考虑调峰适应性风险的风电场群时序规划方法

为解决基地化大规模开发中风电场群建设时序问题,提出与常规机组有机协同并统筹风电场群投资经济性和系统调峰适应性风险的时序规划方法。构建投资时序矩阵和运行状态矩阵刻画风电场和常规机组在投资和运行中的时间关联关系。采用调峰能力缺额风险值(value at risk,VaR)指标衡量调峰适应性风险,并提出计及风速相关性的调峰适应性风险评估方法;采用期权组合价值衡量风电场群投资时序的经济性,并建立考虑学习效应的经济价值评估模型。建立将投资经济性和调峰适应性风险有机统一的双层规划模型,并引入风险当量系数赋予模型罚因子明确的技术经济意义。将遗传算法与随机模拟相结合实现对模型的求解。算例验证了模型和方法的有效性。     

考虑风速相关性的多目标电网规划

多个风电场之间的风速相关性会影响潮流分布,进而影响输电网规划方案。采用逆Nataf变换建立风速相关性模型。结合基于半不变量法的概率潮流和机会约束规划,综合考虑经济性、电网负载均衡度、环保效应3个指标,构建考虑风速相关性的含风电场多目标电网优化规划模型。针对多目标优化问题的求解,提出一种改进NSGA-Ⅱ,该算法采用控制参数动态调整策略,提高了算法的全局搜索性能。采用基于熵的序数偏好方法对最优解集进行排序,给出决策方案。IEEE 24节点系统和某区域实际算例证明了所提模型的合理性和方法的有效性。研究结果表明,风速相关性对目标分量有重要的影响,考虑风速相关性能够给出更准确的电网规划方案。     

基于时序和随机风速模型的含风电场发电系统充裕性评估

建立基于蒙特卡洛模拟(MCS)的含风电场发电系统可靠性评估模型,包含时序和随机风速模型的建立及序贯和非序贯蒙特卡洛模型的建立,并把该模型应用到RBTS测试系统中。由不同风速模型和不同MCS方法构成4种组合可靠性评估模型,本文分析4种组合模型的系统缺电概率LOLP、缺供电时间期望LOLE、期望缺供电量EENS、可靠性指标,并确定时序和随机风速模型及序贯和非序贯MCS方法对系统充裕性的影响,同时分析了风电场装机容量、系统峰值负荷等因素对系统充裕性指标的影响。     

考虑多风电场风速变化规律的模拟数据生成方法

综合考虑多风电场风速的变化规律并模拟生成相应数据,对研究大规模风电接入系统具有重要意义。提出一种考虑多风电场互相关性和波动特性的风速时序建模方法。首先分析多风电场风速间的时延关系,利用Copula函数构造能描述多风电场互相关性和概率分布的风速序列;然后通过随机微分方程对生成的风速序列进行重构,使其满足实际波动特性;最后再依据时延关系对风速序列进行调整。结果表明,利用该方法生成的风速模型能够描述各风电场自身和相互之间的变化规律。以IEEE-RBTS测试系统进行充裕度评估,验证了所提模型的有效性和实用性。     

风电场对电力系统电源规划风险评估的影响

风电是一种绿色可再生能源,在工业和经济飞速发展的今天,对能源的发展和电力结构的调整起着非常重要的作用。同时风电又具有间歇性、波动性和反调峰特性,对电力系统的风险评估造成了一定的影响。因此在传统电源规划的风险评估中,加入风电场这个不确定因素,考虑风电场对电力系统电源规划风险评估的影响。根据风电场的风速及强迫停运建立了风电场的可靠性模型,在此基础上,将蒙特卡洛模拟技术与最小费用评估模型结合起来,形成了含风电场的最小费用模型,通过算例仿真计算比较不同方案的系统的风险指标,结果表明风电场的容量和位置对系统电源规划风险评估的影响很大。     

含风电场的互联发电系统可靠性评估

为得到更准确的风速序列,建立了小时级的时序风速概率分布模型,并根据该模型进行抽样获得时序风速序列。考虑风电机组的功率输出特性、尾流效应等因素,建立了风电场可靠性模型。采用分区的方法,结合增加了由25台风电机组组成的风电场的IEEE-RTS 24节点算例,利用时序蒙特卡洛模拟法对含风电场的互联发电系统进行可靠性评估。所提模型考虑了风速和负荷的时序相关性以及风电机组的功率输出特性、尾流效应等影响风电场出力的因素,使风电场接入系统后的可靠性评估更为客观、准确。     

基于极端风险假设的风电并网调峰充裕度评估

针对大规模风电并网给电力系统带来的有功平衡困难,结合实际运行中偏保守的调度策略,提出一种基于极端风险假设的风电并网调峰充裕度评估方法。假设风功率预测完全不可靠,分析了含风电系统的最大调峰需求;假设各时段风功率为零,进行日前机组组合,确定峰荷时段的最大开机方式,再结合机组调峰深度,分析了调峰容量的供给。应用序贯蒙特卡洛模拟技术进行调峰充裕度评估。算例表明,随着规划风电规模的扩大,系统调峰充裕度指标迅速恶化。将风电装机容量分散到具有相关性的多风电场将显著减轻系统的调峰压力。     

考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析

地理位置接近的不同风电场的风速具有较强的相关性,这将会影响含风电电力系统随机潮流分析评估的结果。首先根据多风电场的风速历史数据建立了考虑不同风电场相关性的风速离散化联合概率模型,在此基础上结合半不变量和级数展开方法,提出考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析评估模型,得到各节点电压的分布和越限概率等指标,同时该模型也可以考虑风电场有功无功出力的相关性。对某实际电力系统的算例验证结果表明,所提算法较不考虑风电场相关性的随机潮流结果的精度提高了很多;与蒙特卡洛方法计算结果相比误差较小,而计算速度大大提高。该算法可以快速有效地得到含风电电力系统的随机潮流评估指标,并针对所得结果提出相应的无功补偿方案,具有较好的工程应用价值。     

计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。     

计入风速与风电机组故障相关性的风电场可靠性建模及其应用

同一区域的多个风电场接入系统时,风电场出力受到风速和风机故障的不确定性和相关性的影响。传统的风电场可靠性建模方法对这些因素的考虑不够全面、对风速和风机故障之间的相关性处理过于简单,为此该文提出一种能同时计入风速和风机故障的不确定性和相关性的风电场建模方法,该方法对风速和风机故障间的相关关系无需作简化处理。基于所建立的风电场模型,采用相关抽样技术模拟风电场出力,克服了传统风电场出力模拟方法所依据的风电场状态模型或风电场出力相关关系不够准确的不足。算例分析验证了风电场建模方法和风电场出力模拟方法的正确性,并表明风速相关性和风机故障对系统可靠性的影响程度与系统输电充裕度、风电场接入地点有关。     

基于Copula函数的风电场风速建模分析

韭菜坪风电场为贵州省的一个大型山区风电场,风电场内各机组的风速具有一定相关性。本文采用多元正态Copula函数及秩相关矩阵度量的方法来量化分析该风电场内风速的相关性,以建立更能反映该风电场特性的风速模型。多元正态Copula函数能有效地将威布尔分布的风速序列、风速累积概率分布序列及标准正态分布序列连接起来,实现相关风速变量的转换及建模预测。该方法为今后分析韭菜坪风电场风速特性对该地区电网安全稳定性的影响提供一定的技术支持,也可为山区及大型风电场规划选址提供参考。     

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.     

基于混合Copula函数的风电场可用惯量评估方法

针对风电场可用惯量值与标称值可能存在较大误差的问题,提出一种考虑风机风速分布和机组运行工况的可用惯量概率化评估算法.通过对物理影响因素的分析得到风电场平均风速的时空分布特性,进而利用混合Copula函数构建大气湍流影响下的瞬时风速条件概率分布模型;基于双馈风电机组虚拟惯量控制建立风机可用惯量和惯性功率增量的估算模型,并...     

基于运行数据的风电机组间风速相关性统计分析

统计分析风电机组间的风速相关性对风电场的等值建模、风速/风功率预测及机组集群控制优化均具有指导意义。鉴于风电机组间的风速相关性研究工作开展较少,首先构建基于风电机组输出功率为索引的风电机组实际运行数据清洗方法与流程,然后基于Copula函数理论建立风电机组间风速相关性计算方法,最后基于张北地区某风电场风电机组运行数据进行案例应用分析。案例分析结果表明,提出的数据清洗整定方法可有效消除异常数据,提高风速相关性分析基础数据的质量;不同的时间尺度、风速、风向下的相同风电机组间的风速相关系数差异较大,案例中相同两台风电机组不同条件下风速运行数据相关性最大可达0.96,最小则降为0.55,风电机组间的风速相关系数表现出的时变性和差异性对基于风速相关性的风电场等值建模、风速/风功率预测精度影响较大。     

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     

基于修正能量函数和可信性理论的风机极限穿透功率模型研究

建立了考虑暂态稳定约束和风速不确定性的风机极限穿透功率计算模型。采用修正能量函数法计算暂态稳定指标,建立暂态稳定约束条件。针对风电出力的不确定性,采用风速预测误差的模糊性表征风电出力的模糊性,并基于可信性理论建立了支路容量的模糊机会约束条件。结合暂态稳定约束,最终建立风电穿透功率的模糊机会约束模型。为了避免低效的模糊模拟求解,将模糊机会约束条件转化为其清晰等价类,简化模糊机会约束模型为易求解的混合整数线性规划模型。IEEE 30节点算例表明该方法可有效计算风机极限穿透功率。     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响研究

大规模风电接入电网可能影响电网运行状态,造成系统暂态稳定特性改变,量化大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响,是保证风电消纳和电网安全的重要课题。在研究系统暂态稳定性分析中的风电模型和电网故障严重程度的基础上,提出一种评估大规模风电接入的电力系统暂态稳定风险评估方法。该方法充分计及风电出力与系统故障状态的随机性,并基于效用理论,以调度员对功角偏差的感知效用为度量指标,建立用非线性效用函数量化故障的严重程度,同时对系统暂态稳定风险指标的计算方法与流程进行了详细研究。将该方法应用于新英格兰39节点系统,对比研究了不同并网容量和并网点对暂态稳定风险的影响,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。