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。     

考虑调峰特性的电网风电接入能力分析

提出了一种计及风电调峰特性的电网接纳风电能力分析方法。基于机会约束规划理论,在考虑风电场风速随机性的同时,计及不同季节的风电出力和负荷分布情况,以小时为时间尺度,将风电的调峰特性引入风电并网准入功率极限模型。最后以IEEE 30节点系统为例,采用基于蒙特卡洛模拟的粒子群优化算法进行模型求解,分析了调峰特性对风电穿透功率极限的影响,在此基础上对其他影响因素包括风机类型和参数、风电场平均风速、约束条件不同置信水平等进行了分析。算例结果验证了上述模型和方法的实用性和有效性。     

满足调峰约束的可接纳风电容量计算

系统调峰能力影响着系统对风电出力的接纳程度,论文以风电场对系统调峰能力的影响为目的,分析了风电运行特性对系统调峰的影响,并以调峰为约束,提出了基于系统调峰容量和调峰速度约束的风电装机最优容量规划计算方法.该方法以风电运行净收益最大为目标,建立了风电装机容量规划模型,并根据系统调峰约束,结合各不同来风概率状态对应的风电机组发电特性,提出了迭代求解的规划算法并进行了实例分析.最后,论文依据负荷的几种变化趋势对算例结果进行了比较分析,指出负荷的变化会影响风电场最优装机容量,而低谷负荷的变化对风电场最优装机的影响更加显著.     

考虑风速相关性的风电穿透功率极限的改进计算

为全面分析多风电场风速相关性对风电穿透功率极限的影响,提出了一种考虑风速相关性和电网多种约束条件的风电穿透功率极限的改进计算方法。该方法采用基于拉丁超立方采样的随机模拟技术对具有相关性的多个风电场风速进行模拟,并应用基于机会约束规划理论的最优概率潮流方法,在满足包含常规机组爬坡能力约束等系统多种约束的前提下,以系统接纳风电总装机容量最大化为目标,计算风电穿透功率极限。以IEEE-30节点系统为仿真算例,采用遗传算法对该模型进行求解,验证了上述方法的有效性。仿真结果表明,通过增加爬坡能力约束能更好地反映风速相关程度对风电接入能力的影响,从而得到更符合实际的风电穿透功率极限。     

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。     

风电功率弃风数据特征识别方法研究

在风力发电过程中,由于负荷需求量的不同,存在对风力发电量的限制,弃风现象普遍存在。弃风数据的存在会对风电功率预测和风电场等值模型的建立产生较大影响,因此对弃风数据的剔除非常关键。对此,分析了正常运行数据的特征和弃风数据的特点,在风电机组的标准风速-功率传变特性（功率曲线）的基础上,依据正态分布的均值和标准差提出了粘滞区间的概念,并基于此建立了对弃风数据进行辨别与剔除的方法。以东北某风电场的实测数据为例,对含有弃风的数据进行剔除,验证了所提方法的有效性。     

风电场相关性对节点电价影响的仿真研究

针对如何模拟不同风电场的相关性问题,提出一种基于Nataf逆变换技术实现建立不同风电场之间具有相关性的风速分布样本空间.在仿真过程中考虑风速的不确定性,将每个风电场出力视为一负的随机负荷,并考虑风电场采用不同的位置和装机容量,不同风电场的相关性用方差-协方差矩阵描述,建立最优潮流模型求解节点实时电价.最后将风电场接入IEEE-30节点系统应用蒙特卡罗仿真计算,定量研究随着风电场之间相关性的增强,节点实时电价的波动情况.     

区间不确定集鲁棒优化的含风电系统无功电压控制

针对风力发电需要吸收电网大量无功而影响系统无功分布和电压水平的问题,研究在满足系统运行约束的条件下,考虑接入风电场节点无功功率与风电场出口无功、风电场补偿容量关系,以网损最小、提高系统节点电压水平为目标函数。首次引入鲁棒优化方法,视风速为随机变量,以区间不确定集表示风速的不确定性,运用对偶定理将模型转化为确定性的线性规划问题并进行求解,建立了含风电场的电力系统电压无功控制模型,并求得全局最优解。以风电场接入IEEE30节点系统进行仿真计算,并对风速波动下的情况进行比较分析,随机的风速被有效量化,网损减少,电压水平提高,验证了该方法的有效性及其工程实用性。     

风电弃风电量的计算方法与模型

在深入分析影响风电弃风因素的基础上,从调度运行层面上提出了基于逐小时电力平衡的计算方法。综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力平衡、以及输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了弃风电量的计算模型。以我国某风电大省为实际算例,计算2011年该省在接入不同风电容量下的弃风电量比例,验证了文中提出的计算方法和模型的优越性。     

含风电场的电力系统动态优化潮流

为了体现风电的环境价值,建立电力市场环境下大规模异步风电并网电力系统动态最优潮流模型。首先计算风电场功率输出期望值,在此基础上,引入基于风电场极限穿透功率的风电弃风运行惩罚成本(WAOPC)以处理弃风行为;然后考虑火电机组的排污特性,并用名义环境补偿成本(NECC)来量化火电环境成本;最后引入风电备用成本(RCCC)来处理随着系统风电穿透水平增加而引起的系统二次备用上升。仿真表明,所建立的模型既考虑了电能生产所产生的环境污染和资源消耗等外部成本,同时也计及了因弃风行为造成的风电损失,合理地反映了以风电能源形式的电能价值。     

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析

风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。     

风电功率外送输电容量规划的经济性研究

随着风电规模的不断增加,受既有电网传输容量的限制,将导致大面积弃风,解决这一问题的有效途径是建设风电功率外送通道。因此,对于风电功率外送输电容量的规划是一项重要的研究课题。通过构建输电工程的经济效益评估模型,提出了基于风电功率分布特性与输电工程经济性的风电功率外送输电容量的规划方法。最后,以某区域实际电网系统为例,对所提出的方法进行验证,在减少输电工程投资成本的同时可以有效地增加输电工程的经济收益。     

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。     

风蓄联合系统的抽水蓄能容量优化

为了提高风蓄联合系统内风电场运行的经济性,有必要对抽水蓄能进行容量优化。首先计及风电特性给出了风蓄联合运行策略,以减小风电随机性对电网稳定性的影响;其次,给出了计算风电并网功率的数学模型,可作为调度员拟定发电计划的依据;以联合系统的安装和运行维护总成本最低为目标,结合机会约束规划理论建立了抽水蓄能容量优化模型,并采用混沌粒子群优化算法进行求解。算例分析表明了该方法的合理性。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

考虑风险约束的高载能负荷-风电协调调度方法

由于可离散调节的高载能负荷不适用于在短时内连续调节的特点和风电出力的不确定性,高载能负荷参与消纳风电时,会导致负荷用电与风电出力不匹配的问题。针对该问题,提出一种计及负荷方风险约束的高载能负荷-风电协调调度方法。首先,基于风电可接纳区间的概念和风电场出力概率密度分布,建立电网对风电的接纳能力的模型。接着,根据电网接纳能力外的弃风情况,构建了与高载能负荷用电计划增量和风电弃风量相关联的风险约束,使负荷方能够在一定程度上规避由于风电不足导致的负荷增量与风电新增发电量不匹配的风险。然后,基于高载能负荷调节对风电可接纳区间的影响,建立了以风电消纳为目标的鲁棒机组组合模型,保证线路容量约束的满足。最后,在IEEE RTS-79系统中对所提方法进行了验证,并分析了高载能负荷侧的保守程度对协调调度的影响。     

电力系统弃风指标和弃风序列建模研究

随着弃风电量的快速增加,弃风问题已经引起社会的广泛关注。提出了电力系统弃风序列评价指标：弃风时段分布,弃风持续时间以及弃风持续电量。提出了一种基于时序生产模拟的弃风序列建模方法,该方法通过建立新能源消纳最大的时序生产模型,计算得到弃风序列。通过实际弃风序列和仿真弃风序列特性的对比,验证了基于时序生产模拟的弃风序列建模方法的有效性;同时模拟结果显示,高比例风电接入背景下,长弃风持续时间下的弃风电量占比大幅提高,弃风问题更加突出。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法

合理优化风/光/储容量配比是实现大规模区域电网新能源高效利用的基础.提出一种基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法.首先,考虑了新能源与储能的运行特性、装机容量、新能源弃电率、新能源发电量占比等约束条件,建立以全网新能源发电量最大为目标的多区域风/光装机容量优化模型,并通过引入系统负荷匹配偏差约束来保证系统...     

风电场功率分配算法

在风电出力受限时,调度需要考虑多个风电场出力叠加所带来的平滑效应,优化功率分配。根据风电场是否具备风电功率预测系统建立了5种不同的风电场功率分配算法模型,以单个区域中的多个风电场的未来1 h功率预测数据来计算5种算法下所有风电场的总出力及相应的损失电量。结果表明,考虑预测的算法所得到的风电场出力情况与风力发电限值最为接近,且损失电量最少,明显优于不考虑预测条件下的算法。通过研究这5种算法也为风力发电的调度提供优化方案。