考虑时空相关性的多风电场出力场景生成与评价方法

含多个风电场的场景生成技术可为电力系统中长期规划和运行提供所需基础数据。为在场景生成过程中计入多风电场风电出力的时空相关性,提出两阶段场景生成方法：在第一阶段,采用Copula函数对多个风电场出力的空间相关性建模,获得多风电场出力的初始场景;在第二阶段,运用随机微分方程对风电场出力波动随机性建模,通过重构初始风电出力场景,使得最终获得的场景中风电序列较好地保留原始序列的时间相关性。为评估生成场景的有效性,构建场景有效性评价指标体系;引入多重分形去趋势波动分析方法,提供刻画风电序列的自相关特性和动态波动特性的多维度指标。以某区域风电场为例,生成风电季度出力场景,结果表明所提方法能够复现原始风电序列的时空相关性。     

基于风电出力场景集的电力现货市场两阶段随机规划模型

随着风电装机规模不断扩大,如何增强电网对风电的消纳能力并提高电力系统优化调度的经济性成为亟待解决的问题。由于风电出力具有不确定性,现有的预测方法无法实现对风电出力较高精度的预测,因此风电接入将会给电力系统带来较多的不确定因素。采用静态场景法生成风电出力场景集,并在电力现货市场环境下,建立了基于风电出力场景集的两阶段随机规划模型,以应对风电大规模集中式并网给电力系统带来的冲击。该模型以风电出力场景集刻画风电出力在实时调度阶段的不确定性,以电力现货市场中日前市场的燃料成本与实时市场中各场景下实时调节的期望成本之和为优化目标。最后在IEEE-30节点系统进行仿真,验证了该模型的有效性。     

考虑信息设备故障的分布式电压控制系统风险评估

随着主动配电网的持续发展,电力系统对信息系统的依赖越来越严重,信息设备的随机故障给配电网电压控制带来巨大挑战。为评估信息设备故障对配电网分布式电压控制的影响,首先分析了配电网分布式电压控制系统的组成、控制机理及一致性算法的原理;其次建立了光伏出力运行场景模型和信息设备故障场景模型;然后提出了分布式电压控制下计及信息设备故障影响的电压评估方法,建立了评估指标并给出计算方法;最后通过算例仿真,对比分析了不同类型、位置的信息设备故障对电压的影响,并计算电压风险,结果表明枢纽代理节点故障带来的电压风险最为严重,应根据源荷不平衡程度进行通信网配置。     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于序列运算的含分布式发电配电网潮流分析

针对分布式电源接入配电网及负荷变化产生的随机潮流造成可能出现的功率越限问题,提出一种基于序列运算的线路双向潮流分析方法。通过序列化方法描述包含分布式电源的配电网系统随机变化情况;在此基础上结合线路状态转移模型,对不确定性出力导致支路正反两向剩余可用裕度概率分布的变化进行综合风险评判。通过IEEE-34节点算例表明,上述方法能准确识别出配电网中敏感和危险线路,并有效地对含分布式发电的配电网提供安全运行的优化决策。     

计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估

为了对新能源并网系统进行更合理的规划建设,提高其运行安全性,提出计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估模型。在包含风光出力不确定性、负荷波动、线路和发电机实时状态的基础上,考虑风光联合出力及天气对线路停运率的影响,以便更准确地进行风险评估。在计及电压越限、电压崩溃、线路有功功率越限、系统失负荷的传统风险指标体系基础上,增加了弃风弃光和稳态频率越限风险指标,更全面地考量风险来源。引入涵盖上述指标的综合风险指标,结合层次分析法与熵权法计算各个指标权重,所得结果更客观。采用非序贯蒙特卡洛法抽取系统状态进行风险评估,以IEEE-14节点系统为例,定性分析了新能源接入位置和风光联合出力对系统运行风险的影响,验证所提出模型和方法,为今后以风、光为代表的新能源并网系统运行风险评估提供参考。     

数据驱动下风电–抽蓄联合参与日前–实时市场随机鲁棒竞价策略

风电出力不确定性和波动性导致其市场竞争力较弱,且电价的预测偏差可能进一步加大其市场风险。为减少不确定性因素对风电-抽蓄联合系统收益的不良影响,由对抗变分贝叶斯神经网络生成以风电为代表的可再生能源出力场景,基于数据驱动方法对实时电价进行模糊不确定性建模。通过随机鲁棒优化建立风电-抽蓄联合参与日前和实时电力市场的三阶段模型,相较于常规的两阶段随机优化,增加了第三阶段鲁棒改进过程,保证了竞价方案能够既有经济性又能够有效应对极端场景、既有鲁棒性又不过分保守。结果表明,所提方法比传统不确定性分析方法具有明显优势,能够在避免人为假设的前提下,高效且真实反映可再生能源出力场景以及表征电价不确定性,可有效减少风电实时出力波动和电价预测偏差带来的较高不平衡惩罚。     

考虑风电场出力不确定性的电压暂降评估

为评估风电场的接入对电压暂降的影响,提出一种考虑风电场固有不确定性的电压暂降评估方法。基于尾流效应的影响,以风速作为机群划分指标,建立风电场的等值模型。利用风电场出力的概率模型,将风电场的出力划分为几种场景,在此基础上得到风电场出力的不确定性对电压暂降影响的评估结果。基于PSCAD对IEEE 30节点进行仿真,仿真结果与未考虑风电场不确定性的结果进行比较,发现所提评估方法得出的暂降评估结果更结合实际,更能满足工程实际需要。     

基于网损灵敏度二阶指标的电压稳定概率评估

大多数电力系统电压稳定评估主要采用的是确定性的分析方法。简要介绍了概率的分析方法在进行电力系统电压稳定分析中的应用,提出了一种以蒙特卡罗法和网损灵敏度二阶指标确定电压稳定负荷裕度相结合的方法,同时引入两个概率指标———电压崩溃概率指标和电压崩溃点负荷水平期望值。采用该方法对重载下的AEP30节点系统进行了电压崩溃的概率评估,并侧重于分析负荷的随机特性对负荷水平(电压崩溃点)的影响,以及输电线断线的概率评估和相应减小电压崩溃概率的措施比较。     

基于最优场景生成算法的主动配电网无功优化

针对间歇性分布式电源输出功率的不确定性和随机性,提出采用Wasserstein距离指标和K-means聚类场景削减技术生成最优场景,将随机优化问题转换为确定性优化问题。建立了风—光—荷多场景树模型,并以有功网损最小、电压偏差最小作为目标函数,考虑储能荷电状态约束影响,建立含间歇性分布式电源的主动配电网无功优化数学模型,并采用人工蜂群算法对模型进行求解。仿真分析得出基于Wasserstein距离指标和K-means聚类场景削减技术生成的最优场景能较精确地体现分布式电源有功出力的随机特性。最后,以IEEE-33节点配电系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于网损灵敏度二阶指标的电压稳定概率评估

大多数电力系统电压稳定评估主要采用的是确定性的分析方法.简要介绍了概率的分析方法在进行电力系统电压稳定分析中的应用,提出了一种以蒙特卡罗法和网损灵敏度二阶指标确定电压稳定负荷裕度相结合的方法,同时引入两个概率指标--电压崩溃概率指标和电压崩溃点负荷水平期望值.采用该方法对重载下的AEP30节点系统进行了电压崩溃的概率评估,并侧重于分析负荷的随机特性对负荷水平(电压崩溃点)的影响,以及输电线断线的概率评估和相应减小电压崩溃概率的措施比较.     

考虑多风能预测场景的虚拟电厂日内滚动柔性优化调度方法

随着分布式可再生能源接入电网的比例日益提高,其出力间歇性和随机性给电力系统的安全稳定和经济运行带来了一系列的负面影响,虚拟电厂为分布式可再生能源可靠并网提供了新的途径。针对虚拟电厂中风电机组出力的不确定性及预测误差,考虑了由多个风能预测服务商基于不同预测方法提供多个风电出力预测场景,以期望运行成本最小为目标,制定虚拟电厂每个场景对应的最优调度计划。为应对风力状况的随机波动,虚拟电厂当前时段考虑下一时段所有风电出力场景下的计划调整成本。并以期望运行总成本最小为目标,构建基于多风能预测结果的虚拟电厂柔性优化调度模型,并设计了日内虚拟电厂出力计划的滚动调度策略。通过数值仿真,对比分析了不同预测场景下虚拟电厂的运行成本,验证了所提模型的可行性和有效性。     

基于最小电压稳定裕度的分布式风电在配电网中的选址定容

为综合考虑分布式风电的良好环境效益和出力的随机波动性,提出改进的基于支路传输功率极限的最小电压稳定裕度指标(minimum voltage stability margin index,MVSMI)的概念,并通过理论证明其合理性。同时基于最小电压稳定裕度指标建立分布式风电在配电网选址与定容的多目标优化模型;模型取系统弱节点的最小电压稳定裕度最大化和系统经济效益最大化作为两个目标函数;并运用自适应变异多目标粒子群算法对该模型进行求解,通过在IEEE-33节点配电系统的仿真验证,表明所提的最小电压稳定裕度指标能够得到风电在随机出力情况下的节点电压稳定裕度,能为风电在配电网的选址定容多目标规划提供更好的指导。     

满足电压暂降与故障位置均可观的监测装置二阶段配置

为获得系统内暂降水平和暂降原因等信息,以暂降可观测区域法和故障定位法为基础,提出一种满足全网电压暂降和导致暂降的故障位置均可观的监测装置二阶段配置法。基于暂降可观测区域法,确定第1阶段的配置方案,实现全网电压暂降可观。基于故障定位法,引入虚拟监测的概念,以短路计算和对称分量法确定的不同故障类型引起的母线三相电压幅值和相位信息,确定导致被监测暂降事件的故障位置,建立全网故障定位矩阵;通过在剩余母线中逐步增加监测装置,消除所有伪故障点,确定第2阶段的配置方案,实现全网故障位置可观。对IEEE-30节点系统进行仿真,验证了方法的正确性和适用性。     

考虑光热光伏混合电站内外双重电压安全的两阶段无功优化控制

针对实际运行的大规模光热光伏混合电站并网后面临的“内忧外患”电压问题，既受电站内部节点电压状态的影响，也受外部电网系统静态电压稳定状态的影响，提出一种考虑光热光伏混合电站内外双重电压安全的两阶段无功优化控制方法。首先，通过静态电压稳定裕度、节点电压均衡度和无功储备裕度3种指标表征混合电站电压安全状态。然后，结合小时级长时间尺度的光伏出力预测信息，在第I阶段实施有载变压器和电容器慢速调整。针对分钟级短时间尺度内的光伏出力波动，以混合电站内的光伏发电单元、光热发电单元和静止同步补偿器为第II阶段的优化控制对象，实现快速精细化电压调节。所提方法能有效避免全站设备频繁参与优化调整，从而提高控制效率。最后，通过测试系统验证分析结果表明：通过两阶段无功控制协调，所提方法能够抑制光伏出力的波动冲击，有效降低站内电压安全越限和失稳风险。     

对风电并网系统静态电压稳定性的分析及优化

随着风电并网规模日益增加,系统面临的随机扰动更加复杂,对电力系统中电压稳定性的影响日益凸显。通过提出一种综合考虑风电场出力和负荷的随机波动的系统静态电压稳定程度的分析方法,利用三点估计法原理,将风机出力和负荷的概率模型相结合,并计算出不同规模风电场下的系统各负荷节点电压稳定指标,以此薄弱程度为根据确定并联无功补偿装置的安装地点,并对IEEE-39母线系统进行仿真验证。仿真结果表明了所提方法的有效性和可行性,对大规模风电场的并网运行具有实际的指导意义。     

考虑频率控制功能的信息物理融合系统风险定级和高危环节筛选

随着我国特高压直流建设的阶跃式发展，受端电网的稳定问题相对以往变得更加突出，其中频率稳定问题显得尤为重要。在此背景下，本文对考虑节点失效和信息传输失效场景下的系统保护频率控制性能恶化情况进行了研究，在考虑直流协调控制、抽蓄切泵控制、切除可中断负荷控制三种方式和常规机组的出力变化的基础上，对IEEE-39节点系统进行风险模拟，定义了系统保护频率控制危险指数和危险等级。通过比较各个节点的危险指数和危险等级，筛选出大容量发电机节点、拓扑连接节点、重负荷节点是重要节点。同时，本文提出了对系统使用了分别考虑直流协调控制、抽蓄切泵、切除可中断负荷控制和节点保护四种缓解策略来降低信息物理融合系统的风险。验证了对重要节点施加保护能有效降低因节点失效和信息传输失效对系统保护频率控制性能的影响。证明了本文提出的频率控制功能的信息物理融合系统风险定级和高危环节筛选以及相应的缓解策略对降低系统风险的有效性。     

集成可再生能源发电的配电网无功优化模型

可再生能源规模化接入配电网已经成为共识。针对大量可再生电源以及电力电子器件所导致的配电网无功波动、网损增加以及电压波动等系列问题,提出了一种基于改进自适应粒子群算法的集成可再生能源的配电网无功优化方法。通过对风机以及光伏系统出力进行建模,获得其出力预测数据;建立含有电压越限罚函数的集成可再生能源的配电网无功优化模型;引入了电压稳定指标的概念,对配电网各个时段的电压状况进行评价;并通过改进的自适应粒子群优化算法进行模型求解;利用改进的IEEE-33节点系统进行了仿真验证。仿真结果表明文中提出的模型能够有效地降低网损,减少电压波动,保证电网的稳定运行,可以为后续的无功优化提供参考与借鉴。     

短期风功率场景质量的评估框架构建研究

短期风功率场景作为随机规划的输入受到广泛关注,场景质量直接关系到决策结果的优劣。目前大量场景生成方法中,缺乏对场景质量的评估,为此,将短期风电不确定性分为时间断面上的随机性和时段之间的波动性,建立了场景质量评估框架。以爱尔兰电力系统风电数据为样本,对是否考虑风电出力时段之间相关性的2类场景进行评估。结果表明考虑出力相关性的场景,可以更好地刻画风电随机性和波动性,能够为调度运行及可靠性评估提供更有力的技术支持。