基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

考虑N-1安全约束的风—火—蓄联合优化调度模型及仿真

为缓解风电随机性对系统安全运行的影响,引入风电惩罚成本,建立了风电与抽水蓄能电站联合调度优化模型,模型以总发电成本最小为目标函数,考虑了N-1条件下的网络安全约束及风电、火电、抽水蓄能等一系列约束条件,并采用简化N-1安全验证的方法,提高了求解效率。以改进的IEEE30节点系统作为仿真系统,分析了不同情景下系统调度结果。结果表明,所提模型可防止因机组出力调节不及时带来的线路越限问题,并在满足相应的安全约束条件下,可有效降低系统运行成本,减少弃风。     

考虑风电和负荷波动及N-1故障的发电备用优化方法研究

基于风电与负荷预测误差的统计分布,确定合理的区间数;采用区间数优化方法,同时考虑备用优化配置中的电网安全约束、故障场景下的网络拓扑结构变化以及连续波动场景与瞬时离散故障场景下的爬坡约束,建立考虑风电和负荷波动及系统N-1故障多场景的备用容量优化模型,并运用benders分解方法减小求解规模。从时间维度与空间维度将机组出力与备用容量及其在机组间的合理分配进行统一优化,保证系统在各场景下的自愈校正能力。通过IEEE 39节点算例验证该文所提方法的有效性和优越性。     

考虑VSC-HVDC校正控制的交直流电网安全约束最优潮流

提出了考虑VSC-HVDC校正控制的交直流电网安全约束最优潮流模型。依据转移系数建立起故障前后线路潮流的线性关系,将可靠性约束描述为基态支路潮流表述的故障态有功潮流的线性不等式约束。考虑到柔直换流站自身具有的有功功率快速调节能力,利用换流站有功调节量与线路、设备间潮流的线性关系,通过灵敏度系数对可靠性约束进行修正,将故障发生后对线路潮流的校正体现在约束条件。通过原对偶内点法对所提出模型进行一次求解,即可得到考虑VSC-HVDC换流站校正能力的基态最优安全运行点。最后,基于含VSC-HVDC的修正IEEE-14节点测试系统验证了所提模型的正确性。     

考虑噪声影响的风电场功率分配优化模型

提出一种考虑噪声影响的场级功率分配算法,在满足电网调度指令的同时最小化风电机组运行产生的噪声。首先,根据采集的有功功率与对应的风电机组声功率级噪声值数据,采用多项式拟合,确定有功功率与风电机组声功率级噪声之间的函数关系。然后,根据GB/T 17247.2—1998提供的噪声传播计算方法,建立有功功率与接收点噪声之间的函数关系。其次,建立考虑功率控制、风电机组启停变化与接收点噪声限值约束的风电场功率分配多目标优化模型,采用遗传算法求解该模型。最后,通过3个不同噪声监测点分布的案例,验证该调度模型能有效满足电网限电要求的同时降低机组运行噪声,并且在实际应用上具有通用性。     

协调系统经济运行与安全风险的含风电电力系统有功实时调度

为保证风电安全消纳,系统有功实时调度需要应对风电强波动性和网络安全运行之间的矛盾,实现对系统经济成本和安全风险的协调统筹,提升调度计划对不确定性扰动的防御能力。为此,对风电波动和输电线路N-1事故进行不确定性数学建模,并以随机扰动发生的概率和严重度分析为量化分析手段,建立含风电电力系统的有功实时风险调度模型,以降低系统在不同运行状态下的运行风险总量为目标,制定未来调度时段内的机组实时出力计划,从而实现对系统经济成本和安全风险的有机协调。对IEEE 30节点测试系统的仿真分析,验证了所提模型方法的合理性和有效性。     

基于风电机故障的电力系统运营风险评估及保险转移的研究

风电机故障导致的系统电力缺额会给系统运营带来经济损失,目前由系统运营部门承担。为实现风险转移,建立了风电场风电机故障概率出力模型,并考虑了风电场风电机故障下电力系统运营的风险,通过对风电机故障条件下电力系统的蒙特卡罗抽样仿真,计算了不同负荷条件下电力系统运营调度的经济风险,并制定相应的保险转移机制。为全面评估风电的经济价值和风电场的规划设计提供了参考,并为风电场风电机故障风险转移提供了一种可供选择的方法。     

限风情况下风电场群有功分层协调控制策略

针对风电发展与电网建设、负荷分布不匹配产生的弃风限电问题,结合国内风电大规模、远距离集中并网的特点,提出一种适用于限风情况下的风电场群有功分配分层调控策略,包括子场层调控策略和机组层调控策略。采用加权移动平均法对风电功率进行超短期预测,基于多目标函数模型及遗传算法对子场层和机组层分配有功出力任务。以东北某实际风电场群为算例,研究表明,该调控策略能实现风电场和机组有功出力任务的优化分配,可提高电网消纳风电水平、降低线路有功损耗。     

双重不确定性预测下风电场超短期有功优化控制

针对风电场并网友好性提升问题,提出考虑风速预测不确定性和风电机组有功特性不确定性的风电场发电能力评估方案。对风速超短期预测误差和风电机组在各风速区间的出力特性进行双重不确定性分析并建立概率分布模型,进而利用贝叶斯网络构建风电机组超短期出力的双重不确定性概率预测模型。基于风电场各风电机机组超短期出力概率预测模型,以最大概率跟踪电网调度指令为目标设计场站功率分配策略。算例分析表明,所提考虑双重不确定性的概率预测模型对机风电组有功的概率分布描述更准确,该模型在场站控制中可有效提升电网功率指令的完成水平。     

A control strategy for energy storage system based on wind power prediction error interval

由于风能的间歇性和随机性,风电功率预测的精度依然较低。随着大规模风电的集中接入,不确定性风电功率并网运行会加重电力系统的调控负担,同时会对日前调度计划安排带来不利影响。储能系统具有对功率和能量的时间迁移能力,被认为是平抑风电功率波动性、提高风电功率确定性的有效手段。本文从电力系统安全角度分析了制约风电上网规模的原因,使用基于时间序列的自回归模型预测风电功率,提出利用储能平抑风电功率预测误差区间的方法,对比考虑最大预测误差的传统调度方法,采用风电平均入网容量、风电发电量、电网空间利用率等评价指标评估所提出方法的有效性。     

基于风电消纳的多类型储能系统联合经济调度

为使电力系统尽可能提高风电接纳能力,建立了基于风电消纳的实时失调成本模型,考虑到安全性、环保性,分别构建了基于风电-火电调度总成本模型和基于风电-火电-联合储能系统调度总成本模型,并采用HS-PSO混合算法求解调度总成本模型。算例仿真结果表明,抽水蓄能电站、蓄电池和超级电容器混合储能系统在增加经济效益、提高风电接纳能力方面优势明显;同时验证了储能系统容量与弃风率的关系,为含风电并网运行的系统经济调度提供了依据。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。     

基于最大投资回报率的风光联合并网情况下输电网规划

江苏省电力设计院, 江苏 南京 211102     

规模化风电直流孤岛外送的安全稳定特性分析

主要研究大规模风电直流孤岛输电方式的安全稳定特性。仿真计算了风电零出力、满出力2种典型方式下系统三相永久性接地N-1、N-2故障的电压、功角、频率运行特性,分析了本系统存在的运行风险,针对本系统易出现的频率失稳问题,给出了辅助优化控制与决策建议。     

新疆电网风电有功功率控制系统的设计与应用

针对风电大规模并网后有功功率难以控制的问题,结合省调目前对风电调度的控制方案,建立了风电有功功率控制系统模型,从硬件实现和软件要求的角度分别对控制系统进行介绍并展开了相应的探讨,着重研究了在自动发电控制（AGC）条件下对风电采用的调度策略,并对风电场能量管理系统提出了要求,提高风电利用率,最后阐述了对风电控制系统的完善还需要做的工作。     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网。当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状态切换。为了延长电池使用寿命,对调度功率进行优化,以确保2组电池都在完整充、放电循环下运行,此双电池储能系统可显著降低系统运行成本。利用一台具有真实风电功率数据的3 MW风电机组进行仿真分析,验证了所提系统及控制策略的有效性。     

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。