“双碳”目标下电网多能源联合优化调度研究与实践

“双碳”目标之下,随着新能源并网规模的持续增加和占比不断增大,电力系统平衡难度不断加大,如何依托大电网,发挥电网优化资源配置平台优势,科学制定新能源与常规能源的优化调度运行方式成为高占比新能源电网面临的一个艰巨挑战。本文以西北电网为研究对象,分析了影响新能源消纳的主要因素,以新能源消纳最大为目标,构建了水、火、风、光多能源联合优化调度模型,并分别对水电日内调节、跨日调节、火电深度调节以及新能源参与平衡等场景进行了模拟计算和分析比较。应用实践表明,本文构建的多能源联合调度模型科学合理,为新能源占比不断提高的新型电力高多电源联合优化调度提供了理论支撑。     

应用柔性直流输电技术提升大电网弱交流断面输电能力探讨*

交流电网远距离输电存在的功角、电压稳定性问题制约了交流断面输电能力,因此探讨利用柔性直流输电与现有交流输电并列运行实现电力输送,并结合具体电网分析了输电能力。研究结果表明,柔性直流输电可大幅提升原有交流断面的输电能力,未来随着柔性直流输电成本降低,在提升大电网弱交流断面输电能力方面具有广泛的应用前景。     

变压器式可控并联高压电抗器的稳态建模

详细讨论了变压器式可控并联高压电抗器(CSRT)的工作原理,深入分析了CSRT各低压控制绕组之间的耦合关系,并在此基础上建立了CSRT等值阻抗的稳态数学模型,该模型仅含有实验易获取的变压器漏抗参数。利用本文的数学模型,计算了某变压器式可控并联高压电抗器等值电抗与触发角、控制绕组数的定量表达关系,验证了CSRT电抗可连续调节的特性。另外,从实际超高压电网的可控高抗工程应用角度,分析了特殊故障引起安控动作之后轻载运行电压高的问题,并研究了可控高抗投入对系统母线电压水平和关键断面传输功率的影响。     

基于IMFO算法的光伏高占比电网UPFC参数优化模型

光伏高占比地区功率双向交换过程中系统存在暂态功角稳定及电压稳定问题,为得到电网在有功和无功动态波动下统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的最优参数,文章通过对飞蛾扑火(MothFlame Optimization,MFO)算法进行改进,提出光伏高占比电网UPFC控制参数优化模型。首先,针对光伏高占比条件下电力系统UPFC串联、并联功率控制方法,建立基于UPFC的系统阻尼优化控制模型;其次,建立基于系统阻尼和电压偏差最优控制的UPFC参数改进的飞蛾扑火优化算法(Improve Moth-Flame Optimization,IMFO)模型;最后,通过MATLAB与PSD-BPA联合仿真,以东北某光伏高占比电网实际运行数据为基础,建立光伏高占比电网UPFC参数IMFO优化仿真模型。仿真结果表明,基于IMFO算法优化得到的UPFC控制参数,可有效提高UPFC设备对系统阻尼震荡及暂态电压稳定的支撑能力,与传统的MFO相比具有更好的收敛性。     

西北电网一次调频评价指标研究

为了更加公平、科学、合理、有效地考核机组一次调频效果,分析了机组一次调频能力评价手段和现有考核方法,提出针对大扰动及小扰动分别计算积分贡献电量,在大扰动方式下根据机组对电网频率随动性附加不同权重的算法,在小扰动方式下根据机组一次调频动作速度附加不同权重的算法,并结合正确动作率,考虑水火电分开,给出了考核电量补偿公式.随后对2台机组的实际出力数据进行了计算分析,结果表明这种贡献电量算法可以更加科学、有效地评价机组一次调频对电网频率稳定的贡献程度,可以使考核奖励结果更为科学有效.     

西北电网一次调频评价指标研究

为了更加公平、科学、合理、有效地考核机组一次调频效果,分析了机组一次调频能力评价手段和现有考核方法,提出针对大扰动及小扰动分别计算积分贡献电量,在大扰动方式下根据机组对电网频率随动性附加不同权重的算法,在小扰动方式下根据机组一次调频动作速度附加不同权重的算法,并结合正确动作率,考虑水火电分开,给出了考核电量补偿公式。随后对2台机组的实际出力数据进行了计算分析,结果表明这种贡献电量算法可以更加科学、有效地评价机组一次调频对电网频率稳定的贡献程度,可以使考核奖励结果更为科学有效。     

AM/FM/GIS在配网管理系统中的应用

AM/FM/GIS系统在配电系统中的应用越来越广泛.本文阐述了AM/FM/GIS的基本概念及其发展情况,并结合配电系统特点,介绍了AM/FM/GIS目前在电力系统中的应用情况,并简要地介绍了GIS平台选择标准.     

基于相依关系的新能源功率预测场景生成及调度应用

新能源日前功率预测对指导电网计划编制具有重要意义,但目前预测水平制约了预测结果的充分应用,为此文中提出新能源功率预测的场景生成方法和预测结果纳入调度计划编制的思路。首先,通过对比分析新能源发电功率和预测功率的边缘分布,建立了揭示二者相依结构的Copula模型,并提出了基于相依关系的多预测场景建模方法。随后,通过分析预测偏差对供电平衡的影响,利用多场景下不同时段预测偏差的规律,提出了将预测可信度纳入省级电网调度计划编制的方法。相关成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,在新能源纳入备用的基础上,采取优化常规电源运行方式、合理组织交易互济等措施,2017年增发新能源电量为4.7 TW·h,降低了3%的受阻率,为新能源纳入电网调度计划编制提供了依据。     

基于统计学特征的新能源纳入西北电网备用研究

新能源纳入备用对电网安全运行和新能源充分消纳都具有重要意义,但新能源随机性和难预测等实际问题制约了其作为备用的可靠性。为此本文以西北电网为例,研究提出了基于统计学特征的新能源纳入电网备用方案。首先,分析了新能源纳入备用对电网平衡和新能源消纳的影响,阐述了由此引发的安全性和经济性矛盾;其次,提炼出电网供电保证率、新能源保证出力和保证预测准确率等指标,给出了计算方法并分析了其统计学特征;最后,基于以上指标,提出了"主网采用新能源保证出力以保证供电安全、省网采用新能源保证预测准确率以提高经济性"的新能源纳入电网备用管理方案。实际算例表明:文中方案兼顾供电安全和新能源充分消纳,可以作为大规模新能源接入后电网日前调度方式安排的依据,兼具学术研究和推广应用价值。文中成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,2017年增发新能源电量4700GW·h、降低受阻率3个百分点,有效促进了新能源消纳。     

考虑跨区直流调峰的新能源参与电力平衡可信容量提升方法研究

“碳达峰、碳中和”背景下,能源转型和绿色发展迎来新机遇。合理制定新能源纳入平衡的方案,指导火电装机规划,对科学“减碳”具有重要意义。为此,该文以西北电网为例,研究提出了考虑跨区直流备用调峰的新能源参与电力平衡可信容量的提升方法。首先,结合新能源出力特性,分析了不同空间、时间下的新能源可信容量变化规律,分析降低保证率提升新能源可信容量的可行性。其次,分析了新能源参与电网平衡的机理,推导出在确定的火电装机降低预期下,新能源可信容量提升与直流跨区调峰之间的量化关系。最后,分析了西北、华东电网负荷的“错峰效应”,给出了跨区直流备用调峰的送端电网新能源参与平衡的方案。实例表明,直流参与跨区调峰后,可显著增加新能源可信容量、有效降低火电开机、增加新能源发电量,通过直流低频次、短时支援,进一步发挥特高压跨区直流资源优化配置作用,提高送端电网的清洁占比。该文所提方案兼顾电网供电可靠性与新能源消纳需求,可指导火电和新能源装机规划,加强科学“减碳”顶层设计,服务“双碳”目标落地。