基于CVaR的风电场群外送输电容量及储能优化配置研究

风电的大规模开发利用有助于缓解能源紧缺问题,然而,风电出力的波动性大并且其能量密度低,在进行风电外送的出线容量规划时,必须考虑风电功率整体波动特性的影响。本文以平抑风电功率为目标,基于低通滤波原理,并利用储能配置平抑风电功率输出,在一定置信水平下,基于CVaR对风电场群外送输电容量和储能功率及容量配置进行优化。通过算例表明,本文所提出的模型不仅可以降低外送输电容量上的投资,并且决策者可依据弃风电量和惩罚电量的大小选取合理的置信水平,而对外送输电容量和储能功率及容量进行优化配置。     

风火打捆外送几个关键技术的研究进展

运用风火打捆外送方式,提高大规模风电的远距离输送能力是解决我国能源逆向分布问题的一个重要手段。讨论风火打捆外送几个关键技术的研究进展。首先分析风火打捆外送不同运行方式下的最优风火电容量配置,其次总结目前关于风火打捆外送输电容量规划方法,再次归纳目前对风火打捆系统稳定性的研究现状,然后对风火打捆系统调度控制策略研究现状进行总结,最后对风电火电打捆外送系统未来所要研究的问题提出展望。     

风电火电打捆送出时的输电容量优化方法

风电火电打捆送出是实现大容量风电远距离送出的一种比较经济可行的方法。针对现有的可再生能源政策以及火电机组的实际运行特性,提出了风电优先同时考虑火电机组最小技术出力的风电火电打捆送出策略。利用风电场群出力持续曲线来描述风电场群的年出力特性,基于此曲线以及风电火电送出策略给出了确定输电容量下的风电与火电年实际可送出电量以及阻塞电量的计算方法。在综合考虑由于阻塞电量导致的损失,打捆送出时对火电的不利影响以及输电线路建设成本的基础上,给出了输电容量的优化方法。算例分析表明该算法可以在优化输电成本的同时,最大程度地     

剩余无功电量最小的变电站无功补偿优化配置

针对35～220 kV已投运变电站无功补偿容量和分组优化问题，提出剩余无功电量最小的变电站无功补偿优化配置方法。首先，对现有变电站无功补偿装置配置方法和无功功率运行特性进行分析；其次，建立剩余无功电量最小的无功补偿优化配置模型，从无功不倒送、电压波动限值、控制策略要求3个方面提出优化模型约束条件，采用改进粒子群算法对优化模型进行求解，得到电容器组补偿容量和单组容量；最后，以某已投运变电站为例，验证优化模型的适用性和有效性。     

改善受端电网调峰裕度的特高压直流外送风火协调调度

本地消纳能力不足是导致国内"三北"等风电资源丰富地区严重弃风的主要原因之一,通过特高压直流输电通道实现风火联合外送,是大规模风电跨区消纳的有效途径。直流通道采用传统定功率运行方式,未充分考虑受端电网的负荷特性,直流外送风火电源仍有较大调峰潜力。文中在大风电场群出力特性分析的基础上,提出基于风电出力爬坡量累积曲线的最小配套火电容量的确定方法,并建立了综合考虑风电消纳和受端电网负荷变化的风火直流外送调度模型。利用CPLEX软件求解模型,并对所提方法进行仿真验证。结果表明,相对于传统调度模式,所提方法更能发挥特高压直流外送风火电源的调峰潜力,受端电网等效剩余负荷峰谷差、均方差显著减小,有效改善了受端电网的调峰裕度。     

特高压交流通道风火联合送电问题研究

风电的大规模发展需要解决市场消纳和送出通道问题。我国大型煤电基地大多为风资源丰富地区,如何借助特高压输电通道,在输送火电的同时搭配一定风电比例送出,对于我国可再生能源发展规划目标的落实和远距离输电通道资源的充分利用都是很有意义的。以锡林郭勒盟(简称锡盟)至南京特高压交流输电通道为例,论述利用特高压交流外送通道打捆输送风电火电的主要原则,分析影响风火联合送电的关键因素,提出风火打捆合适容量的理论计算方法,并通过算例给出锡盟煤电基地外送的风火装机容量和经济性分析。可为今后开展风电送出研究提供重要借鉴,对锡盟煤电基地的风电发展提供决策支持。     

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流（UHVDC）风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉-湖南±800 kV特高压直流输电工程为例,给出了酒泉-湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。     

酒泉直流送端风火打捆研究

酒泉至湖南±800 kV特高压直流实现风电与火电打捆外送电力8 000 MW。为得到直流风火打捆的比例,通过分析直流送端风火打捆的必要性,结合甘肃实际风电出力特性对直流配套的风电一火电一直流理论输送容量进行计算,比较不同配套火电规模下火电及直流利用小时数、弃风电量以及直流送电曲线,最后给出合理的酒泉直流风火打捆比例及合适的配套火电规模范围。     

新能源大基地风光储容量协调优化配置

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出了基于新能源外送可靠性的容量配置方法。基于需求侧的负荷曲线,提出了一种聚类方法来优化直流通道的计划传输功率;基于直流计划功率,提出了衡量新能源外送可靠性的送电置信概率指标;基于送电置信概率等约束,构建了风光储容量优化配置的基本规划模型。为了进一步保证在不同的场景下新能源能可靠外送,在基本规划模型的基础上加入场景分布不确定性,提出了风光储容量配置的分布鲁棒规划模型。考虑到分布鲁棒约束包含整数变量,提出了一种迭代算法用于该分布鲁棒规划模型的求解。实际算例验证了所提方法的有效性。     

计及可用输电能力的风电并网系统中STATCOM的双层优化配置

针对静止同步补偿器最佳安装位置与容量问题,建立了风电并网系统中计及可用输电能力、静态电压稳定性与投资成本的静止同步补偿器双层优化配置模型。基于后向削减法对风电出力进行场景划分,上层为多目标优化配置层,下层为最优潮流计算层;通过对多目标灰狼算法添加混沌初始化,引入粒子群算法中的速度计算方式等提出基于网格法的多目标灰狼粒子群算法以求解多目标优化问题。在IEEE 30节点上对建立模型进行计算,验证了所提模型的可行性和算法改进的有效性。     

基于差分进化粒子群神经网络的用户侧储能容量优化配置

为提高用户侧储能系统的经济性及使用寿命,提出一种基于差分进化-粒子群BP神经网络的储能优化配置算法.以提高系统可靠性和降低系统投资成本为目标,以储能电池充放电功率限制以及系统最大装机容量等为约束条件,搭建了用户侧储能容量优化配置模型.提出的差分进化和粒子群的混合算法,保留粒子群算法早期收敛速度快的优点,加入差分进化算法...     

考虑风电协议外送的调峰型电采暖虚拟电厂优化配置方法

针对风电外送型区域电网调峰需求,提出考虑风电协议外送的调峰型虚拟电厂电采暖优化配置方法。首先,分析风电协议外送型电网系统结构及互动消纳机理。针对蓄热式电采暖用能特性,量化推导蓄热式电采暖可调节特性,建立蓄热式电采暖需求响应模型。然后,联合火电机组与VPP协同调峰策略,建立以区域电网协议风电外送经济性最优为目标的虚拟电厂电采暖容量优化配置模型。选取黑龙江某区域电网进行了算例分析,结果表明所提方法正确有效。     

大规模风电经直流外送的区域输电能力计算

大型风电基地风电消纳的可行方案是跨区域直接送至负荷中心进行消化,由此产生大规模风电远距离输电的问题,进而对区域间最大输电能力（Total Transfer Capability, TTC）的计算提出新需求。针对大规模风电经直流外送的区域输电能力计算,结合风火打捆直流外送方式,建立了风电经直流外送的区域间TTC计算模型,并采用交直流交替迭代连续潮流算法进行求解。采用改进的IEEE 39节点系统进行测试,对大规模风电经交、直流2种外送方式下的TTC进行对比计算,并讨论了不同风电场出力情况及风火打捆比例对TTC的影响。结果表明：在既定网架结构下,需要协调考虑风火打捆比例和线路容量,在尽可能多地接纳风电的同时,使系统获得最大输电能力。     

考虑热载荷能力的风火打捆外送线路导线截面优化

风火打捆外送能平抑风电的波动,提高线路的利用率,是大规模消纳风电的重要途径,所以风火打捆外送线路的选择至关重要,而外送线路可输送的容量又与其截面积和环境温度有关。考虑线路热载荷能力(即环境温度)影响,提出了风火打捆外送线路截面积优化的方法,该方法综合考虑了风电及火电外送的收入、外送线路的投资和火电煤耗成本对外送电收益的影响。算例表明该方法与不考虑热载荷能力的方法相比,能节约外送线路的投资,增加收益。     

基于遗传算法的风电混合储能容量优化配置

为了降低独立风力发电系统中储能装置的生命周期费用,建立以风力发电系统中储能装置的生命周期费用最小值为优化的目标函数、负荷缺电率等指标为约束条件的模型,结合蓄电池和超级电容器储能特性,利用风电和负荷48 h的发用电数据,研究包含蓄电池和超级电容器的储能系统能量管理策略。提出了一种基于改进粒子群算法的储能容量生命周期费用优化配置方法,算例分析证明该算法具有有效性和实用性,优化后的系统很大程度上节省了经济成本。     

基于改进粒子群算法的储能调峰容量优化配置研究

配置储能系统是减少机组调峰负担、增加清洁能源接纳空间、降低新能源大规模并网给电网带来的压力的有效手段。首先，在分析储能调峰机理的基础上，综合考量储能调峰相关收益及成本，提出储能调峰的日效益模型及日成本模型；其次，以储能调峰日净收益最大为目标，综合考虑储能荷电状态约束、调峰后峰谷率、容量平衡等多种约束条件，提出考虑储能调峰效果的容量优化配置模型；然后，基于线性递减的惯性权重和异步学习的学习因子对标准粒子群优化算法进行改进，提出改进的粒子群算法，对储能容量进行优化配置；最后，综合考虑不同电池储能系统、不同季节典型日负荷间的差异，对某工业园区储能调峰容量进行优化配置，验证了所提模型和改进粒子群算法的有效性。算例结果表明，采用改进粒子群算法可以更快更好地得到优化结果。     

计及汇聚特性的光伏电站群集中外送输电容量优化配置方法

由于光伏发电功率的波动性、间歇性等特点,按光伏电站群总装机容量来规划其外送输电容量,很可能造成输电容量的过度配置,必须充分考虑光伏功率整体波动性的影响。基于光伏电站实测功率数据对光伏功率汇聚特性进行了分析,构建了计及天气变化、汇聚特性等因素的光伏电站群等值功率模型,并在此基础上提出一种光伏电站群外送输电容量的优化配置方法。该方法以光伏电站群外送输电工程综合收益最大化为目标,包含了输电收益、输电线路建设成本及可能由于阻塞造成的"弃光损失"等因素。算例结果表明,与按装机容量等额配置外送输电容量的全容量法相比,所提方法可显著提高输电线路利用率及输电工程综合收益。     

基于LCC的风电场群功率输出容量优化方法研究

风电出力的随机性和间歇性等特点,影响了电力系统的可靠性和经济性,因此研究风电功率外送输电容量优化方法,制定规划方案,提高风电输送能力,推进风电外送输电工程的建设以满足大规模风电的外送需求非常必要。首先研究了含风电场群的输电网规划模型方法,然后引入了全寿命周期成本理论,分析了风电场群功率外送输出容量的优化问题、含风电场群的输电网规划与经济性的评价和风电场与输电网规划相协调的规划模型方法。以全寿命周期成本最小为目标提出规划方案,促进含风电场群的输电网优化规划的合理布局。在考虑资金时间价值的基础上,通过对实例分析,验证了所提优化方法具有理论价值和现实意义。     

考虑负荷不确定性条件下的多能发电系统功率预测研究

风力发电和光伏发电的出力不稳定特性给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。基于风、光、水、火、储在不同时间尺度上的互补性特点,以实现系统经济性最优、系统可靠性最好和风光发电量最大为目标,综合考虑系统功率平衡及限制能量浪费等约束条件下,建立了风、光、水、火、储容量优化配置模型。提出了一种高效的子目标函数归一化方法,以实现多目标优化对单目标优化的转化,并利用粒子群算法求解相应的目标函数。最后,实例验证了提出的多能互补系统容量优化配置方法的有效性。此外,还分析了风电、光伏发电功率及负荷需求功率不确定性波动对优化配置结果的影响,验证了所提方法的鲁棒性。     

基于混沌量子粒子群算法的含风电场电力系统实时调度

分析了大规模风电给电力系统实时调度所带来的若干问题,依据节能减排原则,以消纳风电最大化和火电机组一次能源消耗最小化为双重目标,建立了含大规模风电的实时调度模型。在量子粒子群算法基础上加入混沌初始化和混沌扰动,形成混沌量子粒子群优化算法。基于修改的IEEE-118节点系统进行仿真计算,结果表明：建立的模型能在最大程度消纳风电的前提下,最大限度地减少一次能源消耗,达到节能减排的目的;采用的算法计算速度快、收敛性能好,满足实时性的要求。