计及运行风险和备用可用性的含风电系统两阶段优化调度

针对风电和负荷的不确定性对系统日前调度的影响,提出一种计及运行风险和备用可用性的日前两阶段优化调度方法。首先,考虑风电和负荷的不确定性及容许误差区间,利用条件风险价值(Conditional Value-at Risk, CVaR)度量系统调度运行风险。然后,建立日前两阶段优化调度模型。其中第一阶段优化模型以包含风险成本的系统运行成本最小为目标函数,优化制定有功调度及备用计划,保证系统运行经济性。基于第一阶段优化结果生成极限潮流场景集,第二阶段优化模型校验极限场景下的备用可用性并将结果反馈至第一阶段模型,确保系统运行鲁棒性,并提出迭代求解算法。最后,以IEEE39 节点系统和实际区域电网为算例验证了该方法的可行性和有效性。     

风电场协同参与的电力系统发电-备用鲁棒优化运行方法

随着风能等波动性新能源发电逐步成为主力电源,完全依靠常规电源来平衡风电出力的不确定性和波动性已难以保证系统的灵活安全运行。提出风电场协同参与发电–备用的鲁棒优化模型及方法以实现高比例新能源电力系统灵活运行。首先,考虑风电场尾流效应,建立了随风机并网状态变化的风电场出力可变不确定集合;基于风机及风场运行特点,提出了结合风机降载运行和快速并网的风电备用模型。进一步,建立了考虑网络约束的风电场与系统协同发电–备用两阶段鲁棒优化模型。然后,采用列约束生成(column constraint generation,C&CG)算法对模型进行求解,给出满足预测场景和不确定场景下系统运行约束的风电场和常规机组的发电–备用调度决策。通过对改进的IEEE RTS-24系统和西北电网的实例分析,证明了风电提供备用的经济可行性,验证了所提模型的有效性。     

山东新能源调度运行模式及技术支持系统设计

以风电为代表的新能源近年在山东电网快速发展,为实现在保证大电网安全下新能源的有效消纳,研究相适应的调度运行模式、并开发新能源调度技术支持系统是必要和急迫的。首先从三个方面分析提出山东新能源调度运行模式:协调型计划编制及功率调整、精益化运行方式安排、全方位信息技术支撑;在此基础上,重点就技术支持系统架构、功能、技术特点进行分析。该系统基于D5000平台实现新能源监控、预测、管理功能于一体,具备完善、可行的有功和无功控制手段,多方式建模和在线优化技术提高了预测的适应性和精度,同时系统接入了涵盖每台风机的丰富信息,为运行监控提供了有力支撑;最后给出下一步工作建议,以期为相关研究建设工作提供参考。     

考虑长期电量公平与实时电力公平的新能源有功控制方法

针对新能源电站的调度公平问题,文中提出了基于在线动态分群思路的"整体电量公平,群内电力公平"的新能源有功控制两阶段优化方法。第1阶段,基于新能源电站的电量执行进度、涉网性能等指标形成综合系数,考虑调峰、备用及电网安全约束,建立考虑综合系数的发电指令最大为目标的优化控制模型,实现整体的电量公平;第2阶段,采用分群优化及多方案优选的方法,修正各群新能源电站的有功指令下限,识别各群可行的电力公平优化方案,再通过对各群优化方案的组合优选,实现了电量公平基础上的电力公平。方法应用于多个省级电网,实际系统的运行结果验证了所提方法的有效性。     

计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度

大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。     

含虚拟同步机的微电网频率稳定约束优化调度模型研究

多类型虚拟同步机(virtual synchronous machine,VSM)的混杂并网增加了微电网运行控制的复杂性,不同资源的功率协调控制与能量管理是含VSM的微电网需解决的关键问题。该文计及各类型VSM(风机VSM、光伏VSM和储能VSM)的虚拟惯量和有功调频特性,对含VSM的微电网整体惯量和备用容量需求进行修正计算。在此基础上,考虑微电网在并网与孤岛运行模式下频率响应能力的差异性,构建一种含多类型VSM的微电网频率稳定约束优化调度模型,以提升微电网在不同扰动场景下的稳健运行能力。在改进的IEEE 13节点微电网系统中开展算例分析,仿真结果表明所提模型相较传统模型具有更好的频率适应性。     

考虑风速不确定性的风电场暂态有功支撑能力在线评估方法

风电高比例接入的电网在受扰后常规机组调频尚未启动的惯量响应阶段内调频资源匮乏，风电场可采用转子动能控制方式快速调整有功功率为电网提供频率支撑，且不影响风电场正常运行。同时，为便于电网侧制定调控策略，需在线评估各风电场的暂态有功支撑能力。以双馈风机为例，构建了考虑风机转速、轴系及逆变器安全限制的风电场暂态有功支撑能力优化模型，并针对模型约束需迭代计算引起的高复杂度，提出采用差分离散化等方法将模型转化为混合整数线性规划问题进行高效求解。同时考虑风速不确定性，提出采用核密度估计与拉丁超立方抽样对风速预测误差进行建模与采样，获取不确定条件下的评估结果。最后，以某实际风电场为例，说明了所提方法的有效性。     

能量与备用市场主体自调度的电热综合能源系统优化

为更好地管理电热综合能源系统中能源交易以提高系统运行的经济效益,同时考虑新能源入网带来系统运行的不确定性,本文提出能量与备用市场主体自调度的电热综合能源系统两阶段优化方法.第一阶段基于博弈模型分析主从(双层)交易的市场主体之间多种能源的交互方式,以系统经济性运行为优化目标来求解市场主体之间的均衡交互策略.第二阶段是鲁棒...     

规模风电接入下考虑多区域频率动态安全的机组组合与风险调度EI北大核心CSCD

规模风电并网加剧了不同区域间惯量分布不均的问题,给多区域系统的频率安全防御带来挑战。该文提出一种兼顾风电出力不确定性与多区域频率动态安全的两阶段风险调度模型。第一阶段基于条件风险价值理论协同优化多区域系统的运行成本与运行风险,并求得风电可接纳安全边界;第二阶段在恶劣风电场景下进行多区域频率动态安全校核。将备用容量解耦为非事故备用与事故备用,分别嵌套于两阶段模型中,实现求解思路的清晰化。最后通过列与约束生成算法求解此两阶段优化问题。算例仿真验证表明,所提模型和方法能有效提升多区域系统的频率响应能力,保证安全经济运行。     

考虑风电有功主动控制的两阶段系统备用双层优化模型

首先探讨了风机降载运行模式具备的有功调节与备用能力,并引入风电降载比定量描述风电备用持有水平。其次,提出了一种考虑风电有功降载运行的两阶段系统备用计划双层优化模型。上层模型的目标为事前阶段的系统运行计划成本最小;下层目标为实时阶段的计划偏差最小,通过引入风电降载比耦合关联上下层模型。进一步,引入KKT条件将双层模型转化成单层模型以求取最优解。最后,采用改进的IEEE 6机30节点算例验证所提出模型的有效性,结果表明风电渗透率较高的系统中,风电场有功降载运行能够降低传统机组的备用容量压力,减少风电场功率输出波动,提高风电接入系统的整体经济性。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

不同渗透率下风机惯量提升控制研究

传统火电机组不断被新能源替代,导致电力系统有效惯量不断减少、调频压力增大。因此研究新能源发电惯性控制技术对维持系统频率稳定具有实际意义。在深入研究双馈风机基础上提出风机转动惯量以及虚拟惯量量测方法,结合传统控制方法和机组自身惯量特性提出双馈风机自适应惯量控制策略。控制策略根据风机占比及风电机组运行工况,调整风机调频比例系数控制机组对电网提供动态调频支撑。最后利用Simulink进行仿真验证所提策略有效性和可行性。仿真结果表明,在不同风机渗透率下均能提供有效惯量补偿,有效提高风机系统频率稳定性。     

计及虚拟惯量控制的DFIG等效惯量在线评估与响应特性分析

虚拟惯量控制的引入提高了双馈风机的频率调节能力,然而其惯量表现形式依赖于不同控制方式,导致其惯量响应特性不尽相同,亟需实现对其惯量水平及变化特征的准确感知。对基于转子动能虚拟惯量控制的双馈风机等效惯性定量表征及响应特性问题展开研究。首先,基于利用转子动能的虚拟惯量控制策略,建立了双馈风机在转子转速时间尺度下的简化模型,进而理论推导了双馈风机等效惯性常数的数学解析式。其次,针对解析式中双馈风机控制参数的“黑箱”问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的控制参数在线辨识方法。在此基础上,利用双馈风机稳态运行下的量测信息在线评估双馈风机等效惯性常数,定量表征双馈风机的惯量支撑能力。最后,在改进的四机两区仿真系统上验证了该方法的准确性。仿真分析结果表明：虚拟惯量控制参数主要影响惯量响应过程的初始阶段和恢复阶段,速度控制器参数主要影响惯量响应过程的恢复阶段和稳定阶段。     

计及光热电站不确定性的CHP系统两阶段优化调度方法

针对光热电站和热电联供(combined heat and power,CHP)系统联合优化调度难题,提出了一种以运行成本最低为目标的两阶段随机优化调度模型。在日前调度阶段,以能源出力预测值作为输入量,制定各微元出力的日前调度计划。在实时调整阶段,采用动态场景生成和削减的方法,建立光热出力的不确定性模型,从而制定日内实际备用计划。通过天津地区典型案例仿真分析,表明本文提出的两阶段优化调度模型能够保证所制定的日前调度阶段出力计划和日内实时调整阶段备用计划的有效性,提高了系统可靠性且降低运行成本。     

风机惯量支撑对电网频率跌落特性的影响

大型同步电网中新能源渗透率日益增长，不具备惯量响应能力的新能源机组可能会削弱系统的惯性。针对这一问题，学者们提出了多种风机惯量支撑方式，并在IEEE标准算例系统中验证了风机惯量支撑的效果，但关于风机惯量支撑对同步大电网频率暂态稳定性影响的研究较少。为此，首先从故障时间梳理、典型算例仿真和数学模型分析三个角度出发，分析了新能源渗透率提升后同步大电网发生功率缺额事件的频率跌落特性。然后以此为基础，研究了风机惯量支撑对大电网频率跌落特性的影响。最后分析了风机同时进行惯量和一次调频支撑时，惯量响应对一次调频发挥功率支撑作用的影响。研究结果表明：不同的风机惯量支撑方式对系统频率跌落特性的影响差别较大，某些惯量支撑方式可能会加剧大电网频率跌落的幅度。     

提升惯量响应与转速恢复的风储协调惯量控制方法

为提升风–储联合运行场站的动态频率支撑能力，并针对当前控制方法不能兼顾惯量响应强度与快速转速恢复、频率二次跌落抑制的问题，提出了一种提升惯量响应与转速恢复的风储协调惯量控制方法。在风机控制侧，根据储能可调功率及风机转速运行约束制定风机惯量控制策略，以最大化提取转子动能，增强风机惯量响应能力。在风机转速恢复阶段，由储能可调功率完全补偿风机功率下调量，加快风机转速恢复、抑制系统频率二次跌落；在储能控制侧，通过判断各风机运行阶段，提出基于差异化时序确定储能输出功率的控制策略。算例验证表明，所提方法在显著增强风机惯量响应能力条件下，能加快转子转速恢复，并有效抑制系统频率二次跌落。     

基于转子动能的双馈风机频率支撑优化方法

“双碳”背景下,新能源发电量占比逐年提高,电力系统低惯量、弱阻尼特征显现,双馈风机DFIG(doublyfed induction generator)如何在经济高效运行的同时参与频率支撑,是目前电力系统所面临的主要挑战之一。在双馈风机综合惯量阻尼控制策略的基础上,分析系统的频率动态特性,提出基于风机转子动能的频率支撑策略参数优化设计方法,求解考虑二次频率跌落下满足最小频率偏差的惯量阻尼最优控制系数,最大程度抬升频率最低点,防范系统低频减载等安全稳定措施不必要动作。最后,通过仿真验证了所提基于转子动能的DFIG频率支撑优化方法的正确性和有效性。     

考虑预测误差下孤岛直流微电网的经济调度策略

基于新能源发电单元的不确定性和电动汽车的灵活性,提出了一种最小化运行维护成本的孤岛直流微电网经济调度策略.建立了孤岛直流微电网的优化调度模型,该模型包含日前经济调度和日内调度两阶段.日前调度阶段以运行维护成本最小为目标调度可控单元,确定日内调度阶段可调负荷和电动汽车有序充放电功率;日内阶段考虑新能源发电的预测误差,以日...     

双馈风机参与调频的速度控制器模糊协同控制及参数校正策略

双馈风机调频的目的是通过释放转子动能对电网提供有功支撑,然而以速度控制器为代表的固有控制环节,其控制目标是维持转子转速稳定运行,两者控制目标的差异性将会引发调频性能与风机运行安全的冲突。为此,提出了双馈风机调频阶段速度控制器模糊协同控制及参数校正策略。首先,为明确调频阶段风机调频参数特征,利用风机转子动能、桨距角减载与虚拟惯量和一次调频的能量对应模式,提出了风机调频控制环节参数与运行点的映射等值模型;其次,考虑以速度控制器为主的风机固有控制环节,分析了速度控制器参数对惯性响应环节的影响,基于模糊逻辑算法提出了提升电网频率控制效果的速度控制器动态运行算法,缓解了与调频环节间的固有矛盾;最后,构建仿真模型对所提策略进行验证,结果表明所提方法可有效协调风机当前运行点以及风机调频控制、风机固有控制等环节的调频性能,提升电网的频率控制支撑能力。     

适应大规模新能源并网的电力系统备用配置及优化综述

大规模新能源并网后,传统的备用体系在应对电力系统电源侧及负荷侧存在的双侧随机性时,存在经济性及可靠性欠优的问题,为保证系统安全稳定运行,需要对系统备用的配置及优化方法进行研究。文中阐述了大规模新能源并网对电力系统备用的影响,充分挖掘系统多类备用资源;并阐述了电力系统源、荷、储3类备用资源及其作为互联电网跨区备用的研究现状,用以应对大规模新能源并网环境下系统面临的各类长时间、大扰动、大容量功率缺额风险事件;详细分析了电力系统备用现有的各类容量配置方法及调度优化方法,并指出下一阶段的研究方向,为后续大规模新能源并网下电力系统的备用配置及优化方法研究提供参考。