考虑风电出力不确定的风电并网优化探究

风力发电是一种新能源,具有无污染、无排放等优点,已经成为全球最具规模且发展最快的可再生能源.但是自然界风力的不确定性导致风力发电的随机性较大,给风电调度带来巨大的困难,因此,考虑风电出力不确定的探究对建设优化电网有重要意义.     

考虑环境成本的发电容量投资最优组合决策模型研究

对近年来国内外有关发电容量投资组合模型及相关算法进行了细致分析和优劣对比,构建了考虑环境成本的发电容量投资最优组合决策模型,同时根据免疫粒子群算法进行了相应的算例分析,为提高我国发电容量投资组合研究水平提供了一定的参考和借鉴。     

微网风电容量投资双层优化

基于双层优化思想,研究微网中独立投资商的风电容量投资问题,建立了风电投资商和微网管理方的双层优化模型。模型中同步考虑了风电安装后的调度,可使投资决策更加合理。上层优化模型中,考虑了一定的风电投资补贴,用场景刻画风电的随机性,通过决策风电安装容量和安装后的风电调度,使风电投资商的利润最大;下层优化模型中,在满足微网系统负荷需求的前提下,使微网供电成本最低。用Karush-Kuhn-Tucker最优化条件(KKT)将双层优化问题转化为单层优化问题,利用分支定界算法求解。最后对某一微网系统进行数值仿真,验证了所提模型的合理性。     

考虑网络传输约束的并网光伏发电消纳容量计算

光伏发电出力具有间隙性和不确定性,其并网接入给电力系统运行带来了巨大的挑战。针对大规模并网光电消纳容量计算问题,构建了一种考虑网络传输约束的消纳分析模型。该模型以最大化光伏电站接入总容量为优化目标,以光伏电站容量及常规机组的启停状态和出力为决策变量,考虑网络传输约束和抽水蓄能电站的特定约束,其本质属于一个混合整数线性规划问题,可采用CPLEX解法器高效求解。并将所提方法应用于某省级电网光伏发电消纳容量计算,验证了其合理性,且光伏电站消纳能力还受其接入位置和出力系数的影响。     

计及风电出力波动的发电计划模型及其应用

随着风电大规模并网,常规机组出力计划的指导性有所降低,次日开机方式的安排显得相对较重要。文章在常规机组发电计划模型的基础上,通过对系统负荷平衡约束和系统正负备用约束的表达形式变换,引出一种考虑风电功率波动特性的发电计划模型。利用IEEE RTS 96系统对该模型进行测试。测试结果表明,该模型易于与现有模型结合,能有效的处理风功率接入后的发电计划编制问题,确定一组满足风功率波动的常规机组开机方式,扩展了发电计划应用的适用范围,增强了其工程实用性。     

考虑容量补偿的发电投资决策模型

以利润最大化为目标,考虑容量补偿费用,建立了一个发电投资的Nash-Cournot决策模型,用非线性互补方法和改进的Levenberg-Marquardt算法求出均衡解.算例分析表明,增加容量补偿费可以激励发电商投资,从而保证系统容量的充裕性,且两部制电价的容量补偿方法对于低投资成本、高运行费用的机组投资激励更加有效,...     

基于柔性分析的风电并网容量优化建模

针对目前风电并网容量优化分析对风电出力随机性考虑的不足,在电力系统柔性分析研究的基础上,引入柔性参数,将风电功率的随机性柔性化表示,并将其量化为惩罚成本计入风电运行价值函数中。同时,考虑风电运行价值对风电并网容量的影响,建立了风电并网容量优化柔性数学模型,并运用拉格朗日函数的鞍点理论将此多目标优化模型简化为2个单目标的优化问题。通过IEEE 30节点算例分析表明,风电功率的柔性化表示充分反映了风电出力随机性强的特点,同时优化柔性数学模型的应用使得风电并网容量规划方案的经济性和安全性有机地结合起来,实现了风电运行价值和风电并网容量折中决策。     

考虑风电并网和电量分解的月度机组组合模型

合理的月度机组组合 (unit commitment,UC)可以在更长时间尺度上进一步拓展风电消纳空间,但大规模风电入网造成的较强不确定性会给机组组合带来很大挑战。另外,由于基于比例分配法编制的月度合同电量调度实施难度较大,文章提出一种结合改进月度合同电量分解方法与考虑源荷不确定性的月度火电机组组合模型。将风电历史数据应用于月度机组组合决策,采用基于数据驱动的分布鲁棒方法结合随机优化技术求解机组组合与电量分解方案。计算结果表明,该模型能有效减少弃风量,提高火电机组负荷率。     

计及风电出力波动的发电计划模型及应用

随着风电大规模并网,常规发电机组出力计划的指导性有所降低,次日开机方式的安排显得更加重要。为此,在常规机组发电计划模型及对系统负荷平衡约束和系统正负备用容量约束的物理含义进行分析的基础上,提出一种考虑风电功率波动特性的发电计划模型,并利用IEEE RTS 96系统对该模型进行测试。测试结果表明,该模型易于与现有模型结合,能有效处理风电功率接入后的发电计划编制问题,且其确定出的一组满足风电功率波动的常规机组开机方式,扩展了发电计划的适用范围,增强了发电计划模型的工程实用性。     

计及弃风的风电场最优装机容量

提出了一种在现有电源结构水平下利用弃风优化风电场装机容量的方法。在满足系统静态安全约束的条件下,基于机会规划约束,建立了以风电场净收益最大为目标、计及弃风的风电场最优装机容量模型。在此基础上,以小时为时间尺度,将风电不同季节、不同时刻调峰特性对弃风电量的影响引入最优模型,通过精细化模型得到统计意义上更为合理的最优装机容量。最后,以IEEE 30节点系统为例,基于某风电场的年风速分布特性及典型日每时刻的风速分布特性,采用基于随机模拟的粒子群算法进行模型求解,分析计算弃风、时间尺度、上网电价及其他因素对风电场装机容量的影响。     

大型并网风电场储能容量优化方案

为减少大型并网风电场输出功率不稳定给系统频率造成的较大影响,在Matlab平台中仿真了风电机组输出功率随风速变化的规律,以风电机组输出功率特性函数和风电场风速概率分布函数为基础,提出了一种计算大型风电系统长时间稳定输出所需储能容量的方法,并用实际风电场数据验证了该方法的有效性,以期为风电场设计提供决策参考。     

考虑电价-出力关联不确定性的风电场投资分析

针对电力市场中电价的波动性、风能资源的随机性及可控性差等特性带来的投资风险,运用投资组合理论对风电场集群的投资资金进行合理配置,使得投资者在可承受风险范围内获得更高的资金回报率.首先,计及电价-出力关联不确定性,计算各个风电场每单位装机容量得到的年收益和收益的方差,建立计及不确定性的风电场投资风险分析模型;而后,运用投资组合理论进行风电场优化配置组合;最后,采用某地区的相关数据模拟仿真,用粒子群算法求解风险投资模型.分析计算结果表明,该方法有效可行.     

大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估

风力发电异于常规电源的运行特性,这使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同.在通用风速模型基础之上,综合考虑风机的输出功率特性以及风向的统计分布特性,建立了风电场的发电可靠性评估模型;同时还考虑了多种尾流情况的影响,建立了尾流效应模型;并采用解析技术,在 IEEE 的可靠性测试系统中对不同实验方案下含风电场的系统总体发电充裕度和风电场的容量可信度进行评估.评估结果验证了混合考虑不同情况尾流对发电充裕度的影响程度,以及在计算时选取的风电场容量模型状态数对结果准确性的影响程度和它与系统风电穿透率水平之间的关系;还验证了风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对等风电场的容量可信度的影响程度     

可再生能源配额制下的短期发电计划模型研究

分析了可再生能源配额制的特点及其对电力系统调度模式的影响;在此基础上,通过引入配额制约束和风电调度因子,建立了可再生能源配额制下的短期发电计划模型;根据风电调度因子的不同取值,分析了风电优先调度、计及风电成本调度和计及政策补贴调度三种模式的发电计划。研究结果表明,在风电优先调度模式下,发电计划不受配额制的影响;在计及风电成本的调度模式下,配额要求越高,风电消纳量越多;在计及政策补贴的调度模式下,配额制和政策补贴都能促进风电消纳;当负荷峰谷比和机组最小技术出力增大时,风电消纳量降低。     

并网风电场下垂控制系数概率模型研究

随着风电并网容量的不断增加,风电场参与系统的频率控制是未来发展的必然趋势.了解和掌握并网风电场频率控制特性对于保证系统的频率稳定性具有重要意义.风电场并网的频率控制与传统发电机组有所不同,风电场出力受风速影响具有一定的随机性和波动性.根据风力发电机组出力模型,提出了基于风速变化的风电场下垂控制系数概率模型.利用半不变量的可加性,运算得出随机变量的数字特征,通过Gram-Charlie级数展开的方法计算其概率密度函数.通过对并网IEEE-14节点系统进行仿真计算,结果表明采用下垂控制系数概率模型能够反映其随机变化特性,风电场调频能力受风电场随机出力的影响,验证了概率模型的正确性,为风电场参与系统频率控制提供了一定的理论依据.     

计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估

在含电池储能设备风电场功率时序模型的基础上,建立了含功率型和能量型电池储能设备的风电场可靠性时序评估模型.使用 RBTS 发电系统作为算例,分析了2类电池设备在不同储能策略下对风电系统可靠性改善的程度,并进一步分析了储能设备自身的运行参数对风电系统可靠性影响.算例结果表明:在具有同样设备容量的情况下,3种储能策略对可靠性的改善不尽相同;在同一储能策略下,能量型电池储能设备对系统的可靠性改善更佳;同时,设备运行参数变化对系统可靠性指标也有一定的影响     

并网风光发电中混合储能系统容量优化配置

提高并网风光发电系统的调度灵活性需要引入储能技术,而储能技术研究的首要关键技术问题就是储能系统的容量配置。利用蓄电池和超级电容器的互补特性,提出了一种以优化蓄电池工作状态为原则,以提高储能系统整体经济性为目标的能量管理策略。基于该能量管理策略分析了并网风光发电系统能量损失率和能量缺失率的计算流程,根据全生命周期费用理论,建立了储能装置的年均费用函数表达式,并建立了以该函数值最小为目标,以系统能量损失率及能量缺失率等运行指标为约束的储能容量优化配置模型。运用改进混沌优化算法对实例进行了计算,验证了该优化模型与算法的正确性和有效性。