控制模型。以某可再生能源送出型电网网架结构数据为例,采用所建立的可再生能源交直流送出型电网暂态能量仿真模型进行仿真。仿真及分析结果表明,文章所提出的可再生能源交直流送端电网暂态能量控制模型,能够有效提高电网暂态过程中的功角稳定性能和频率稳定性能。     

基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法

针对电网建设过程中不同利益主体投资风险评估问题,结合物理信息融合的可再生能源电网各主体投资供需平衡和数据流信息安全模型,研究基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法。首先建立包含电网投资运营商、可再生能源投资运营商和电力用户等不同主体的投资模式,然后针对电力物联网环境下信息系统的设备风险、数据风险、物理系统风险和信息安全风险在复杂信息物理融合系统中的作用机理,研究复杂投资模式下系统信息安全风险量化表征模型,并在此基础上建立基于结构熵的信息安全约束的可再生能源电网多主体投资动态风险评估模型。基于IEEE39节点建立可再生能源电网投资风险评估仿真系统,对文章提出的风险评估方法进行验证。仿真结果表明,基于信息安全约束的电网多主体投资风险评估方法,能够有效提升具有不确定性的电网投资规划鲁棒性。     

考虑可再生能源不确定性和数据异构的送端电网电源出力优化控制模型

针对可再生能源异构数据及一次能源不确定性导致的电源出力控制问题,提出了基于多能源数据网络动态特性及负荷跟踪性能约束的风、光、火打捆送出的送端电网功率优化控制模型。根据多种类的一次能源、能源转换及电能输出数据异构特性,建立考虑多电源节点数据测量采样间隔内一次能源不确定性的送端电网多能源异构数据网络模型;在此基础上,研究了基于送端电网负荷扰动下的一次能源输入不确定性的电能出力输出控制的动态误差优化方法,建立基于送端电网负荷跟踪性能优化的H_2/H_∞控制模型。以东北某送端电网数据及IEEE3机9节点模型为基础,建立基于可再生能源异构数据及不确定性的送端电网功率动态优化控制仿真模型。仿真分析表明,文章所提出的电源出力控制算法能够在提高对一次能源不确定性适应能力的同时,有效提升送端电网的负荷波动跟踪性能。     

Low-carbon generation expansion planning considering uncertainty of renewable energy at multi-time scales

With the development of carbon electricity, achieving a low-carbon economy has become a prevailing and inevitable trend. Improving low-carbon expansion generation planning is critical for carbon emission mitigation and a low- carbon economy. In this paper, a two-layer low-carbon expansion generation planning approach considering the uncertainty of renewable energy at multiple time scales is proposed. First, renewable energy sequences considering the uncertainty in multiple time scales are generated based on the Copula function and the probability distribution of renewable energy. Second, a two-layer generation planning model considering carbon trading and carbon capture technology is established. Specifically, the upper layer model optimizes the investment decision considering the uncertainty at a monthly scale, and the lower layer one optimizes the scheduling considering the peak shaving at an hourly scale and the flexibility at a 15-minute scale. Finally, the results of different influence factors on low-carbon generation expansion planning are compared in a provincial power grid, which demonstrate the effectiveness of the proposed model.     

计及时间相关性的微能源网鲁棒规划方法

微能源网以能源的梯级利用为原则,可实现风、光等多种新能源的高比例消纳,满足区域内电、热、冷等多种能源需求。微能源网中存在新能源出力与冷、热、电负荷的多重不确定性。为增强系统规划结果的鲁棒性,常采用不确定集表述新能源出力与多种用能需求的不确定性,实现针对微能源网的鲁棒规划设计,往往使系统规划结果过于保守,降低系统经济性。为克服以上问题,规避实际运行中不可能发生的场景,降低系统规划结果的保守性,文章提出一种考虑时间相关性的微能源网鲁棒规划模型。该模型在计及多重源荷不确定性的基础上,进一步考虑新能源出力与冷、热、电负荷的时间相关性。通过算例对传统不确定集与所提出的改进不确定集进行对比分析,验证了所提模型及方法的优越性和有效性。     

含分布式能源区域电网月最大净负荷概率预测

负荷预测在电网规划和运行中十分重要,大规模分布式能源接入电网参与能量交换,可使电网用户优化其用电模式,但造成区域电网月最大净负荷特性发生根本性改变,增加了月最大净负荷预测的不确定性。为此,结合BP神经网络算法与分位数回归模型,构建了区域电网月最大净负荷的非线性概率预测模型;并利用核密度估计算法计算得到了月最大净负荷概率预测分布曲线;最后,以上海某含分布式能源区域电网为例,验证了该方法的可行性与可靠性。结果表明,该方法可准确刻画月最大净负荷波动特性,为电网规划与负荷管理提供依据。     

Application analysis and prospect of electrochemical energy storage in power grid

为促进能源产业的优化升级,可再生能源的开发利用力度不断加大,电网的规划运行和调度管理将面临重大变革,亟需先进的大规模储能技术来改善可再生能源发电特性。本文从电化学储能技术在电网系统应用进行探讨,从各种电化学储能安全性、成本、技术特点等进行深入解析,归纳各种类型电化学储能的优势与不足,并对未来电化学储能在电网系统的应用前景做出展望。     

考虑CVaR的机组组合和多场景备用决策联合优化

  目的  为提高可再生能源消纳水平以及衡量其出力不确定性带来的风险,该文以特性各异电源互补协调调度作为提升系统运行经济性和促进可再生能源消纳的手段,并针对系统内可再生出力和负荷的波动性,引入条件风险价值（conditional value-at-risk,CVaR）理论,量化其不确定性对系统调度运行时产生的风险。  方法  利用多场景技术模拟系统不确定性,建立考虑条件风险价值（CVaR）的机组组合和多场景备用决策联合优化模型,将风险水平限制在可接受的前提下,追求系统运行成本最小。最后在通用代数建模系统（the general algebraic modeling system, GAMS）平台上编程,并调用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。  结果  仿真计算表明,不同类型电源的机组组合和备用决策能有效提高系统运行经济性、可靠性和可再生能源消纳水平。  结论  基于改进IEEE 24和某省实际电网的算例分析验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

  目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。  方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。  结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。  结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

基于改进支持向量机的多能源电力系统中储能容量规划及运行模型

研究多能源电力系统中储能装置的定容及运行,有利于减小功率波动,降低对电网的冲击,提高电能质量。以青海省海西千万瓦级可再生能源基地为例,首先根据光伏电站和风电场的历史数据分析了两种新能源发电系统的出力特性,在此基础上建立了支持向量机模型,对新能源电站的输出功率进行了短期预测。根据光伏电站和风电场的出力预测误差,建立了ARMA误差预测模型,进一步修正了光伏电站和风电场的预测曲线,最后根据出力预测曲线的功率谱确定了储能系统的容量及出力曲线。研究成果可为新能源并网提供技术支持。     

中国风电发展与并网应用模式研究

从我国能源供需总体形势出发,结合分析国外风电发展状况,阐述了大力发展风能等可再生能源的必要性和意义,提出了我国在风电开发与利用中存在的主要问题。分析了风电大规模开发对电源和电网结构、运行方式、需求侧用电方式等产生的影响,基于风电和电网的规划建设要“同步进行”和“同步配套”,提出了“分级接入”和“分区消纳”的风电发展利用模式,全面提升电网对可再生能源的运输能力。     

可再生能源交流孤网转并网运行中的电压控制策略

柔性直流远距离输送有仅通过直流送出模式和交直流混联送出模式。两种送出模式下,系统的运行点存在较大差异,直接切换会对电网产生较大冲击。文章首先分析了两种送出模式下系统的调压控制特点,指出并网点电压幅值偏差是切换过程的关键点,设计了以可再生能源集群并网点电压偏差最小为主目标,换流站综合无功裕度最大为次目标的柔性切换策略。最后,基于某柔直电网可再生能源送端规划系统进行仿真,验证了所提策略的有效性。     

Distributed photovoltaic generation and energy storage systems: A review

Currently, in the field of operation and planning of electrical power systems, a new challenge is growing which includes with the increase in the level of distributed generation from new energy sources, especially renewable sources. The question of load redistribution for better energetic usage is of vital importance since these new renewable energy sources are often intermittent. Therefore, new systems must be proposed which ally energy storage with renewable energy generators for reestablishment of grid reliability. This work presents a review of energy storage and redistribution associated with photovoltaic energy, proposing a distributed micro-generation complex connected to the electrical power grid using energy storage systems, with an emphasis placed on the use of NaS batteries. These systems aim to improve the load factor, considering supply side management, and the offer of backup energy, in the case of demand side management.