源荷储一体化的广义灵活电源双层统筹规划

高比例可再生能源电力系统中,逐渐减少的传统机组灵活性资源与增加的灵活性需求之间的矛盾日益严重,开展灵活电源专题规划的必要性日益凸显。基于灵活性供需平衡机理,提出了源荷储一体化的广义灵活电源概念,并建立了含资源投资决策和运行模拟校验的双层统筹规划模型。在证明了规划模型的凸性基础上,基于最大净收益增量比优化目标,设计了两阶段迭代求解优化算法。最后,通过中国北方某大型风电基地实际数据,对基准规划场景进行了评估,分析了系统灵活性缺额问题,并采用所述模型对源荷储资源进行优化规划,讨论了储能和需求侧响应在未来规划中的应用。算例表明,所提出的灵活性协调优化方法能够将灵活性量化评价指标纳入到电力系统规划中,优化得到不同约束阈值下的最优方案,能够快速进行参数灵敏度分析,从而提高优化方案的鲁棒性和适用性。     

大规模风电并网的电力系统运行灵活性评估

电力系统具有足够的灵活性对于接纳风电等可再生能源至关重要。为实现包含高比例可再生能源的未来清洁电力系统,亟需建立一套充分考虑风电波动性和随机性的电力系统运行灵活性定量评价指标体系。基于电力系统灵活性的定义和原理,提出了一套考虑大规模风电接入的电力系统灵活性定量评估指标体系,并基于蒙特卡洛模拟法和经济调度模型,提出了实用化的指标计算方法。该模型能够考虑风电及负荷的不确定性,并计入了风功率预测误差的时间相关性,从而反映了负荷不确定性和风功率预测不确定性对灵活性指标的不同影响原理。采用我国西北某电网实际风电场数据对所提算法进行了仿真分析,证明了风电不确定性和负荷不确定性对灵活性的影响存在本质区别,并定量研究了不同因素对灵活性指标的影响。     

基于可靠性均衡优化的含风电电网协调规划

集群开发、远距离外送的规模化风电开发对电力系统规划提出了新的挑战,串序开展电源和电网规划往往将新能源接入的矛盾积压到电网规划阶段,使得电网规划方案难以求解甚至得不到合理方案。为此,从可靠性均衡的角度,提出一种利用虚拟机组进行源网协调规划的方法。该方法针对风电大规模接入后的电网规划,在规划电网的同时对电源规划方案进行反馈及微调,以经济性最优为目标,均衡优化源、网可靠性,确定电源及电网的可靠性优化值,从而得到与电源协调优化的电网规划方案。该方法可以有效减少电网建设投资及电力系统整体投资,并校验电源、电网规划中可靠性均衡的协调性。通过原型系统和测试系统的仿真及分析,验证了所提方法的有效性。     

大规模风电接入对江苏电网安全稳定性的影响

大规模风电接入后对江苏电网的安全稳定运行带来了挑战,有必要分析研究大规模风电接入后对江苏电网安全稳定性的影响。基于江苏电网和风电2015年的规划数据,分析研究不同风电接入比例下,江苏电网断面潮流和枢纽节点电压的变化及其对电压稳定性的影响;根据潮流计算和N-1校验的结果,分析电网内重载线路故障时的极限切除时间,考核电网的暂态稳定性。针对大规模风电并网后,江苏电网存在的安全稳定隐患提出了相关的改善措施。     

分布式电源接人配电网的规划研究

分布式电源的广泛应用,使得国家能源政策、能源规划等直接渗透到与分布式电源有关的电力系统规划中,并影响规划的决策过程。分析了分布式电源并网对电力系统的影响,综述了分布式电源并网准入功率的计算方法,分析了分布式电源的最优容量计算方法,探讨了分布式电源规划问题的研究方向。     

地区供电网可靠性发展模型及其饱和特性预测

针对现阶段对于可靠性发展目标缺少有效决策工具的问题,提出地区供电网中长期可靠性发展模型,该模型根据供电网发展过程对可靠性指标的变化趋势进行总结,利用灰色系统预测对模型进行求解,得到供电网可靠性年度指标预测函数、供电网可靠性的饱和特性及其出现时间。最后,通过实际地区供电网的数据分析及算例验证了该模型的有效性。     

大规模风电并网对CPS指标的影响

区域控制性能指标(control performance standards,CPS)是互联电网考核各控制区有功平衡和频率控制的重要标准。研究了风电接入对CPS指标的影响机理,建立了仿真模型,并定量研究了4类改进CPS指标的措施及其有效性。分析结果表明,随着风电接入水平的提高,控制区的CPS指标将变差。风电对频率指标(CPS1)的影响程度与其在整个互联电网中的接入水平有关,对联络线交换功率指标(CPS2)的影响程度与其在接入区域中的接入水平有关。提高风电功率预测精度和进行风电场控制是改善CPS有效措施。     

并网型双馈异步发电机奇异诱导分岔型电压崩溃机理

双馈异步发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)中含有各种时间尺度的机械量、电气量与控制量,暂态过程复杂,目前对其暂态电压崩溃研究尚未深入。该文针对DFIG的暂态稳定性问题提出规范化的微分-代数方程(differential-algebraic equations,DAE)模型,并依据DAE的奇异面理论研究风机发生暂态电压崩溃的内部机理。仿真分析表明DFIG不仅会由于状态量移出吸引域而出现典型的动力学失稳,还时常伴随出现2种瞬时的电压崩溃现象,即短路电流激增导致系统状态量接触到网络方程约束产生的奇异面,从而在局部失去代数方程解的唯一性;或由于直流母线电压的快速下降而致使系统无法顺利穿越电压零点。不同于以往同步发电系统中恒功率电源引入造成的系统奇异,DFIG发生失稳的机理主要同其与电网的连接强度密切相关。并通过基于规范化模型的数值仿真验证上述理论分析的正确性。     

电网复杂性及大停电事故的可靠性研究

从电网连锁故障的近似整体模型的统计分析、动态特点和风险评估入手，探讨了近期关于电网复杂性和连锁故障机理的一些研究进展。众多学者对北美电力可靠性协会（NERC）提供的北美地区15年的事故数据进行分析，发现其事故概率和事故规模近似服从幂指数律，并具有集群特性。学者们提出了多种连锁故障模型来阐释连锁故障的机理。进一步研究发现，电网是一个具有自组织临界特性的网络，其网络演变特性必然导致系统趋向临界状态，而系统临界负荷状态下连锁大停电事故的风险大大增加。要削减和预防电网连锁故障的发生，就需要寻找降低系统风险的作用力，并建立一个综合评估框架来进行分析和研究。