汇集站和集群中心站分级协调的风场群接入系统优化规划

风电消纳难题的根源在于风电与电网规划的不协调,单个风电场的接入系统各自依据其边界条件设计,叠加得到风电场集群的区域接入电网往往难以达到最优效果,甚至是不可行方案。该文提出风电场集群的接入系统协调规划模型,以经济性最优为目标,对接入系统进行汇集站及集群中心站两级综合协调优化。模型考虑风电送出受阻电量的损失、风电送出电量的效益、风电场集群内部升压变电站选址、各个风电场接入线路容量以及风电场集群分组等因素,并利用遗传算法对上述综合协调模型双层分解后进行优化求解,最后通过算例验证了模型和方法的有效性。     

基于汇聚效应的风电集群接入与区域电网协调规划研究

风电消纳困难的重要原因之一是由于风电集群接入规划与接入区域电网的不协调。一方面,风电接入容量、接入方式与主网网架及常规电源布置、运行方式互相耦合,影响整体经济性与风电消纳效果;另一方面,风电集群接入后整体功率波动特性较单风电场出现变化,对规划产生影响。文章考虑机组启停机状态运行约束,以投资成本、运行成本、弃风成本及失负荷成本之和最小为目标,并通过模拟不同规模风电场群汇聚过程,将“风电场群零出力概率”与“汇聚容量”之间的关联关系作为约束,建立风电集群接入与区域电网协调规划混合整数模型,实现尽量接纳风电和保证系统安全性前提下整体规划方案的最优,最后通过算例分析验证了所提出模型和方法的有效性。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

考虑换电站多元效益的风?车相关机会目标决策

针对电动汽车换电站具有的多元效益如何处理的问题,提出将风电场与电动汽车换电站间合作,以联合系统形式(独立的企业经营者)参与电网运行,在电网电价给定的基础上,给出弃风电量、未被满足换电量和利润等3个多元效益指标。由于风电和换电需求的不确定性,为有效考虑企业经营者对不同指标的重视程度和风险承受水平,建立了多目标的相关机会目标规划模型,通过蒙特卡罗模拟与遗传算法结合的方式对该模型进行求解。最后通过算例仿真对模型的有效性进行了验证,分析结果表明,风电场和电动汽车换电站构成的联合系统能够发挥换电站的多元效益,实现两者的效能互补。     

风储联合系统的输电规划研究

针对风储联合系统给电网带来的不确定性因素使得输电网规划更加复杂的问题,采用直接法,根据历史或预测数据,对风电场出力进行了分段线性化处理,电网中其他火电机组按照最优经济调度原则配合风电场进行出力,建立了以全网效益最大化为目标的输电网规划模型。算例以风电场典型日出力曲线为基础,选用改进IEEE-18节点系统,利用人工鱼群算法对所建模型进行求解。算例分析表明,在风电场中投入储能设备能够减少输电网扩建线路长度,减小风电场出力的波动,提高电网效益,具有可行性。     

大规模风电下基于模糊场景聚类的网储协调规划方法

受限于已有的电网水平,新建成的风电场难以将大量风电送出。从电网规划建设的角度出发,基于风电就地消纳与跨区消纳结合的思路,通过为风电接入配置储能系统、在现有电网基础上扩展线路构建风电消纳的通道,以现有风电和负荷数据为基础,利用模糊聚类方法提取运行场景的时空特性,提出了扩展规划的多目标优化模型,并利用改进粒子群优化算法进行求解。通过仿真算例从成本、网损、弃风量3个角度验证了规划方案的可行性。     

兼顾风电接纳与风电商利益的风电装机容量分层优化

合理的装机容量是减少弃风、优化电力系统运行、减少风电商损失的有效方法。风电场装机容量的确定主要受电网对风电接纳能力、风电场风资源状况和风电商运营方式的影响。提出采用多目标分层优化决策方法求解风电场合理的装机容量。第一层以电力系统环境经济调度为目标,充分发挥风电的节能减排效应,计算分析不同典型日负荷下的风电接纳能力,获得多条风电接纳水平曲线;第二层以第一层电网最佳风电接纳水平为基础,根据风电场随机模拟风速时序曲线,以风电场弃风电量与欠风电量期望最小为目标,兼顾风电场商的期望利益,建立随机机会约束规划模型评估风电场最佳装机容量。仿真算例验证了所提优化模型的有效性与合理性。     

考虑风电接纳能力的储输联合规划

全球能源互联网带来能源形式的广泛变革。风电能源比重逐年提高,但电网建设相对滞后,电网与风电发展不协调严重阻碍了风电消纳。在分析影响风电接纳能力主要因素的基础上,充分考虑储能系统的运行特性,以最小化线路和储能等效年投资成本以及年弃风成本为目标,建立了面向提高风电接纳能力的储能与输电网联合规划模型。该模型属于典型混合整数线性规划模型,可使用成熟软件求解,求解该模型可以得到储能最优配置位置及功率和输电线路最佳架设方案。以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点系统为例分析电网风电接纳能力。结果表明,该联合规划模型可以实现线路、储能投资最小和系统弃风最小的综合最优;配合风电场接入的储能减少弃风作用明显;随着风电接入规模的增大和储能成本的降低,储输联合规划效益会更加显著。     

考虑经济约束的西部山区风电接纳能力研究

定量分析了风电并网引起的风电场和电网的成本效益和环境效益。以经济性最优为目标,计及盈利能力约束和电网安全运行约束,建立了风电最佳接纳能力优化模型,并采用微分进化算法对模型进行了求解。在RTS79算例中,采用所提规划方法和传统考虑技术因素的风电并网规划方法进行了对比分析,结果表明采用所提方法求得的风电接纳能力较小,经济性较好,证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于改进Lissaman模型风电场内增设小风机的可行性分析

提出在已建成的风电场中,通过科学合理地优化布置增设小风机,使风电场的整体发电效益最大。在风电场现有风机已并网运行的基础上,分析在场内间隔中增设小风机的技术可行性。研究复杂地形下风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响,建立计及遮挡尾流效应的改进Lissaman模型,构建风速与不同塔筒高度的风机出力之间的关系。该模型具有通用性,可给出任意风电场内增设小风机的优化方案。算例仿真分析结果表明,通过合理规划布置场内小风机,能够有效增加风电场的整体发电效益。     

考虑多风电场相关性的电网动态经济调度二阶段带补偿算法

大规模多风电场的并网给电网经济调度带来了巨大挑战,文中对含多风电场的电网日前动态经济调度问题进行研究。首先,引入Copula理论构建了多风电场间输出功率的联合分布。随后,建立了电网日前24h动态经济调度随机优化模型。针对约束中风电输出功率的随机性,引入二阶段带补偿算法求解,将原调度模型转化为二阶段模型:第一阶段为仅含常规变量约束,而在目标函数中增加补偿量期望值的优化模型;第二阶段为含随机变量约束,并以补偿量惩罚期望值最小为目标的优化模型;通过二阶段模型间的交替迭代求得最优解。基于IEEE 118节点系统和某省级大电网的算例对该方法的有效性进行了验证。     

含风电场电源的配电系统三相潮流计算

由于风力发电机的输出功率具有一定的随机性,其并网运行会对电力系统的安全性造成一定的影响。文中重点研究了风电场电源并入配电系统后的系统潮流计算问题。基于感应发电机的静态特性以及风力机的功率特性,针对应用比较广泛的直接并网感应发电机型风力发电系统,发展了配电系统三相潮流计算方法,用于分析风场对配电系统安全性的影响。该算法经过IEEE34母线系统的测试,取得了较好的效果。     

多风区接入对系统小干扰稳定性影响分析

随着国家对风资源的大力开发利用,大量的风电场需要接入电网.风电场接入电压等级也从最初的配电网发展到高电压等级的输电网,风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大,其中风电对系统的小干扰稳定性不容忽视.各风区之间通过主网互联,导致风力发电对系统稳定性的影响不仅仅是单个风场.还包括该风区多个风电场以及整个电网多风区风电场的影响.通过对单风区多风电场以及多风区多个风电场出力变化的分析研究,表明风电场对系统小干扰稳定性影响情况主要表现为系统的振动模式及振动特性.运用PSASP程序对中国新疆地区的典型电网仿真,验证了研究结论.分析结果对风电接入、风场运营和电网规划具有重要的参考价值.     

计及风电预测误差的电力系统风险规避评估模型

风电功率的短时大幅波动对电网的安全稳定运行造成冲击,为更准确地评估电力系统在较短时间内的风电消纳情况,需考虑风电功率的预测误差。为此,文中提出一种概率区间优化模型,从效益和风险两个维度评估风电预测误差对电力系统运行的影响,旨在得到最优权衡风险和效益的调度方案。在概率区间优化模型中,不确定风电被视为概率区间变量,即每个风电值对应一个分布概率。效益用不确定风电并网前后系统运行费用的差值来量度;风险则用风电的分布概率来衡量。然后,构建基于效益和风险的条件期望作为优化目标。最后,在一个调度系统上进行仿真并与区间优化模型对比,证明了所提出的优化模型的可靠性、鲁棒性和实用性。     

Coordinated control by ADRC strategy for a wind farm based on SCIG considering low voltage ride-through capability

Wind farms are integrated with the power grid system to provide active and reactive power. Because in a wind farm, wind turbines (WTs) are highly coupled to their operating conditions, a central wind farm supervisory unit must take into account these conditions when producing power control references for each WT. The aim of this paper is to manage and control the active and reactive power of wind farms based on squirrel cage induction generators and back-to-back converters. The proportional distribution algorithm is used for distributing wind farm power to individual WTs. In addition, we consider the development of a local power management and control units for WTs. This is in order to extract the maximum available power from the wind, and to provide the active and reactive power predetermined by the transmission system operator, or to satisfy the grid code requirements considering Low Voltage Ride-through capability. The power dispatch strategy is to be used on all WTs using the distribution algorithm while ensuring the control loops using the proposed Active Disturbance Rejection Control strategy. The results demonstrate that the proposed strategies are efficient and can guarantee the safe integration of wind farms into the grid while respecting grid code requirements and power system stability.     

风电场并网对孤网高频切机的影响研究

针对风电机组的有功输出随风速具有随机性和波动性的特点,以及风电场并网带来的安全控制装置配合问题,分析了风电场对孤网系统高频切机和低频减载装置动作情况的影响。通过对实际系统的仿真分析,研究了故障后有风电场运行的孤网系统暂态过程和安全控制装置动作情况。结果表明风电接入电网后,风电机组出力的波动不可避免地影响了切机措施的效果,系统原有的高频切机装置需要进行适当的调整;提出的思路和改进方法对含风电场的电网安全稳定控制措施的配置具有重要的参考价值。     

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,火电灵活性改造和多类型储能技术不断发展,如何制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性也是保障系统运行灵活性的关键。为此,提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法,建立了以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型。考虑氢储能系统平抑风光功率波动,制定了风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易协调风电场和光伏电站的收益和支出,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性。最后,以中国东北某省级电网为算例进行计算分析,验证所提模型与方法的有效性。关键词：按需比例分配;氢储能系统;风光火协同优化;多时间尺度协调规划;固定利润模型中图分类号：TM73     

考虑时空分布特性的风速预测模型

随着风电并网规模日益增加,风电功率波动对电网的影响将更加显著。风速预测可以辅助电网制定调度和运行控制决策,合理应对风电功率波动,降低风电功率波动对电网安全稳定运行的影响。考虑风电机组的地理分布和风速的时间、空间分布特性,建立等效风速模型。由该模型建立上、下游风电机组的风速关联关系,修正下游风电机组的风速。在此基础上,提出一种基于修正系数的风速预测方法,以提高预测精度。以实际风电场地理数据和风电机组参数为基础的仿真算例验证了该方法的可行性和合理性。     

挂牌交易模式下考虑合约和日前收益的风电商灵活合约制定策略

我国风电发展迅速,随着风电并网规模的增大,越来越多的风电商将作为市场主体参与到电力市场中。在合约市场中,风电商可以通过卖方灵活合约规避风电长期功率预测误差和日前市场电价波动的风险。本文在挂牌交易模式下,根据无套利灵活合约定价方法并给予买方一定激励来确定风电商在卖方灵活合约中的收益,并根据日前市场价格的概率分布得到日前市场的综合收益,风电商以合约收益和日前市场综合收益最大为目标,提出最优的卖方灵活合约。最后通过具体算例分析了各因素对风电商提出的最优的卖方灵活合约的影响,算例结果说明风电商可以根据风险承受能力和让利水平提出最优的卖方灵活合约。     

基于运行数据的短期风电功率预测误差互补特性探析

随着风电装机容量的不断增加,风电场、风电场集群功率预测误差对调度运行的影响越来越大.当前风电预测误差特性研究主要针对单个风电场,无法满足当前电网调度运行需求.基于此,文中首先统计分析了大量风电场的分布特性,总结了不同规模风电场集群预测误差分布特性的变化规律,探索了集群预测误差概率分布的最佳拟合模型.然后,针对预测误差分布对未来的指导作用,提出了误差分布持续性的评价指标.最后,对风电预测误差研究的作用进行了较为全面的分析,并指出以风电场站集群为单位开展电网调度更具有工程适用性.