基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略

风电出力波动给电力系统调度带来额外负担从而产生波动成本。因为平滑效应,合作并网可降低各风电场的总波动成本,由此又产生波动成本分摊的问题。提出一种基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略。首先,用等电量–顺负荷法获得风电场等效曲线,并以此设计出波形相似度指标来表现风电跟踪负荷变化的程度,衡量各风电场出力波动给电网带来的影响;其次,用Shapley值法对集群波动成本进行初步分摊;最后,提出一个结合负荷跟踪程度与发电量影响的波动成本分摊系数来改进Shapley值法的分摊结果。算例结果表明改进的分摊策略综合考量各因素的影响,分摊结果更公平合理。     

考虑风电时空特性和相对波动率的平衡成本分摊方法

针对我国持续提升风电消纳能力和实现可持续发展的目标，结合电力现货市场建设需求，研究和提出了考虑风电时空特性和相对负荷功率波动对系统运行影响的风电平衡成本分摊方法。借助“等电量-顺负荷”方法构造了零风电平衡成本等效场景，对系统进行日前优化调度，通过对比预测场景和等效场景优化调度的系统总运行成本，求解调度周期风电总平衡成本；在考虑各风电场空间分布及容量的基础上，建立了各风电场间的平衡成本分摊模型；提出了定量描述风电相对负荷波动功率时序演进特征的指标即分时段相对波动率，并给出相应的模型；基于分时段相对波动率获取局部波动影响因子对风电调度周期总平衡成本逐时段进行分摊，得到风电分时段平衡成本。以某含高比例风电地区网架结构为例，对不同风电并网容量、不同风电波动程度系统的分时段平衡成本进行了测算，验证了所提计算方法和模型的有效性。     

考虑出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法

在海上风电规模化开发、集群化并网的背景下,如何回收海上风电接入系统的输电成本,公平合理地向各风电场分摊已成为目前海上风电行业亟待解决的问题。针对该问题,提出了一种考虑风电出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法。首先,利用藤Copula函数构建多个海上风电场的出力相关性模型,同时假定系统负荷需求模型服从正态分布,发电机服从0-1概率分布;然后,结合蒙特卡洛抽样和顺流概率潮流追踪法计算各海上风电场接入系统的固定成本分摊费用;最后,通过算例仿真分析,验证了所提方法的合理性和有效性。     

储能系统改善大规模风电场出力波动的策略

针对利用储能提高风电对其并网系统的友好性,给出了一种基于储能平抑风电出力波动的策略。对大规模风电并网的某区域电网负荷与风电出力的数据进行了统计分析,得到负荷和风电出力的时域分布规律,提出了利用储能系统协调风电场有功出力与其并网系统负荷功率波动的策略,并建立了相应的数学模型。基于电力系统分析软件DIgSILENT-POWER FACTORY13.1进行了仿真验证,结果表明利用储能改善后的风电有功出力,能够追踪负荷曲线的变化规律,并网风储合成出力对电力系统可以起到"削峰填谷"作用,储能以较低的成本提高了风电对其并网系统的友好性。     

风电场与AGC机组分布式协同实时控制

受风电预测相对负荷预测水平较低的影响,常规自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组计划出力与实际最佳出力有较大的偏差。如何在最大化消纳风电的同时减少风电波动对AGC调节裕度的影响,成为大规模风电接入背景下实时控制的主要问题。为此,构建分钟级时间尺度下的风电场与AGC机组分布式协同实时控制模型,提出适用于大规模风电并网下实时控制过程的分布式增量一致算法,将净负荷增量的预测值在常规AGC机组与风电场之间通过等边际成本法则进行分配,以降低系统运行成本和提高系统风电消纳能力。算例表明,所提策略的应用既可以保证AGC机组调节性能,又可以在一定程度上降低风电受限量和系统的运行成本。     

风电场出力预测偏差下系统运行成本增量分摊探讨

风电场出力预测往往存在一定的偏差,系统调度运营部门需购买AGC机组功率调节服务以维持系统功率平衡,从而增加了系统运行成本,为体现公平性和效率性,需将这部分成本增量分摊至各出力存在偏差的风电场.在对风电优先调度下系统运行成本进行计算的基础上,识别了风电场出力预测偏差下的系统运行成本增量,并提出了合理的成本增量分摊方案,为系统调度运营部门识别及分摊风电场出力预测偏差下的系统运行成本增量提供了一定的参考价值.     

基于混合储能系统的风电场调度策略

分析了风电机组出力的波动特性,提出利用储能装置使风电场参与电网调度的方法。按照风场出力频谱特性设置低通滤波器,将风电有功出力分解为高频出力和低频出力;并分别采用快速响应型和大容量型储能装置平抑风电中的高频波动和低频波动,使联合系统出力跟踪上发电计划,从而完成调度任务。针对高频、低频波动的不同处理方式,建立了高频、低频波动联合调度模型和高频、低频波动各自独立调度模型。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。所提方法适用于风况稳定的风电场,也可用于评估已投入运行的风电场。     

电力市场环境下需求侧AGC成本的分摊策略

需求侧(包括联络线)负荷的变化及发电侧(包括输电线)出力的变化是系统产生自动发电控制(AGC)需求的根本原因,因此AGC成本应在需求侧和发电侧的AGC需求引起者之间分摊。针对以区域电网为载体的区域电力市场,基于历史AGC需求曲线,在深入研究AGC成本产生机理的基础上,设计了3个指标,即控制区域的AGC需求对区域电网AGC需求的影响、反映AGC需求数量的指标和反映AGC需求波动特性的指标。刻画出各控制区域对负荷侧AGC需求应承担的责任。最后根据这些指标将需求侧AGC成本在相关责任控制区域之间进行了分摊,并将该策略应用于合作控制区域之间。算例验证了所提分摊方法的公平性、合理性及对改善负荷特性、减少AGC需求的激励作用。     

大规模风电接入的电力系统协调控制策略

为平抑大规模强间歇性、随机性风电接入导致的电力系统有功功率波动,提高系统的风电消纳能力,提出了一种日前控制与实时控制相结合的协调控制策略。日前控制以风电消纳最大为目标建立数学模型及约束条件,依据日前风电功率预测、日前负荷预测曲线,以常规发电机组运行成本最低为约束,制订常规发电机组的启停及出力计划;实时控制以平抑风电与负荷造成的有功功率波动为目标,优先调整可转移负荷,其次调整常规发电机组出力,最后调整可削减负荷。广东湛江部分地区电网的仿真分析结果表明,该控制策略可以大幅提升系统对风电资源的消纳量,并最大限度地降低系统运行成本。     

风电出力变化对系统调频的影响

随着大规模风电的并网,需要研究风电出力波动和系统调频速度的关系,探讨大规模风电并网对系统调频的冲击。通过对张家口地区单个和多个风电场的调度EMS数据进行统计分析,验证了风电出力变化率呈正态分布,随着所统计风电场容量的增加风电出力变化率降低的特性,并得到了风电场出力变化率的数值范围,结合甘肃电网的系统调频速度数据,对风电接入率、风电出力变化率和系统调频速度的关系进行定性计算分析,得出了系统调频速度并非限制风电大规模接入制约因素的结论。     

蒙西电网风力发电三公调度方法研究

为保证各风电企业的合理权益,促进电网和风电场协调运行,研究电网在不能全额接纳风电的情况下,风电场间的有功功率分配方法,即"三公调度"方法。分析和对比了多种可能的风电三公调度方法。根据蒙西电网现阶段采用的风电有功功率分配办法和应用情况,对近几年的风电运行数据进行分析后认为,蒙西电网采用的基于多种策略的三公调度措施是有效的,该措施在促进风电行业良性发展、缓解场网矛盾方面取得了良好效果。     

风速空间相关性和最优风电分配

风电场分布的地域多元化能够平滑风电波动。提出基于copula函数和均值－方差模型研究分布在不同位置风电场风速空间相关性和最优风电分配。利用极大似然法选取合适的copula函数描述风速间的相关关系,计算出风速间基于copula的秩相关系数,并借助最小二乘法拟合秩相关系数和风电场距离的关系。构造适合风电场的均值－方差模型优化风电的分配,其中风场的容量因子表示收益,风电前后时刻出力变化的标准差表示风险,线性相关系数用秩相关系数代替。以荷兰40个风场为例,结果表明,Gumbel copula 和 t copula函数较好地拟合了风场间风速的相关关系,并且,随着距离每增加100 km,秩相关系数下降0.1;通过求解均值－方差模型,得到各风场风电最优组合,相对于单个风场,风电波动下降程度最大达到70%,海上风场在降低风电波动中作用较大,在此模型指导下,可以选择最优风电分配策略,降低风电波动给系统带来的风险和成本。     

风电场投切对地区电网电压的影响

随着风电场装机容量的不断增加,在风电场规划设计阶段计算含风电场的系统潮流并分析风电场接入对系统稳定性的影响非常重要。文章结合目前我国风电场的普遍运行情况,针对吉林省电网的特点,通过各种运行方式和工况下的模拟潮流计算,比较了系统中某些节点电压与风电场出力的变化情况,论述了风电场出力变化引起地区电网电压升高与降低的原因;给出了减小风电场出力变化对地区电网电压波动影响的措施,即在汇流变电站装设电抗器,在汇流变电站接入电网送电线路的对端变电站内装设电容器,电压高时投入电抗器切除电容器,电压低时切除电抗器投入电容器;当风电场装机容量较大时应将风电场直接接入220 kV变电站或500 kV变电站。     

基于波动划分及时移技术的多风电场出力相关性研究

多风电场相关性研究对于准确把握风力发电出力变化规律,进行风电场出力预测及时间序列建模具有重要意义,因此提出一种基于波动划分和时移技术的多风电场出力相关性分析方法。首先,通过风电场时间序列散点图分析和回归分析得到多风电场整体相关特性;然后,通过波动划分和波动配对算法,提取按波动过程划分的风电场出力序列局部特征并对多风电场波动进行配对;最后,采用基于Pearson相关系数的时移技术和格兰杰因果检验得到最优时移量和时移方向。通过具体算例分析可以证明,所提方法一方面可以精确提取风电场出力波动局部特征,进而更准确地描述风场出力相关特性,另一方面可得到大、中波动对应波动对的最优时移量,其可作为多风电场时间序列建模的约束条件,提高多风电场出力建模精度。     

基于改进KDE法和GA-SVM的多风电场聚合后输出功率长期波动特性预测方法

针对规划期内有新增风电装机容量但没有与其对应的实测风电输出功率数据,导致难以准确把握和刻画规划目标年多风电场聚合后输出功率长期波动特性的问题,提出一种利用改进核密度估计(KDE)法和经遗传算法寻优的支持向量机(GA-SVM)预测多风电场聚合后输出功率长期波动特性的方法。对风电功率的长期波动特性进行刻画,分析在多风电场聚合过程中装机容量与风电功率之间的关系;运用改进KDE法生成多风电场聚合过程中不同装机容量下的输出功率概率密度曲线;采用GA-SVM建立多风电场聚合后输出功率概率密度演变模型;根据概率分布与持续功率曲线的对应关系,对预测出的规划目标年的多风电场聚合后的输出功率概率密度曲线进行反演,得到可描述规划目标年输出功率长期波动特性的持续功率曲线。工程实例证明了所提方法的实用性和有效性。     

江苏海上、沿海和内陆风电出力及波动特性分析

江苏风电装机规模大,具有海上、沿海和内陆风电场3种类型的风电场。掌握不同类型风电有功出力及波动性规律对于电网规划、调度、运行意义重大。基于江苏海上、沿海和内陆3类风电场的运行数据,利用多种概率分布模型模拟了风电场有功出力及波动特性,采用最大似然估计法对模型参数进行估计,根据多种评价指标对拟合精度进行衡量,结果表明海上风电有功出力服从Gamma分布,沿海和内陆风电有功出力更接近Weibull分布。3类风电的有功波动最优拟合为含有尺度和位置参数的t分布。     

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。     

直驱式风电场功率协调控制策略

针对因风速扰动、负荷变化等引起的缓慢且幅度较大的电压波动,提出了一种基于直驱式风电场的功率协调控制策略。通过调节桨距角降低有功出力,从而增加风电场无功功率的调节能力,维持风电场出口电压水平,从而预防或避免由于电压偏差较大引起风电机组进入低电压穿越模式,造成其对电网更大的冲击。仿真结果表明,上述方法能够合理协调控制风电场的有功和无功出力,有效为风电场出口电压提供无功支持,从而维持接入点电压的稳定性。     

新疆电网风电出力波动对系统运行的影响分析

合理、准确地评估风电对电力系统运行的影响是大规模开发风电之前必须要做的工作。根据新疆电网2008、2009年详细的负荷及风电出力数据,利用Matlab与Excel软件编制数据处理程序,从风电接入系统后引起的剩余负荷(除风电外其它能源发电机组承担的负荷)峰谷差及波动大小的变化两方面分析了直调风电与达坂城风电场等几个典型风电场对系统运行的影响,所得结论可为电力系统的运行调度及规划提供依据及参考。     

基于目标函数优化法的风场层一次调频功率分配策略

随着风电渗透率的不断上升，大规模风电参与调频成为风电发展的重中之重，功率分配方法也需更加智能化和简便化。因此，利用目标函数优化法对风场层功率分配进行优化。首先，对整个风电场进行调频功率函数的建模，使整个风电场的实时功率变化值追踪整个风电场待分配功率，将上述两者偏差值最小作为目标函数。其次，通过超短期预测方法得到一定周期内每台风机风速和有功出力的上下限，结合桨距角的变化限度作为约束条件。最后，求解得到各台风机优化后的功率偏差值，将其叠加到各台风机出力的基础值上进行调频。通过与其他功率分配方法对比，验证了目标函数优化法的优越性，其可以提高风电场调频的快速性和可靠性。