考虑风电减载调频的高比例风电电力系统优化调度方法

受制于同步发电机组调频容量和调频速度的限制,风速波动使得高比例风电系统的频率稳定问题日趋严峻.变速风电机组(variable speed wind turbine,VSWT)通过提前减载参与电网调频是解决风电随机性影响的有效方法.VSWT的减载率是影响电力系统安全性和经济性的关键,但受电网调频容量、需求以及风速、机组安...     

含高比例风电系统随机备用调度研究

高比例风电并网对电力系统备用容量调节能力提出极大的挑战。为弥补风电场计划出力与实际出力之间的偏差,电力调度须额外预留上、下旋转备用容量。利用随机机会约束优化理论,计及违反安全约束风险,提出了一种考虑风电出力不确定性与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组出力特性的日前随机备用调度模型。首先,基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chains Monte Carlo,MCMC)法生成风电出力场景,并利用违反机会约束的概率及置信参数自动确定所需生成场景数量。其次,全面考虑了AGC机组备用出力特性及运行约束,并将备用成本纳入目标函数,可同时得到常规机组最优出力计划与AGC机组备用容量的最优分配系数。最后,将所构造的随机备用调度模型等效为半定规划(semidefiniteprogramming,SDP)问题进行直接求解。通过IEEE 30节点系统进行算例分析,验证了所构造的随机备用调度模型的有效性。     

基于抽水蓄能的含高比例风电农业配电网优化调度

对于含高比例风电的并网型农业配电网,如何在满足农业用电负荷和灌溉用水负荷的基础上,优化调度各类设备以应对不确定性风险及平抑随机波动性等具有重要的研究意义。通过构建评估风电不确定性的功率不足期望指标,提出一种基于抽水蓄能的水-电耦合农业配电网风险规避优化调度方法,提高农村地区电能分配与使用效率,实现农业配电网安全稳定运行。利用进化捕食策略算法对含复杂等式约束与不等式约束的水-电耦合农业配电网优化模型进行仿真计算,结果表明所提出的方法能够有效地规避不确定性风险,提高风电的利用效率,平滑系统净负荷曲线。     

高比例风电接入系统光热发电-火电旋转备用优化方法

随着风电等波动性新能源发电逐渐增加,高比例风电接入电网备用不足问题自益凸显。与此同时,新兴的光热发电具有可时移、可调节特性,能有效承担系统的备用需求,但光热发电受储热与光资源的强相关性约束,备用能力受限。如何利用有限的光热发电与火电进行联合备用优化,满足高比例风电系统备用需求,成为当前亟待研究的问题。首先该文分析了高比例风电接入系统旋转备用对风电消纳的影响;其次,对光热-火电联合提供旋转备用的可行性进行了分析,针对光热储热约束,提出采用电加热设备提高光热电站备用能力;然后,基于电加热设备电转热特性,建立了含电加热光热电站用电及发电调峰备用模型,基于此,建立光热发电-火电旋转备用优化模型;最后,通过改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,证明该文所提方法的有效性。     

计及动态管存的电—气互联系统优化调度与高比例风电消纳

面向高比例风电接入下电—气互联系统(IEGS)的日前优化调度问题,首先提出了风电并网功率比例因子,将其作为控制变量引入风电的随机性模型中,使风电建模可反映风电不确定程度与并网功率的相关性。其次,基于天然气传输的动态管存模型及流量平衡方程,推导了动态管存特性在应对天然气负荷波动时所呈现的缓冲特性机理。进一步地,以IEGS外购能源费用最小为目标,计及动态管存特性,同时引入极限场景的优化方法,建立了含高比例风电的IEGS日前经济调度模型,并对模型进行线性化求解。最后,构建仿真系统,验证了动态管存特性对风电不确定性功率的缓解作用,可有效提升系统运行的灵活性。同时,得出电转气(P2G)设备的应用有利于提升风电消纳能力的结论,但该能力受到风电不确定程度的制约。     

考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度

在含高比例风电的新型电力系统中,针对由于缺乏灵活性调节激励机制造成的灵活性资源调节积极性不高、风电波动性平衡困难的问题,该文提出一种考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度方法。首先,计及风电波动性与负荷波动性的时空耦合特性,定义了风电波动性评价指标,并以此为基础提出了风电灵活性调节需求量化方法;然后,考虑各灵活性资源主体决策的差异性和趋利性,提出了基于主从博弈的灵活性供需均衡分析方法,以各主体利益最大化为目标建立灵活性资源供需博弈优化模型;最后,通过仿真案例验证了所提方法可以有效提高源-荷-储多方灵活性资源参与调节的积极性,并促进高比例风电的上网消纳。     

高比例水电系统的网省联合实时优化调度方法及应用

中国云南电网是一个典型的高比例清洁能源大规模直流送出系统,在汛期和枯期都存在调峰调频能力不足的问题,而调峰调频深度耦合的运行方式使其日内调控更加困难.为此,以最大化清洁能源消纳为目标,提出了南网总调和云南中调网省联合实时优化调度的方法.根据流域来水情况及电网断面约束,通过日前预安排,形成流域正负梯队电厂;日内根据系统实...     

高风电渗透率下的独立型微网优化调度方法

该文针对包含柴油发电机、风机和电池储能系统的独立型微网,以运行成本最小为优化目标,建立了考虑系统网架结构特征的优化调度模型。选取风功率削减因数、发电机节点电压、电池充放电功率以及功率变换器PCS(power conversion system)的无功补偿功率作为优化变量,利用考虑潮流的遗传算法对模型进行求解。该模型不仅为包含网架结构的独立型微网优化调度提供了方法,同时还分析了不同的储能容量和储能接入位置对微网经济运行成本、系统网损和风电渗透率的影响。通过一个实际的独立型微网算例,对文中所提的模型及方法进行了验证。     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

含风电系统的无功优化调度

针对恒速恒频和变速恒频两类控制模式对风电机组分别进行建模,以系统有功网损最小为目标,以常规发电机和恒电压控制模型风机的无功出力、变压器抽头位置和投入的电容电抗组数为控制变量,建立了含风电系统的无功优化模型。采用原对偶内点算法进行求解,对于模型中的离散变量,提出了优化归整轮流迭代的方法来进行处理。对海南电网汛小方式的算例分析表明,该无功优化模型和方法可以明显地降低系统网损和系统运行成本。     

高比例风电系统的爬坡备用需求评估

在极端天气情况下,风电功率会在短时间尺度内发生大幅度的变化,出现风电功率高风险爬坡事件,严重威胁电力系统的安全稳定运行。开展爬坡备用的需求评估,有助于减小风电出力波动和预测误差对电网运行带来的不利影响。为保障高比例风电系统的备用充裕度,提出一种基于门控循环单元和非参数核密度估计法的组合区间爬坡备用需求预测方法。首先,将风电功率实际数据和日前预测数据构建成多变量时间序列,基于门控循环单元（gate recurrent unit,GRU）模型提高预测结果的准确度。进而,采用非参数核密度估计方法对风电功率预测误差进行置信区间估计,得出给定置信区间下的风电功率预测区间。最后,根据区间预测结果,预测爬坡事件并提取爬坡特征量,建立爬坡备用需求评估模型,评估得出爬坡备用容量需求。基于西北某省级电网的数据开展了算例测试,验证了所提方法的有效性。     

高比例风电接入的电力系统灵活性评估与优化

针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。     

应用于高风电渗透率电网的风电调度实时控制方法与实现

为适应风电的快速波动,提出一种快速的风电实时控制方法,适用于高风电渗透率的电网。该方法根据自动发电控制机组的向下转旋备用、联络线功率调整偏差,在线计算电网可消纳风电裕度。然后,结合风电考核打分和网络安全约束,依据不同场景分别进行以消除断面越限为目标的校正控制、以消纳最大风电并兼顾公平调度为目标的最小弃风控制以及系统安全裕度充足下的风电自由发控制。基于所提出的方法,开发了相应系统并在某省级电网投运。测试系统的仿真和实际系统的实际运行结果证明了该方法的有效性。     

考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型

为了有效解决高比例风电难以完全就地消纳的问题,从发电侧和电网侧两方面入手,提出了一种考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型。首先,在发电侧引入储能技术,建模过程中考虑了储能系统的投资成本和运行成本,给出了储能系统的充放电控制策略。然后在电网侧,采用鲁棒优化的方法描述风电出力的不确定性,并对风电采取区域内消纳和通过高压直流通道跨区域外送两种消纳方式,基于同步型交替方向乘子法对含高比例风电的互联电力系统进行分散式优化调度。最后,通过算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提模型可以实现风电的跨区域消纳,以达到互联电力系统最优调度的目的。     

考虑风光不确定性的高比例可再生能源电网短期联合优化调度方法

随着风电、光伏的规模化并网,如何考虑其出力不确定性和难预测性,制定出更为可靠的水电发电计划是水电主导的高比例可再生能源电网亟需解决的关键难题。该文基于随机规划理论,以系统剩余负荷方差的期望值最小为目标,构建随机期望值调峰模型,实现水风光短期联合调度。为表征新能源出力不确定性,提出一种耦合分位点回归理论和降维聚类技术的新能源组合出力场景集生成方法,利用历史统计信息将新能源出力由确定性预测序列转化为出力场景集。最后,利用商业求解器LINGO 18.0求解模型。依据云南电网主要大中型水电站群、全网风电和光伏,开展模型应用测试。与确定性调峰调度模型对比表明,随机期望值模型制定的水电发电计划更加可靠,鲁棒性更高,有利于应对新能源出力不确定性。     

含高比例风电的虚拟电厂多类型备用协调优化

虚拟电厂聚合多样化的分布式资源以促进可再生能源发电的消纳,将成为高比例可再生能源情景下电力系统的一类重要结构形态。为了提高虚拟电厂接纳可再生能源发电的能力,该文根据虚拟电厂的组成单元特征构建虚拟电厂源–荷–储多元备用容量体系,提出一种备用风险决策方法。利用条件风险价值(conditional value-at-risk,CVa R)度量风电出力不确定性为虚拟电厂带来的风险损失,基于成本效益分析建立考虑CVa R的多类型分布式资源的发电容量与备用容量协调优化模型。基于算例分析证明所提方法和模型的合理性与有效性。     

计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

高比例风电接入下次同步振荡监测系统次同步相量监测装置多阶段优化配置方法

随着风电等新能源大规模接入,未来次同步振荡问题将更为突出,亟需建立新型次同步振荡监测系统。中国学者已针对次同步振荡监测装置——次同步相量监测装置(subsynchronous phasor measurement unit, SPMU)开展了相关研究。在此基础上,如何经济高效地制定SPMU配置方案成为了构建次同步振荡监测系统的首要问题。基于风电机组频率耦合阻抗模型提出计及评价指标之间重要程度差异、振荡工况发生概率的监测关键度评价体系;考虑到SPMU实际安装配置中常存在多阶段安装的情况,建立计及节点监测关键度的SPMU多阶段优化配置模型;最后利用整数线性规划求解多阶段优化配置方案。采用美国得克萨斯州ERCOT系统、改进的New England 39节点系统,验证了所提指标及算法的准确性和经济性。