计及住宅混合能源需求响应的含风电系统随机优化调度

建立基于需求响应的住宅混合能源系统优化运行模型.同时,采用负荷聚合方法来集中分散的住宅需求响应能力.在电网层面,建立计及需求响应与风电的日前随机优化调度模型.最后,分别对6节点系统和IEEE-118节点系统进行仿真.仿真结果表明,6节点系统的弃风量下降77.5％,IEEE-118节点系统的住宅能源成本、电力系统运行成本...     

考虑相关性的含风电电力系统日前灵活性调度方法

含风电电力系统的传统调度侧重于时段内功率平衡,而忽略了相邻调度时段间的功率波动,因此造成大量弃风,文章针对该问题提出了灵活性调度方法。首先,将风电场依据相关性分组,采用通用生成函数方法建立由风源风速预测信息到每组风电场总出力的爬坡状态概率分布,结合由预测序列建立的负荷爬坡概率分布得到系统净负荷爬坡概率,引入风险价值理论得到系统上下灵活性需求;其次,根据所建立的常规机组和抽水蓄能电站灵活性调节模型,以运行成本与灵活性服务费用之和最小为目标,考虑灵活性需求约束与网络安全约束,提出了一种含风电电力系统灵活性优化调度模型;最后,通过改造的IEEE-118测试系统验证了文章所提出方法的正确性与有效性。     

计及用户响应成本的电采暖负荷群参与风电备用研究

分布式电采暖具有调度灵活、反应迅速的优点,可用于时序变化的可再生能源辅助服务中,但其响应成本和用户使用价格较高。文章通过负荷聚合商聚合用户群调节能力,并激励用户参与风电场备用,提高用户-负荷聚合商-电网综合收益。首先,负荷聚合商将用户群按建筑参数、初始状态和用户响应成本分组,应用二阶等效热力学模型模拟建筑物的储热过程;其次,提出含温差补贴的价格激励方法,负荷聚合商通过该方法激励用户参与响应以满足风电场的备用需求;最后,通过算例证明该方法降低了电采暖负荷参与风电备用的成本,提高了风电备用。     

考虑风荷不确定性的大用户直购电鲁棒区间优化调度

该文以发电企业运行效益最优为目标,使用鲁棒区间优化方法对风电出力进行建模,用基于价格的需求响应对负荷不确定进行建模,建立考虑风电和负荷不确定性的大用户直购电鲁棒区间优化调度模型。最后,通过Matlab和CPLEX求解目标函数,验证所提模型的有效性和可行性。     

考虑需求响应与火蓄调峰的优化调度模型研究

为了应对风电等可再生能源接入引起的系统调峰压力增大且影响系统经济运行的问题,进一步挖掘新型调节电源、传统调节电源和负荷侧协同调峰的潜力,综合利用负荷侧的需求响应和电源侧的抽水蓄能、火电三种调峰措施联合调峰,构建考虑需求响应和火蓄参与深度调峰的电力系统两阶段优化调度模型。第一阶段优化模型中引入负荷侧的需求响应,以最小化负荷与风电差值的平方之和为目标,优化负荷曲线,降低系统峰谷差;第二阶段优化模型利用电源侧的抽水蓄能和火电深度调峰,计及火电深度调峰电量损失成本、抽蓄调峰成本和弃风成本,以系统总运行成本最小为目标,在第一阶段模型的基础上优化各机组出力,增加风电上网空间。以改进的IEEE30节点系统进行算例分析和两阶段优化模型有效性验证,结果 表明,所建模型可提高调峰能力,促进风电消纳,并降低系统总运行成本。火电机组进一步降低出力,积极参与深度调峰,能够有效促进系统风电消纳。三种调峰方式有机结合联合参与调峰,降低了负荷的峰谷差,不仅有效降低了弃风率,还减轻了系统的调峰压力,缩短了火电深调时段。     

计及综合需求响应的电热集成系统优化运行

针对我国“三北”地区供暖季弃风严重问题,提出一种计及综合需求响应（CDR）的电热集成系统（IETS）优化调度策略。基于电量电价弹性矩阵构建实时电价需求响应模型以引导用户错峰时移用电;考虑到热用户对供热温度感知的模糊性,将其作为热能需求响应参与调度,分析并阐述电热需求响应促进风电消纳的机理;通过多场景分析刻画新能源预测的不确定性,计及系统安全运行约束,以系统总运行成本最小优化求解日前调度决策与旋转备用容量安排。最后,通过典型算例对比不同模式下的调度策略,验证了提出的计及CDR的优化调度策略能够开阔风电上网空间和提高系统的经济性。     

计及负荷需求响应的并网家用光伏系统协同优化调度

针对未充分利用负荷的需求响应而限制家用光伏系统经济调度问题,提出计及负荷需求响应的协同经济调度策略,实现源荷协同调度。首先,建立负荷需求响应模型,对家用负荷进行需求响应处理;其次,考虑光伏出力不确定性,构建计及用户售电收益、购电费用、政府补贴、运维费用和光伏系统建设成本的并网家用光伏系统优化调度模型;然后,提出以动态联络线传输功率为优化变量,结合拉丁超立方采样、场景削减及改进粒子群算法的优化方法求解该模型。最后,结合典型算例验证所提模型和方法的有效性。     

基于分时充电电价的电动汽车消纳风电的机组调度优化模型

随着风电的大规模入网,其间隙性和随机性导致弃风现象严重,电动汽车的快速发展为风电消纳提供了新途径。文章以风电消纳最多、负荷方差最小和火电机组发电成本最低为目标函数,综合考虑电力系统的功率供需平衡、火电机组和风电出力等约束条件,建立了基于分时充电电价的电动汽车消纳风电的机组调度优化模型。根据电动汽车负荷对充电电价的响应,得出电动汽车的充电负荷,进而得到电力系统总负荷,以此为基础采用分步优化的方法对模型进行求解。首先以负荷方差最小和风电消纳最多为目标,通过多目标遗传算法NSGA-II对风电出力进行优化;然后以火电机组的发电成本最低为目标对火电机组的出力进行优化,达成风火机组的联动调度。算例结果表明,对电动汽车实行分时充电电价能够提升风电的消纳能力,平滑负荷曲线,降低火电机组的发电成本。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度北大核心CSCD

随着能源需求急剧上升及环境污染日益严重,安全高效、低碳清洁的能源形式已成为能源发展的主流方向,而综合能源系统是降低环境污染排放、提高能源利用效率的有效途径之一。为了实现综合能源系统经济、低碳运行,本工作提出一种基于奖惩阶梯型碳交易机制和综合需求响应策略的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,针对多元负荷的柔性特性和可调度价值,提出了考虑冷-热-电多元负荷的综合需求响应模型,并在此基础上,提出了响应补偿机制;其次,针对可再生能源的不确定性,采用拉丁超立方抽样法结合Kantorovich场景削减法生成光伏、风电和负荷的预测出力典型场景,并在优化调度模型中引入奖惩阶梯型碳交易成本,建立了以系统运行成本、响应补偿成本以及阶梯型碳交易成本之和最低的优化目标函数。最后,采用CPLEX工具箱对所提模型进行求解。算例仿真设置了不同场景,分析了综合需求响应策略和奖惩阶梯型碳交易机制对综合能源系统运行优化、节能减排的影响,验证了所建立的模型和策略能有效兼顾系统的经济、环境效益。     

基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳模型

为了有效减少弃风,提高风电消纳能力,该文从负荷侧出发,通过峰谷分时电价策略引导用户的用电方式,达到削峰填谷,优化负荷曲线的目的。同时,在传统热电联产机组中应用大容量储热装置,通过对储热环节的控制,解耦“以热定电”约束,提高系统调节能力。以系统煤耗量最低为目标,构建包含储热的热电联产机组与风电联合出力优化调度模型。该模型考虑系统中的含储热热电联产机组运行成本,同时兼顾储热、负荷侧响应与热电平衡的相关约束等因素,采用基于模拟退火的粒子群算法对模型进行求解,并利用算例比较不同模式下的结果,验证了模型的有效性。     

基于风电机组无功响应速度的风电场闪变研究

针对风电机组无功响应速度对风电场并网点电压闪变的影响,从风力发电机组特性出发,基于DIg SILENT建立了含风电机组的电网仿真模型,研究风速波动时风机无功响应速度对风电场并网点电压波动与闪变的影响。算例结果表明:风电机组无功响应速度对并网点电压闪变的影响程度与系统短路容量密切相关,加快风电机组无功响应速度能有效抑制风电场并网点的电压闪变。     

Wind power potential and time response of wind energy machines

Low-cost digital wind speed histogram recorders were designed to survey the west coast of British Columbia. Results are presented for several shore and island locations in terms of an available power parameter. Additional short term measurements of autocorrelation and cross-correlation functions showed ten-second exponential correlation in velocity fluctuations and gave values for the root mean square fluctuation. A derivation is given of the response time of a Darrieus wind energy converter, which has implications for the sampling time of any wind speed recorder, and for the power fluctuations to be expected from such a converter.     

Impact of plug-in hybrid electric vehicles on power systems with demand response and wind power

This paper uses a new unit commitment model which can simulate the interactions among plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), wind power, and demand response (DR). Four PHEV charging scenarios are simulated for the Illinois power system: (1) unconstrained charging, (2) 3-hour delayed constrained charging, (3) smart charging, and (4) smart charging with DR. The PHEV charging is assumed to be optimally controlled by the system operator in the latter two scenarios, along with load shifting and shaving enabled by DR programs. The simulation results show that optimally dispatching the PHEV charging load can significantly reduce the total operating cost of the system. With DR programs in place, the operating cost can be further reduced.     

风电机组的型式认证和风电场认证--IEC风电机组认证标准介绍

本文介绍的型式认证和风电场认证是依据国际电工委员会IECWT01：2001标准风电机组合格测试与认证体系规则及程序。型式认证的步骤包括设计评估、生产评估、质量管理评估以及型式实验。风电场认证是在型式认证完成后进行，包括场地评估、基础设计评估、安装评估（可选）一旦型式认证和风电场认证的相关工作完成后将签发认证证书。     

Economic wind power

The development of a cheap rugged windmill—from the initial wind tunnel tests, through power output/capital investment optimisation exercises to the final design and running—is traced. It is suggested that further development along the lines indicated could well result in economic wind power.     

风力发电机组功率曲线的验证

风力发电机组的功率曲线是衡量整台机组经济技术水平的最佳尺度.功率曲线验证方法的选取及实际影响因素的修正,决定了所获取的功率曲线是否符合生产实际.文章就功率曲线验证方法、影响风力发电主要影响因素和空气密度计算方法等问题进行了探讨.     

脉动风速和电网故障作用下双馈风电机组传动系统动态响应特性

为研究大容量双馈风电机组在脉动风速、齿轮时变啮合特性和电网扰动等多因素耦合作用下传动系统的动态响应特性,在Matlab/Simulink平台上,采用集中质量法建立了机组传动系统弯扭耦合动力学模型,并结合双馈风电机组运行及控制模型,形成机组传动系统的机电耦合模型,分析了机组在多种脉动风速及其与电网对地短路故障同时作用条件下传动系统的动态响应特性。计算结果表明：机组传动系统对低频振动频率具有欠阻尼特性,当脉动风速的脉动频率接近传动系统的一阶固有频率时会与传动系统产生共振;通过对比有无齿轮时变啮合激励,可以甄别传动系统与齿轮啮合激励的共振点;电网三相对地短路故障引起的传动系统振动最为剧烈,其最大振动峰峰值随风速的增加非线性增大,随风速湍流强度的增加线性增大。     

Alternative wind power : A next generation wind power technology?

Present day wind turbines (large blade Props on Pole or POPs) have continued to evolve to ever larger sizes requiring massive blades, gearboxes or large, complex customized generators. This continuous increase in size has subsequently increased the costs and complexity of manufacturing, transporting, constructing and maintaining these systems. In this article, Alfred L. Weisbrich, ENECO Texas LLC, USA discusses an alternative wind power technology design, the Wind Amplified Rotor Platform (WARP^TM) which uses many identical smaller vertically integrated modules as opposed to one large generator. The modular design can be easily and relatively inexpensively volume produced and implemented both in traditional electric utility scale wind farms as well as in marine based offshore wind farms sites.     

The effect of spatial dispersion of wind power plants on the curtailment of wind power in the Greek power supply system

To meet the national target of 29% for electricity production from renewable energy sources by 2020 in Greece, effective implementation of massive wind power installed capacity into the power supply system is required. In such a situation, the effective absorption of wind energy production is an important issue in a relatively small and weak power system such as that of Greece, which has limited existing interconnections with neighboring countries. The curtailment of wind power is sometimes necessary in autonomous systems with large wind energy penetration. The absorption or curtailment of wind power is strongly affected by the spatial dispersion of wind power installations. In the present paper, a methodology for estimating this effect is presented and applied for the power supply system of Greece. The method is based on probability theory, and makes use of wind forecasting models to represent the wind energy potential over any candidate area for future wind farm installations in the country. Moreover, technical constraints imposed by the power supply system management, the commitment of power plants and the load dispatch strategies are taken into account to maximize the wind energy penetration levels while ensuring reliable operation of the system. Representative wind power development scenarios are studied and evaluated. Results show that the spatial dispersion of wind power plants contributes beneficially to the wind energy penetration levels that can be accepted by the power system. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

第三讲风力发电用的发电机及风力发电系统

风能是我国目前开发利用比较成熟的一种新能源,风电事业正在我国蓬勃发展.为了帮助读者了解风力发电知识,我们请长期从事风力发电研究工作的中国科学院电工研究所倪受元研究员撰写了<风力发电>讲座,以飨读者.