数据驱动的区域电网新能源消纳受阻因素智能辨识方法

在构建新型电力系统背景下,我国新能源装机容量不断增长,新能源消纳问题愈加严峻。基于机器学习技术,提出一种区域电网新能源消纳受阻关键因素的智能辨识方法。首先基于实际量测数据与工程经验确定受阻因素的集合;然后基于神经网络挖掘受阻因素与新能源受阻量之间的函数关系,进而利用BP-MIV算法计算各个受阻因素对新能源受阻量的贡献度,以此确定导致新能源受阻的关键因素;最后,基于西北某省级电网实际运行数据进行案例分析,结果表明所提方法支持以数据驱动的方式定量分析影响新能源消纳的关键因素。     

基于源网荷互动的分布式能源消纳方法

分布式能源发电的不确定性给电网公司消纳新能源带来了极大的挑战,电力物联网全域感知技术为分布式能源消纳提供了有效的数据支撑,故提出了一种基于源网荷互动的分布式能源消纳方法,构建了分布式能源总功率预测方法,采用自回归移动平均算法对新能源发电功率进行预测,并建立分布式能源发电波动影响因子,分析新能源发电波动对电网带来的影响。根据源网荷的互动情况,采用离群点自趋优算法,实现新能源机组有功功率精准控制,有效推动分布式能源的消纳。仿真验证表明:采用离群点自趋优的新能源机组控制算法能根据电网运行情况,自动调控分布式能源、电网资源,实现分布式能源最大化消纳,有效提高了园区分布式能源的经济运行水平。     

基于时序生产模拟的新能源消纳能力分析

基于风电和光伏发电发展规划,建立新能源发电并网仿真模型和生产模拟仿真模型,构造仿真基础数据,分析新能源发电接入影响和新能源发电接纳能力。以某省级电网为例,基于历史运行数据,模拟并预测2020年规划的风电和光伏发电接入后全年消纳情况,包括风光发电量、限电量,常规电源的发电量和利用小时数等结果。并提出提高新能源消纳能力的措施和建议。     

计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型

为简化现有直流线路运行等效模型,精细化地对新能源跨区消纳进行仿真,构建了直流线路输送功率增量模型。为应对两区域新能源预测不确定性对新能源跨区消纳的影响,利用基于场景分析的随机优化模型和多时间尺度滚动优化思想建立了计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型。利用自回归滑动平均模型、场景缩减技术和场景组合构建描述两区域新能源日前预测不确定性的场景集,建立日前随机优化模型,求取统计意义上新能源弃电最小的两区域机组启停计划和直流线路输送计划;基于新能源日内预测数据,建立日内调整模型滚动优化两区域机组发电计划和直流线路调整计划。最后,通过某省实际数据改建的跨区域系统算例,验证了所建模型的有效性。     

计及新能源消纳的地区电网无功电压优化控制策略

新能源高比例接入电网导致的电压质量下降，是制约新能源消纳能力的重要因素。为此，提出一种基于新能源最大消纳能力的无功电压优化控制方法。利用新能源发电预测数据评估最大发电能力，建立无功电压优化模型并求解各节点的电压控制目标，进行超前决策控制。根据地区电网的拓扑特征和运行特性，设计动态分区、策略预判、告警闭锁等相关功能，提升控制方法的安全性和稳定性。对实际算例的仿真分析结果表明，该方法对无功电压支撑具有良好效果，可有效促进地区电网的新能源消纳。     

基于多状态概率模型的新能源消纳能力分析

新能源发电装机规模日益增加,客观评价电网消纳新能源的能力是提高新能源渗透率又保证系统安全稳定运行的重要条件。本文基于新能源联合出力多状态概率模型,考虑系统调峰容量约束,利用新能源装机规模、损失电量及消纳电量在无约束情况下新能源理论可发电量中的占比等指标来综合评估电网的新能源消纳能力,进而提出一种基于多状态概率模型的新能源消纳能力分析方法。对某省2020水平年规划电网新能源消纳能力进行了实例分析,统计历史年新能源出力概率分布,并依据该统计结果求取了风电、光伏联合出力概率分布,利用该省电源、负荷等规划数据测算了系统剩余调峰容量,进而评估了新能源消纳能力,分析了状态数选择对分析结果的影响,验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于统计学特征的新能源消纳平衡模型及灵敏度分析

在碳达峰、碳中和背景下,新能源将快速发展,掌握消纳机理、量化消纳措施以及科学制定消纳目标,关系到新能源的健康发展和高效利用。研究含高占比新能源电力系统的平衡机理,从新能源统计学规律中提炼出消纳曲线,进而推导出新能源利用率和新能源发电占比的解析式;分析新能源利用率、新能源发电占比对电网备用率、负荷率、常规电源调峰率、新能源资源系数、新能源穿透率的灵敏度,揭示消纳措施对消纳目标的作用机理和规律;基于统计学规律建立新能源消纳的测算模型和回算模型。基于西北电网实际运行数据进行量化分析,结果表明,所提模型和方法可以揭示新能源消纳的规律,为新能源装机规划、消纳措施量化、消纳效果评价提供理论依据和工程指导。     

兼顾区域自律和消纳品质的配电网新能源消纳能力分析方法

为降低新能源发电随机不确定性导致配电网对主电网的强烈功率扰动,提高电力系统新能源多层次有序消纳能力,提出新能源配电网利用可控资源实施区内自律管控的输配协调消纳策略,研究在配电网资源给定条件下满足区域自律特性和消纳品质的新能源合理消纳能力分析方法。首先,阐述配电网自律运行实施策略,提出描述自律运行能力的性能指标;构建配电网新能源消纳容量优化配置模型,建立基于储能、柔性负荷和网络重构手段的配电网满足自律约束的运行行为模型,并采用遗传算法进行求解;提出考虑法纳品质的新能源消纳能力评估指标,并采用年时序仿真手段分析配置方案综合性能。最后,以某城市经济技术开发区为算例进行分析,验证了该方法的有效性及合理性。     

新能源对电网调峰特性影响定量评估及应用

随着风电、光伏新能源装机容量和占比的不断提升，中国电网所面临的新能源全额消纳和电网调峰矛盾日益严峻。针对新能源对电网调峰特性影响问题，文中提出了一种新能源对电网调峰能力影响的量化指标；基于历史运行数据，首先分析提取新能源对电网净负荷曲线特征的影响特征，然后从新能源对负荷低谷值、峰谷差影响的角度提出了量化评估指标；最后，结合某省级电网运行数据，对新能源对电网调峰能力影响进行了评估分析，并利用所提指标研究了该省电网2021年的新能源消纳形势，结果表明，所提评估指标为中国大规模新能源接入后电网调峰研究工作提供了一条可行思路。     

考虑配电网消纳能力的分布式电源与储能优化配置

计及经济性及电网运行约束对配电网中分布式电源及储能进行合理规划,是提高新能源利用率及消纳能力的重要解决方案。提出一种配电网中分布式电源及储能的选址定容双层优化方法,内层考虑新能源及储能电池的时序特性,基于日内最优潮流与虚拟调度思想确定消纳运行方案;外层基于运行方案,综合考虑电压偏差、运行成本、弃风弃光惩罚,利用粒子群算法确定最优配置方案,提高配电网的消纳能力。采用IEEE 33节点配电网测试系统算例验证了所提方法的有效性。     

考虑不同时间尺度下的新能源跨区域消纳策略

随着我国新能源并网比例的持续提高,提升新能源消纳水平成为突破新能源发展瓶颈的关键。开展不同时间尺度下的跨区域消纳研究是提升新能源消纳能力的有效方法。以两个跨区域连接电网作为实证案例,结合各地新能源消纳的运行特性及影响因素,提出了包括中长期、日前、日内不同时间尺度下的新能源跨区域消纳策略。其中,中长期消纳策略以实现中长期新能源消纳效能最优化为目标,重点考虑了规范设备运维、发电量计划管理、交易电量配置的有关影响因素;日前消纳策略重点考虑了电网在不同运行周期的调峰能力与直流电供电线路输送质量的影响因素;日内消纳策略重点考虑了电网架构与各节点电压安全性的影响因素。最后,结合模型仿真验证了相关策略的可行性与有效性,研究结果表明：所提出的不同时间尺度下新能源跨区域消纳策略可以有效地解决区域新能源消纳问题,减少弃风弃光现象,具有一定的实用性与可靠性。     

基于统计学特征的新能源纳入西北电网备用研究

新能源纳入备用对电网安全运行和新能源充分消纳都具有重要意义,但新能源随机性和难预测等实际问题制约了其作为备用的可靠性。为此本文以西北电网为例,研究提出了基于统计学特征的新能源纳入电网备用方案。首先,分析了新能源纳入备用对电网平衡和新能源消纳的影响,阐述了由此引发的安全性和经济性矛盾;其次,提炼出电网供电保证率、新能源保证出力和保证预测准确率等指标,给出了计算方法并分析了其统计学特征;最后,基于以上指标,提出了"主网采用新能源保证出力以保证供电安全、省网采用新能源保证预测准确率以提高经济性"的新能源纳入电网备用管理方案。实际算例表明:文中方案兼顾供电安全和新能源充分消纳,可以作为大规模新能源接入后电网日前调度方式安排的依据,兼具学术研究和推广应用价值。文中成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,2017年增发新能源电量4700GW·h、降低受阻率3个百分点,有效促进了新能源消纳。     

基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的“三北”地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。     

对中国新能源消纳问题的分析与建议

近年来,中国新能源消纳矛盾日益突出,2015年弃风弃光电量创历史新高,主要集中在“三北”地区。基于大量调研数据,在分析“三北”地区新能源运行消纳情况的基础上,深入分析新能源消纳困局原因,提出了促进新能源消纳、缓解当前弃风弃光问题的建议。分析表明：加强电网建设是解决新能源消纳的坚实基础,实施热电机组电热解耦是解决新能源消纳的有效手段,完善相关政策是解决新能源消纳的制度保障,市场和计划并重是解决新能源消纳的根本途径。     

计及电动汽车的有源配电网新能源消纳两阶段调度策略

在“双碳”背景下,间歇式新能源接入比例不断提高,不仅给电网安全稳定带来挑战,同时也导致各地出现不同程度的弃风弃光。为此,提出一种计及电动汽车的有源配电网两阶段分布式能源消纳策略;在日前阶段考虑配电网相邻区域间电能互济互补能力,兼顾自身利益的同时最大限度地消纳新能源,利用交替方向乘子法（ADMM）进行分布式求解以降低计算压力;在日内阶段考虑预测偏差,基于模型预测控制方法,引导电动汽车及储能系统参与快速响应,通过调整相邻区域联络线功率,实现日内阶段新能源消纳,并跟踪日前阶段调度计划。通过算例分析,所提出的两阶段新能源消纳策略可有效协调区域间的能源分配问题,促进过剩能源的消纳。     

适用于评估风电接纳能力的时序生产模拟算法研究

近年来,负荷状况、电源结构和网架结构等因素的变化直接导致电网风电消纳能力降低,深入开展电网风电消纳问题的研究,对于风电资源的可持续高效利用、电网的安全稳定运行意义重大。针对电网风电接纳能力评估算法展开研究工作。首先,对风电场出力的实测数据进行了时间和空间分布特性分析。然后,在风电出力特征和最大/最小负荷预测方法的基础上,给出风电接纳能力的时序生产模拟算法。最后,以某省级电网为例,对不同季度、不同运行条件下的风电消纳能力进行了评估计算。对比电网运行数据,计算结果表明该方法能够用于评估电网风电消纳能力,可为进一步提高电网风电消纳水平提供理论数据参考。     

电网动态极限约束条件下的新能源实时消纳裕度计算评估方法

为了给新能源消纳工作提供量化的决策参考依据,提出了电网动态极限约束条件下新能源消纳裕度的计算方法,并建设了电网实时平衡能力监视系统,对新能源消纳状态进行实时计算与评估。首先针对新能源消纳状态评估指标,建立了电网新能源可用发电电力,电网下调节能力,跨省、跨区通道消纳裕度,直流受端可消纳富余电力等4项量化指标。然后建设了电网实时平衡能力监视系统,并通过其完成省级、区级电网新能源调峰受阻、全网火电下调节能力等数据的计算,通过国调和分中心监视系统进行送受端省级、区级的数据交互,完成跨省、跨区通道裕度和直流受端可消纳富余电力的计算及安全校核。最后电网实时平衡能力监视系统基于以上数据和相关判据对新能源消纳状态进行动态评估。     

激励风电场提升功率预测精度的机制设计

提高风电预测精度是减少弃风、降低新能源消纳成本的重要手段之一。如何从机制设计入手,提高电网消纳新能源能力,降低全社会消纳新能源成本,成为亟待解决的问题。设计一种激励风电场提升功率预测精度、进而促进新能源消纳的机制,提出了支撑该机制运行的相应模型与方法。采用区间数方法精细量化为消纳新能源而增加的系统运行成本,并设计其在各风电场之间公平、非线性化分摊的机制。该机制满足激励相容原理,能够促使风电场提高日前上报预测出力精度,优化运行管理。基于IEEE 30节点系统的计算验证了该机制与方法的有效性。     

基于海量数据的区域新能源监控与决策支持

研究了区域新能源能量管理系统架构、实现功能、优化运行过程实现、有功无功实时控制、基于海量数据决策支持,提出一种适用于区域新能源的能量管理系统,对所提出控制系统的系统架构,系统基本功能,进行了详细的分析和说明。以区域电网总运行成本最小为目标的实时控制,实现能量管理、有功无功协调控制。应用表明:应用海量数据实现区域新能源电网能量管理系统,可以提高未来预测的精度,实现更为精准的新能源监测与协调控制。     

考虑多场景新能源预测的月度机组组合研究

为提高月度机组组合对不确定新能源的适应性,提出了一种考虑多场景新能源预测的月度机组组合方法,以提升电网新能源消纳能力。首先介绍了新能源多场景预测的基本概念,并提出了多场景新能源的表示模型。在此基础上,以预期运行成本及新能源损失电量最小化为目标,考虑电力电量平衡、网络安全、电厂合同电量等运行约束,构建了考虑多场景新能源预测的月度机组组合模型。该模型本质上为混合整数非线性规划问题,可以利用CPLES等规划程序包求解。以IEEE-30节点系统构造的算例表明,该方法能够充分考虑不确定新能源对电网运行的影响,提高月度机组组合方式对不确定性新能源消纳的鲁棒性。通过调整运行成本和新能源损失电量之间的比例系数,可以优化机组组合方式,协调系统运行经济性和节能性,提升电网运行整体效益。