Planning for low-cost renewable energy

Renewable energy is increasingly cost-competitive with conventional generation technologies. Traditional approaches to utility resource planning and resource investment and procurement (“acquisition”) will, however, prevent utilities from taking fuller advantage of low-cost renewable resources. This paper describes three areas where enhancements in utility resource planning can more accurately reflect the benefits and costs of renewable generation: (1) how operational uncertainties associated with wind and solar generation are characterized in planning models; (2) how reliability services provided by wind and solar generation are valued in planning models; and (3) alignment between cost assumptions used in planning and market conditions. The paper also describes three areas where enhancements in utility resource acquisition can better align decision-making with market outcomes: (1) reducing the time between planning-procurement cycles; (2) shifting from a needs-based to an opportunity-based approach to planning and acquisition; and (3) ensuring comparability among different technology and ownership options. Nascent efforts to resolve challenges in these six areas illustrate the need for utilities and state regulators to expand and upgrade their analytical capabilities.     

基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统

以分布式可再生能源发电为基础,构建可以实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源接入的能源互联网系统.能源互联网系统由智能能量管理系统、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和智能终端等组成.智能能量管理系统提供了一个可视化的操作平台,除了可以实现常规的能量管理,还可以实现可再生能源的即插即用,并根据系统需要,自主实现孤岛运行和并网之间的切换;储能装置在改善电能质量、提高系统稳定性、电源备用和提高经济效益方面具有重大的作用,是能源互联网系统不可缺少的组成部分;电力电子变压器的应用使可再生能源发电达到电网接入要求.最后确定了控制策略、电力电子变流技术和储能技术3个能源互联网的未来主要研究方向.     

基于行波波形综合相似度比较的电缆故障选线

针对现有小电流接地故障行波选线方法高度依赖行波初始波头的不足,通过分析三芯电缆故障行波折、反射过程,提出了基于行波电流波形综合相似度比较的小电流接地系统电缆故障选线方法.该方法首先利用S变换提取电缆故障产生的金属护层接地线行波电流时频信息,然后构造行波电流信号的时频能量矩阵和波形相似度矩阵,进而根据波形相似度矩阵计算每...     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

《可再生能源法》推动可再生能源电力发展

我国可再生能源发展受到各级政府的重视,近年来可再生能源电力开发和利用取得了很大成绩,未来将呈现快速发展趋势。阐述《可再生能源法》对我国未来可再生能源电力发展所产生的促进作用,主要包括在制定可再生能源电力发展规划、消除上网障碍、获得合理回报、解决差额费用以及提供资金保障等方面的促进作用。     

新能源分布式发电系统储能电池综述

风、光等新能源分布式发电受天气和气候的影响出现间隙性和随机性等使得发电的不稳定缺点正成为阻碍其深度发展的重要障碍。储能技术的发展和应用,打破了风电、光伏发电等的接入和消纳瓶颈问题。介绍了应用于储能系统的主要化学储能电池:铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂电池的技术发展、组成结构和储能原理,详细对比了各种电池的性能及特点,特别对能量密度、功率密度和功率等级进行介绍,这是储能系统电池元件选择的关键,最后对储能电池的应用和发展作了展望。     

含分布式变速抽水蓄能的新能源发电系统灵活性资源规划

针对含分布式变速抽水蓄能和多灵活性资源的新能源发电系统,在分析定、变速抽水蓄能运行特性差异的基础上,提出含分布式变速抽水蓄能的灵活性资源规划模型。该模型详细考虑了定、变速抽水蓄能的运行约束和库容约束,以及电池储能、需求响应、火电机组资源配置。通过松弛变速抽水蓄能的双线性约束,将所建立模型转化为以期望成本最小为目标的混合整数线性规划问题,通过两阶段随机优化方法求解得到最优的规划方案。通过与定速抽水蓄能规划方案对比,分析验证了所提分布式变速抽水蓄能规划方案的可行性以及在经济性和灵活性方面的优越性。     

减碳中多阶段的煤电机组退役与新能源、储能规划协同

规划现役煤电机组的有序退役是电力系统低碳化转型中的关键问题:煤电机组退役会造成发电量缺额和系统灵活性不足的问题,尤其是在新能源占比逐渐增大的条件下,而储能是平衡电力供需、提升供电灵活性的有效技术途径.故应将电力系统规划与未来较长时间内煤电机组逐步退役一同考虑.为此,采用多阶段模型,在电力系统减碳背景下将煤电机组退役协同...     

可再生能源和特高压接入的输电系统规划研究

可再生能源与特高压在输电系统层面高渗透,给电网安全可靠运行带来一定影响。为全面评估输电系统运行状况,首先从经济性、可靠性、潮流、负荷、环境角度分析了可再生能源接入对输电系统运行规划的影响,从短路电流、穿越无功的角度分析了特高压接入对输电系统运行规划的影响,然后根据不同利益主体的侧重点不同,建立了考虑电网企业、政府、终端用户三个多利益主体的输电网规划方案评估指标体系,包括全寿命周期成本、风电场容量可信度等合计6种实用指标,采用模糊综合评估方法进行综合评估,最后通过某实际区域的输电网规划方案比选算例验证了方法的有效性并给出了比选结果。所提综合评估方法因考虑了可再生能源和特高压的广泛接入而更有应用前景。     

Valuation of distributed energy resources in active distribution networks

In concert with the transformation of conventional passive power distribution system, distributed energy resources (DERs) have progressively become participants in the provision of electricity services in active distribution networks (ADNs). In this paper, we propose a systematic valuation process to quantify the value of DERs in the ADN context. The paper first provides comprehensive insights into the impacts of DERs on ADN and the society as a whole. Given the technological, locational, and temporal diversity of DERs, a two-part scheme is developed to value and compensate DER portfolios proposed by customers and independent third parties. In particular, DERs are valued for their benefits and costs in both short and long terms. An integrated resource planning model is formulated to quantify the value of a given DER portfolio to be installed, where bi-level optimization techniques are applied to coordinate decisions on ADN planning and operations. In order to determine the short-term operation benefits of the DER portfolio on a continuous basis, a retail market operation model is developed based on peer-to-peer energy transactions among prosumers, when the impacts of DERs on ADN operations are monetized by distribution locational marginal prices. It is finally concluded in the paper that the proposed valuation scheme will not only contribute to the proactive investment of DERs in ADN but also help enhance the role of DERs in offering affordable, reliable, resilient and sustainable electricity services to customers.     

An optimal allocation of distributed generation and voltage control devices for voltage regulation considering renewable energy uncertainty

Distributed generation (DG) may result in voltage fluctuation by changing line flow and reactive power injection, especially DG that generates power from renewable energy resources. To cope with this problem, this paper proposes an optimization process to optimally regulate the system voltage profile to lie close to the desired values by using the adaptive Tabu search (ATS) algorithm. The system voltages will be regulated by using dispatchable DG and voltage control devices, i.e. voltage regulator and capacitor. Moreover, probabilistic load flow calculation by using Monte Carlo simulation is chosen to evaluate the uncertainty of DG powered by renewable energy resources. The number of switching operations of the voltage regulator and capacitor are also accounted for in the optimization constraints, as excessive frequent switching operations can damage these devices. The optimal sizes and locations of dispatchable DGs and capacitors are considered as the optimization variables. The proposed method is demonstrated in an IEEE 34‐bus distribution test system and a modified 21‐bus Provincial Electricity Authority (PEA) system (Thailand). © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估

新能源的随机性、波动性及弱调节特性给电力系统静态电压的安全及稳定性带来了挑战。针对此问题，提出一种考虑源荷双侧不确定性的高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估方法。首先，基于新能源无功调节特性与传统机组的差异，分析了大量新能源替代传统机组对稳定裕度的影响。然后，分析了新能源出力不确定性对稳定裕度分布范围的影响，并建立源荷不确定性模型以生成典型场景。最后，为了应对新能源快速波动性给稳定裕度带来的影响，提出基于优化ELM-KDE的稳定裕度在线概率评估方法。利用优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)预测典型场景稳定裕度并通过核密度估计(kernel density estimation, KDE)准确获得其概率分布函数。构建了静态电压稳定期望裕度和静态电压稳定风险度两个指标对结果进行表征。分别在New England 39和IEEE300节点系统进行了仿真测试，并将结果与传统蒙特卡洛方法计算结果对比，验证了所提方法的有效性。     

法律框架下的可再生能源发展影响因素分析

系统地分析了《可再生能源法》需要配套的法规和规章的情况；根据法律内容，以流程图的方式建立了法律内容之间的系统关系，并对其关系进行了简要分析；对在法律框架下推进可再生能源的发展的认识问题、目标制定的方法、电价的制定、配套各项规定的完成时间、相关技术标准等重要因素进行了分析；提出了依法推进、制度先行，科学规划、制定目标，因地制宜、借鉴经验，发展产业、降低造价，跟踪评估、适时修订等措施建议。     

Transmission network expansion planning considering renewable energy target with Taguchi's orthogonal array testing

Nowadays, renewable energy resources are becoming more and more popular. The intermittent nature of renewable energy sources will affect transmission network expansion planning (TNEP). Consequently, this paper presents a new problem formulation and solution procedure for TNEP which can cope with the intermittent characteristics. Taguchi's orthogonal array testing (TOAT) is used to select the scenarios that represent the loads and renewable energy resource uncertainties. In this paper, a new index called the ‘renewable energy leak’ (REL) is proposed to evaluate the ‘unutilized or leaked’ renewable energy in the TNEP. For minimizing the investment cost of transmission network expansion, annual generator operation cost, and annual transmission line loss cost, the meta‐heuristic adaptive Tabu search (ATS) algorithm is used, while the system operating limits including the REL index are taken into account as the optimization constraints. The proposed procedure is tested in a modified IEEE Reliability Test System 79. The results show that the proposed method is efficient and promising. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

SDN中基于机器学习的DDoS攻击协同防御

现在电力系统业务越来越多,传统的网络架构缺乏全局观、控制能力不强.软件定义网络(SDN)是一种新兴的网络架构,将SDN运用到电力系统中去,可以改变以往电力通信网的静态化格局,实现真正意义上的智能电网.然而,SDN这种体系结构容易受到分布式拒绝服务(DDoS)的威胁.采用卷积神经网络和SVM支持向量机相结合的方法来检测攻...     

可再生能源配额制下多园区综合能源系统优化调度

为提高综合能源系统可再生能源消纳能力和满足电力行业节能减排的要求,提出了一种基于可再生能源配额制的多园区综合能源系统优化调度模型.建立了考虑热网的多园区综合能源系统模型;将可再生能源配额制引入模型中,提出了综合考虑绿色证书交易机制和热网的综合能源系统调度模型;分析了不同算例下的系统经济性和可再生能源消纳情况.结果表明,...     

基于CVaR分析的新能源配电网电压风险评估模型

针对风光等分布式新能源大规模接入给配电网带来反向潮流而造成的电压波动大、局部区域电压偏高的问题,在传统配电网运行风险评估理论的基础上,结合分布式电源、电动汽车和负荷概率模型,采用严重度函数描述了电压偏高、偏低的风险,构建节点电压偏高、偏低的严重性函数。将传统风险评估理论的事故风险评估替换为基于条件风险价值(CVaR)模型,提出了考虑电动汽车和负荷不确定性的事故冲击和损失计算方法,建立了电压波动的CVaR风险指标,提出了分布式电源发电功率、电动汽车充放电功率的特殊函数的估计方法。以IEEE33系统为计算实例,计算了正常运行和预期故障线路2种情况下的电压波动的CVaR风险值,验证了该方法的可行性和适用性。     

可再生能源配额政策对新能源发展影响分析及消纳策略研究

近年来,我国新能源快速发展,同时也出现了较为严重的弃风、弃光问题。为了解决新能源消纳问题,国家出台了可再生能源消费配额相关政策。首先从容量效应、电网联通效应与限制效应3个方面分析了可再生能源配额政策带来的影响,再从挖掘本地能源潜力、接纳跨区输送电力、优化区外送电曲线等方面提出了相应的新能源消纳策略,最后以时序生产模拟模型为基础,通过对某省电网2020年不同策略作用下的消纳情况进行了实证分析。     

锂离子电池储能安全管理中的机器学习方法综述

随着当前电化学储能技术的广泛应用,电池储能电站的安全运维问题日渐突出。传统电池管理系统仅能获得各电池单体的电压、电流及温度,并且受限于硬件处理能力、数据传输带宽及延迟等条件,掌握海量电池单体储能系统的健康与安全运行状态成为关键技术难题。机器学习方法在锂离子电池运行状态预测领域的应用为储能电池系统安全管理创造了条件。针对锂离子电池安全管理需求,首先对锂离子电池滥用及热失控风险机理的相关研究进行了介绍。随后,讨论了锂离子电池管理系统架构及其应用特点,并详细论述了机器学习方法在锂离子电池健康与安全状态分析方面的应用。最后,对储能电站锂离子电池的安全管理进行了展望。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。