基于数字孪生的多能源送端系统能量耦合协同优化控制

针对多能源送端系统中电、热、气传输时间尺度不同所导致的能量流一体化传输控制难度增加的问题,文章通过研究多能源送端系统各能量流传输特性,根据不同能量流传输时间尺度的差异,提出了一种基于数字孪生的多能源送端电网多时间尺度协同优化控制方法。首先,根据送端系统中各能量流不同传输时间尺度,建立不同能量流传输动态模型;其次,结合数字孪生模型架构,建立多能源送端系统数字孪生控制架构模型;再次,分析多能源系统能量流信息耦合特性,建立了基于数字孪生的多能源控制模型;最后,以我国东北某多能源送端系统进行仿真,结果表明,所提控制方法能够实现多能源系统中信息的快速感知、传输、控制,进而提高送端系统输出功率的稳定性。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的风光组合多馈入直流送端系统装机容量优化配置研究

为合理规划风光组合多馈入直流送端系统装机容量,降低系统成本,避免风、光大量弃电,文章首先建立风光组合多馈入直流送端系统成本模型,提出以t分布交叉算子改进带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),并以系统年总成本最低、可再生能源发电量最大为目标,进行系统装机容量的优化配置。最后,以系统年出力曲线和日出力曲线验证算法结果的合理性。研究表明:文章所提出的改进NSGA-Ⅱ算法可以用于送端系统装机容量优化配置;提高了火电机组装机容量,在降低系统成本的同时削弱了可再生能源消纳能力;过度提高可再生能源装机容量将增加弃电量和系统成本。     

多类型电源汇集直流外送系统切机策略优化研究

多类型电源汇集直流闭锁切机后可能衍生出系统稳态电压越限问题,且不同切机组织方式的影响不同,同时各类电源的切机控制代价不同,须进一步深入研究兼顾系统安全性与控制经济性的优化切机策略。分析了直流闭锁切机后系统电压的计算方法及其影响因素,提出了综合事故后关键母线稳态压升与控制总代价的切机策略优化方法及实现步骤。首先在满足系统暂态功角、频率、电压稳定的条件下,确定直流故障后所需总切机量;其次根据切除不同类型电源对事故后系统稳态压升的影响,对各类电源的切机顺序进行排序;最后基于事故后系统稳态压升的约束,以控制总代价最小为优化目标,最终确定优化后的切机策略。实际电网仿真结果验证了所提优化控制策略的合理性与有效性,兼顾了系统的安全性与经济性。     

风光柴储微电网容量优化配置的运行策略

设计合理的运行策略是微电网容量优化配置过程中的关键因素之一。以典型独立型风光柴储微电网为研究对象,基于分布式电源的特征,将微电网运行工况划分为7种状态,进而找出设计运行策略的关键问题：当储能（BES）、柴油发电机（DE）的可输出最大功率之和大于净负荷功率时,如何分配净负荷。针对该关键问题提出首选BES分配净负荷、首选DE分配净负荷、DE趋向额定功率分配净负荷3种运行策略。基于解算多目标优化模型的计算结果分析3种运行策略的特点,指出各自的适用场合。     

母管制双速循环水泵冷端系统的运行优化

在分析母管制循环水系统拓扑结构并研究双速水泵运行特性的基础上,给出了循环水系统水力计算模型,并采用Matlab软件与C++混合编程求解,得到循环水系统变工况后的输出响应,并以某电厂超临界机组为例,对母管制双速循环水泵冷端系统运行进行了优化.结果表明:该模型的计算结果可用于计算不同负荷、不同循环水温下循环水系统的最优决策向量,使循环水泵在高效区内运行,提高了冷端系统的运行效率.     

基于猫群算法的风光储微电网电源容量优化配置研究

在风光储微电网中建立孤岛运行方式下风、光、储的容量优化配置模型,该模型以负荷缺电率作为微电网供电可靠性的约束条件,以微电网运行成本最小为目标函数.利用猫群算法对所提模型进行求解,确定出风电机组、光伏组件和蓄电池的最优容量配置方案.最后,通过算例证明了所提模型与方法的有效性.     

特高压直流送端系统的运行约束及新能源消纳挑战研究

针对特高压直流工程投运后电网特性的变化,分析了电力系统安全、经济运行面临的挑战及可采取的对策.首先在简要介绍直流系统故障的基础上,分别针对有功回退引起的暂态功角稳定问题与无功冗余造成的暂态过电压问题进行了理论分析,并根据陕西电网仿真计算结果进一步说明直流投运后对运行灵活性的制约.然后分析了运行灵活性下降对新能源消纳造成...     

考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法

针对由于风电不确定性而造成风火打捆外送方式下系统弃风限电风险问题,提出了一种考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法。首先,根据风电功率预测误差Beta分布模型,建立了风电实际可发电功率的概率分布模型,量化分析风电功率不确定性对风火打捆外送方式下的系统弃风限电风险影响机理;引入多目标优化理论,以风电外送消纳电量最大、系统综合弃风限电风险值最小为优化目标,以风电、火电出力计划为优化控制变量,以风电实际可发电功率为随机变量,构建了风火打捆外送多目标优化调度模型;引入概率序列理论,将不确定性优化模型转化为确定性模型求解。通过算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

A combined wind and hydro power system

A high degree of coverage of electricity demand by wind energy conversion is possible only with access to energy storage. For regions with both hydro and wind resources, the hydro power system and the wind power system may complement each other and alleviate the need for any other energy storage. Scandinavia is such a region, and this article uses a simulation model to assess the conditions under which all the electricity needs of Norway and Denmark could be satisfied by a combination of the existing Norwegian hydro power system with a hypothetical all wind-based Danish power system.     

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。     

基于Multi-Agent遗传算法风电-抽水蓄能联合优化运行

文章以经济和环境的综合效益最大化为目标,建立风电-抽水蓄能联合优化运行模型,考虑抽水蓄能机组和火电机组的各种运行限制,研究不同权重因子下电网效益、风电利用率和机组的出力情况,并研究了求解所建立优化模型的多Agent遗传算法,通过算例仿真验证所建模型及方法的有效性和实用性。结果表明风电场与抽水蓄能电站配合,可以降低风电对电网的影响,提高电网消纳风电的能力,还能够对火电厂机组功率起到平滑作用。     

Techno-economic valuation and optimization of integrated photovoltaic/wind energy conversion system

Decentralized electricity generation by renewable energy sources offer greater security of supply for consumers while respecting the environment. But the random nature of these sources requires us to develop sizing rules and use these systems to exploit them. This paper proposes an integrated PV/wind hybrid system optimization model, which utilizes the iterative optimization technique following the Deficiency of Power Supply Probability (DPSP), the Relative Excess Power Generated (REPG), the Total Net Present Cost (TNPC), the Total Annualized Cost (TAC) and Break-Even Distance Analysis (BEDA) for power reliability and system costs. The flow chart of the hybrid optimal sizing model is also illustrated. With this merged model, the optimal size of PV/wind hybrid energy conversion system using battery bank can be performed technically and economically according to the system reliability requirements. Additionally, a sensitivity analysis was carried out in order to appreciate the most important parameters influencing the economic performances of the hybrid system. A case study is conducted to analyze one hybrid project, which is designed to supply small residential household situated in the area of the Center for Renewable Energy Development (CDER) localized in Bouzaréah, Algeria (36°48′N, 3°1′E, 345 m).     

风电接入的区域间功率增长模式优化方法

在线计算风电接入系统区域间功率传输极限对促进风电消纳、衡量系统稳定水平、挖掘输电潜力具有重要意义。目前,在线传输极限计算方法较为依赖离线仿真知识,该算法需要预先设定用于断面功率增长的控制方案,但这种控制方案无法适应实时变化的电网运行状态,导致在线传输极限计算结果偏离电网实际。在深入研究在线传输极限求解的基础上,提出了一种用于在线传输极限求解的输电断面功率增长模式的优化分析方法,来自动辨识对调整断面功率最有效的机组。该方法定义了一种断面综合灵敏度指标,用于表征电网中各类发电机对于断面有功功率传输过程的贡献程度;计算出断面综合灵敏度后,按照灵敏度大小对断面送受端系统中的发电机进行排序,将发电机划分为正灵敏度控制设备和负灵敏度控制设备;采用反向等量配对原则,在断面送端系统和受端系统中筛选出用于断面有功控制的可调设备集,计算出各发电机的有功控制量和调整方向,生成合理的断面功率增长模式方案。以某实际电网为例进行具体说明,其结论验证了利用所提方法求解在线传输极限的有效性。     

考虑风电和光伏出力不确定性的日调度优化方法

文章采用一种改进的序列运算算法建立风电及光伏出力的不确定性综合模型,并将该模型引入调度优化问题中,建立了计及CO2排放费用及备用出力费用影响的考虑风电和光伏出力不确定性的日调度优化模型。采用机会约束理论处理含风电及光伏出力的不确定性约束,提出了一种离散粒子群与连续粒子群混合的智能算法求解该模型。最后,通过包含风电场和光伏电站的IEEE39节点算例,对所提模型以及算法进行了仿真分析,验证了数学模型和优化算法的环保性、经济性和有效性。     

An integrated approach for optimal coordination of wind power and hydro pumping storage

The increasing wind power penetration in power systems represents a techno‐economic challenge for power producers and system operators. Because of the variability and uncertainty of wind power, system operators require new solutions to increase the controllability of wind farm output. On the other hand, producers that include wind farms in their portfolio need to find new ways to boost their profits in electricity markets. This can be done by optimizing the combination of wind farms and storage so as to make larger profits when selling power (trading) and reduce penalties from imbalances in the operation. The present work describes a new integrated approach for analysing wind‐storage solutions that make use of probabilistic forecasts and optimization techniques to aid decision making on operating such systems. The approach includes a set of three complementary functions suitable for use in current systems. A real‐life system is studied, comprising two wind farms and a large hydro station with pumping capacity. Economic profits and better operational features can be obtained from the proposed cooperation between the wind farms and storage. The revenues are function of the type of hydro storage used and the market characteristics, and several options are compared in this study. The results show that the use of a storage device can lead to a significant increase in revenue, up to 11% (2010 data, Iberian market). Also, the coordinated action improves the operational features of the integrated system. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划

文章提出了计及风电及负荷出力不确定的考虑静暂态电压稳定的风电并网系统无功规划方法。建立了以降低网损、无功规划成本和提高静暂态电压稳定性为目标的风电并网系统无功规划模型,利用高斯反向学习粒子群优化算法(GOL-PSO)求解不同风电参与方式的无功规划方案,比较得到风电最佳参与规划方式及风电并网系统最优无功规划方案。最后,利用Matlab对风电并网的IEEE39系统进行无功规划仿真测试,验证所提方法的正确性和可行性。