考虑风电季节特性的中长期机组检修计划研究

随着风电大规模的并网,电力系统调峰问题日益显著。风电的随机波动性造成电力系统调峰困难和风电难以消纳,低谷时段大量弃风的现象频繁出现。风电具有明显的季节特性,如果在制定中长期发电机组检修决策时考虑风电出力季节特性,能够显著减少弃风。利用主成分分析法和K-means聚类技术提取风电各季节典型出力模式,利用均摊法建立相应的通用生成函数,进而针对大规模风电并网系统,建立考虑风电出力季节特性的中长期机组检修计划优化决策模型,以各时段弃风电量最少和检修成本最小为优化目标。采用粒子群算法对建立的模型进行求解,通过算例验证了该模型与方法的可行性与有效性,显著提高了风电消纳能力。     

利用合理弃风提高大规模风电消纳能力的理论研究

由于风电具有间歇性和反调峰性,其大规模接入电网必将影响电力系统各个方面。针对大规模风电接入电网将会恶化系统调峰的问题,提出在现有电源结构的情况下,利用合理弃风提高大规模风电消纳能力的理论研究方法。从风电反调峰性的角度论证了合理弃风的必要性和可行性。利用weibull分布拟合等效负荷曲线并作为分析依据,量化弃风功率对调峰的改善系数和弃风对风电发电容量的影响。以甘肃和陕甘青宁电网为例,对该方法进行验证,结果表明可以通过合理弃风放弃部分风电发电容量来改善系统调峰性能,提高大规模风电消纳能力,也可为电网规划人员提供决策支持。     

考虑合理弃风的风电消纳方法研究

风力发电受自然来风的影响较大,具有明显的随机性与不确定性。随着大规模风力发电场的快速发展,其接入电力系统而导致的相关问题越来越明显。针对目前国内风电大规模接入受限的问题,以风电场弃风电量与系统为消纳更多风电而增加的调峰投资为约束,提出了利用系统低谷负荷时的合理弃风来提高风电的整体消纳能力的理论研究方法。最后通过利用所建立的风电消纳模型,以东北某区域电网为例进行了计算分析,得到了2015年与2020年在三种不同调峰平衡方式下的风电消纳能力,以期能为东北地区的风电规划与建设工作提供参考。     

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。     

减少弃风损失的储能容量和布局优化研究

针对我国大规模风电接入地区因系统调峰能力不足引起的大量弃风问题,提出采用大容量储能电池提高系统调峰能力、减少弃风损失的储能充放电策略。基于所提出的储能恒功率充放电策略,建立储能电站容量和布点优化的数学模型,并采用遗传算法进行求解。该模型以储能电站的投资和运行成本、网络损耗、调峰不足弃风及风电送出通道阻塞弃风损失之和最小为优化目标,考虑了储能电站的峰谷电价收益、计及了风力发电的碳减排效益,并满足电网的安全运行约束。最后,利用IEEE RTS79系统进行储能布局优化分析,验证了方法的有效性。应用该方法能够为解决大规模风电并网地区的弃风问题提供技术解决方案。     

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略

大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。     

基于电力平衡的区域电网风电接纳能力研究

针对电力平衡的区域电网风电接纳能力问题,笔者根据电网调峰能力、风电同时率、系统备用容量和联络线调节率等影响因素,建立了风电接纳能力评估体系,提出了基于电力平衡的低谷时刻机组调峰裕度计算方法,即电网风电接纳能力的评估.以辽宁电网为例,依据电网电源负荷特性,分析了负荷低谷时刻风电接纳能力.结果表明,在冬季供暖期的负荷低谷时段,由于辽宁电网调峰能力制约,全网存在弃风现象,因此负荷低谷时段风电接纳能力即是全网风电接纳能力的极限。     

风电对调峰的影响及其合理利用模式研究

要解决风电消纳困难问题必须研究大规模风电接入对电力系统调峰的影响。鉴此,以概率化分析方法进行此项研究,考虑风电接入的时序生产,分析江苏电网2020年调峰能力与弃风电量以及系统运行成本的关系。结果表明,允许适度(少量)弃风可大大减少系统抽水蓄能装机需求,使系统调峰运行更加优化,减少燃煤机组的启停次数和降低系统的总体运行成本。因此,建议我国在"风电全额收购"的框架下进行政策微调,充分考虑电力系统多样性,允许根据实际情况采取适度弃风策略。     

含风电场的电力系统中考虑调峰压力平衡的机组检修规划模型

大规模风电并网给电力系统的调峰带来新的挑战,发电机组检修停运将对系统的调峰能力产生一定的影响,随着并网风电规模地加大,机组检修规划需要考虑系统的调峰能力协调问题。在含风电场的电力系统中,提出了综合考虑检修经济性、可靠性和调峰压力平衡的中长期机组检修规划模型。结合风电接入后对系统调峰的影响及不同发电机组的调峰能力,提出了含风电系统的调峰压力衡量指标,并据此研究了检修规划中的调峰压力平衡方法。根据机组的不同调峰能力和系统不同时段的调峰压力大小合理安排机组检修,均衡系统的调峰压力;在约束条件方面增加了系统的最大调峰压力约束,以保证检修安排后系统的调峰压力保持在合理水平。采用遗传算法对建立的模型进行求解。算例结果验证了该模型的有效性。     

考虑大规模风电调峰要求的系统机组检修计划

考虑风电运行特性进行发电机组检修安排对优化风电利用和保证系统运行安全意义重大。综合考虑了风电出力运行要求、负荷变化特性与机组调节特性以及机组检修特性,以系统检修成本和风电弃风量为优化目标,以系统发电可靠性和系统调峰充裕性等为约束条件,利用Benders分解法将原始模型分解为主问题(多目标整数规划)和子问题(弃风量计算、系统发电可靠性和调峰充裕性)进行分散协调,对含大规模风电的电力系统机组检修计划进行了研究。最后,利用IEEE-RTS测试系统验证了所述方法的可行性与有效性。     

风电渗透率和分散性对电压分布和无功需求的影响

通过设计不同的风电接入方案,研究不同渗透率的风电接入对系统电压分布和无功需求的影响,并在电力系统仿真软件中对改进的IEEE30节点网络进行仿真。仿真结果表明,风电的渗透率和风电场的分布对系统的的电压分布和无功需求均产生了不同程度的影响。考虑到系统的电压分布和损耗的要求,风电渗透率和其分散组合是可以优化选择的。     

考虑灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的现货电能量市场出清模型

为解决风电不确定性引起的系统爬坡能力不足、高比例风电接入时系统总运营成本偏高等问题,提出了计及改进灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的现货电能量市场出清模型。首先,分析了单台机组在出力状态、投入/退出过程中需要满足的爬坡速率约束,以及系统因净负荷波动需要满足的爬坡能力约束,提出了改进的灵活爬坡辅助服务产品。然后,以发电计划和机组状态为决策变量,构建了计及灵活爬坡辅助服务和弃风惩罚的目标函数。最后,通过两个算例从风电预测误差、风电渗透率和弃风惩罚成本等不同角度进行深入分析,验证所提出清模型的有效性。算例结果表明,所提出清模型既提高了系统运行的灵活性和经济性,又提升了高比例风电的消纳能力。     

基于电力系统暂态稳定分析的风电场穿透功率极限计算

提出了基于电力系统暂态稳定性分析的风电场穿透功率极限计算方法。计算中采用的风电场数学模型考虑了风电机组的叶片、轮毂、齿轮箱和连轴器以及异步发电机的特性。应用该方法分析计算了一含有风电场的实际电力系统的穿功率极限。并揭示了影响风电场并网运行的主要因素是频率波动。     

Incorporating forecast uncertainties into EENS for wind turbine studies

The rapid increase in wind power generation around the world has stimulated the development of applicable technologies to model the uncertainties of wind power resulting from the stochastic nature of wind and fluctuations of demand for integration of wind turbine generators (WTGs). In this paper the load and wind power forecast errors are integrated into the expected energy not served (EENS) formulation through determination of probabilities using the normal distribution approach. The effects of forecast errors and wind energy penetration in the power system are traversed. The impact of wind energy penetration on system reliability, total cost for energy and reserve procurement is then studied for a conventional power system. The results show a degradation of system reliability with significant wind energy penetration in the generation system. This work provides a useful insight into system reliability and economics for the independent system operator (ISO) to deploy energy/reserve providers when WTGs are integrated into the existing power system.     

Impact of Shaft Stiffness on Inertial Response of Fixed Speed Wind Turbines

Future power system faces several challenges,one of them is the high penetration level of intermittent wind power generation,providing small or even no inertial response and being not contributing to the frequency stability.The effect of shaft stiffness on inertial response of fixed speed wind turbines is presented.Four different drive-train models based on the multi-body system are developed.The small-signal analysis demonstrates no significant differences between models in terms of electro-mechanical eigen-values for increasing shaft stiffness.The natural resonance frequency of drive-train torsion modes shows slightly different values between damped and undamped models,but no significant differences are found in the number-mass models.Time-domain simulations show the changes in the active power contribution of a wind farm based on a fixed speed wind turbine during the system frequency disturbance.The changes in the kinetic energy during the dynamic process are calculated and their contribution to the inertia constant is small and effective.The largest contribution of the kinetic energy is provided at the beginning of the system frequency disturbance to reduce the rate of the frequency change,it is positive for the frequency stability.     

大规模风电接入的电力系统低碳经济调度

以大规模风电并网为背景,以实现有效接纳风电和低碳经济调度这两大目标为目的,在考虑到风电所具有的波动性和随机性的基础上,通过引入穿透因子,并对风电概率特性进行分析,提出一种将风电作为约束的经济调度模型。在此模型中,通过引入排放价格因子这一权重系数将原有的双目标优化问题转化为单目标优化问题,并在此基础上建立了一种兼顾经济高效和低碳环保的目标函数。本文以一个含9台常规燃煤机组和1个大型并网风电场的电力系统为例进行仿真分析,其数值结果验证了所提模型的有效性。     

Dynamic security issues in autonomous power systems with increasing wind power penetration

Technical requirements set by the network operators nowadays include various aspects, such as fault ride-through capability of wind turbines during faults, voltage-reactive power control and overall control of the wind farms as conventional power plants. Detailed models for the power system as well as for the wind farms are therefore essential for power system studies related to these issues, especially when applied to non interconnected systems with high wind power penetration. Detailed generic models for three different wind turbine technologies - Active Stall Induction Generator (ASIG), Doubly Fed Asynchronous Generator (DFAG) and Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) - are applied and issues regarding interaction with the power system are investigated. This paper provides conclusions about the dynamic security of non-interconnected power systems with high wind power penetration based on a complete model representation of the individual components of the system; three different types of conventional generators are included in the model, while the protection system is also incorporated. The load shedding following faults is finally discussed.     

Overview of wind power intermittency impacts on power systems

Although integrating a large amount of wind power is technically possible, higher integration costs might be incurred when the penetration level of this intermittent power increases. This paper reviews wind power variability and its different impacts on power systems. In addition, an up-to-date overview of wind power balancing costs is presented.     

含高渗透率风电的电力系统复合储能协调优化运行

风电的随机性、可调度性差等特点对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。为了增强系统对风电的接纳能力并提高风电利用率,文中研究采用抽水蓄能电池储能组成的复合储能在含高渗透率风电的电力系统中的协调优化运行。基于离散傅里叶变换(DFT)对风电出力进行频谱分析,将风电出力分解成短时间尺度的高频分量和长时间尺度的低频分量。利用电池储能响应速度快、容量小的特点,补偿风电高频波动部分以改善上网风电的波动性;根据抽水蓄能存储容量大的特点,参与系统调峰运行以解决接入风电后系统的调峰问题。以改进的IEEE RTS-96系统及实际风电场为例,对复合储能进行协调优化运行,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

计及风电预测误差带的调度计划渐进优化模型

随着风电并网容量的不断增大,电网消纳风电的难度不断增大。风电场出力预测存在较大误差,且误差大小随预测周期和出力水平的不同存在较大差异,需要不同的备用容量来满足系统供电和负荷的平衡。针对上述问题,提出了计及风电预测误差的日前和日内调度计划渐进优化模型。该模型将风电出力和误差带的预测纳入调度计划的执行过程中,并根据最新的预...