近30年全球大停电事故发生的深层次原因分析及启示

2019年以来,委内瑞拉、阿根廷、美国、印尼、英国等多国相继发生多起大停电事故,电网安全成为各方关注的焦点与舆论热点。通过梳理近30年138件主要大停电事件,发现2008年后大停电进入高发期,主要经济体是大停电事故的“重灾区”。自然灾害原因占比56%,影响范围相对明确可控;电力管理体制原因占31%,易与其他诱发因素伴发,具有全局性、系统性影响,可能危害到整个国家和地区的能源安全;意外或人为事故原因占10%;网络攻击成为新兴原因占3%,具有隐蔽性、复杂性强、防御难度大、物理伤害大等特点。深入剖析4类大停电事故发生的原因,根据中国国情和网情,提出防范中国大停电事故发生的措施和建议。     

考虑可再生能源随机性和需求响应的电力系统日前经济调度

当前中国电力系统中可再生能源的占比不断提高,区别于传统能源,可再生能源需要在经济调度中考虑其出力的随机性。文中通过最小化社会成本,建立了含常规机组、可再生能源发电站并考虑负荷聚合商需求响应的电力系统日前经济调度模型。采用截断通用分布模型准确描述可再生能源随机性,并利用其闭合解析的累积分布函数提高算法求解效率。通过交替方向乘子法进行求解,在保证负荷聚合商隐私的前提下通过分布式求解得到日前经济调度结果。算例计算结果表明,所提出的日前经济调度方法能有效考虑可再生能源的出力随机性,并在鼓励可再生能源发电商在改进预测技术的同时降低社会成本;所提出的基于交替方向乘子法的求解算法具备良好的收敛性,可保证较高的求解效率。     

基于风电场总功率条件分布的电力系统经济调度二次规划方法

在含风电电力系统随机调度中,需要考虑由风电功率的预测误差导致的随机性成本,通常为风电功率随机变量的积分形式,并基于迭代算法求解。迭代算法在求解过程中由于步长选取等原因,难以保证较好的收敛性能。本文提出一种基于风电场总功率条件分布的经济调度二次规划方法,首先基于截断通用分布的混合形式对风电功率边缘分布建模,结合Copula理论,得到多风电场总功率条件分布,在避免使用高维分布的基础上考虑多风电场出力的相关性。以总功率条件分布为输入,建立同时优化机组出力和系统备用置信度的经济调度模型。将含风电功率积分形式的调度模型转化为二次规划形式,从而能够被现有的求解软件高效可靠求解。最后,在IEEE30-Bus标准系统中对本文方法进行了验证。     

综合能源背景下的配电网多场景规划

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能源系统的主要物理载体。基于此,提出考虑新能源、电、热、冷负荷不确定性的综合能源系统设备和配电网变电站容量协同规划的多场景规划方法,实现电、气、热能源的高效、可靠供应。首先,根据CCHP机组、电制冷装置、燃气热水锅炉的物理特性,建立相应能量转化的数学模型。考虑综合能源系统中诸多元件对配电网节点电压的影响,采用Distflow模型建立交流潮流模型。其次,针对新能源出力和电、气、热负荷需求的不确定性对规划结果的影响,采用典型场景来描述电、气、热负荷的季节特性和新能源出力的波动性,进而建立基于多场景的综合能源系统和配电网协同规划模型。对改造的IEEE 33节点配电网系统进行规划计算,算例结果验证了所提规划方法的有效性及合理性。     

基于扩展序列运算的含不确定性需求响应电力系统优化调度

未来高比例可再生能源的随机性给电力系统运行带来了前所未有的挑战,灵活性资源的不足限制了可再生能源的发展,柔性负荷可作为一种灵活性资源参与电力系统的调峰和备用。文中根据响应机制的不同,将柔性负荷分为激励型负荷和价格型负荷两种。基于扩展概率性序列运算理论,分别建立表征激励型负荷和价格型负荷响应不确定性的概率模型,表征风电出力不确定性的概率模型也随之建立。在此基础上,以应对风电波动性和随机性为背景,基于风险约束和风险成本理论,构建了同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统日前优化调度模型。针对构建的随机优化问题,文中通过序列运算对机会约束条件进行转化,将其转化为一个约束条件为线性的确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性,并分析了序列运算应用于不确定性问题的实用价值。     

以调峰能力为约束的湖北电网接纳风电能力研究

针对2018年和2020年蒙鄂特高压直流送入湖北电网问题,综合考虑湖北电网与区外送电可利用的调峰空间,对蒙鄂特高压直流接入后湖北电网接纳风电的能力进行了研究。提出了以系统调峰能力为约束条件下的风电接纳容量计算方法,探讨了湖北电网远景规划年中消纳外区送入风电以及本省发展风电的空间。计算分析得到湖北电网2018年丰水期、枯水期、2020年枯水期能接纳的最大风电容量。研究结果表明受系统综合调峰能力的限制,湖北电网网远景规划期间所能接纳的风电容量有限,可以为湖北电网未来接纳蒙西风电以及省内开发风电提供参考。