含大型风电场的电力系统调峰运行特性分析

针对风电场出力随机性、难预测性的特点建立了风电调峰容量需求模型,基于well-being分析原理,采用基于Kantorovich Distance(KD)的forward场景削减技术选取典型风电出力场景对其随机性建模。基于调峰容量需求模型,提出了一种实用的含大型风电场的电力系统调峰运行特性分析方法,定量分析了风电场接入对系统调峰容量需求及运行特性等方面的影响。应用本文模型对一个典型算例系统进行了接入风电后的调峰运行特性模拟计算及分析,结果证明本文所提方法,其计算结果精度较高,且大大降低了计算的复杂性,有利于系统规划人员从整体上直观、清晰地分析风电对系统调峰压力及运行特性的影响,便于应用于工程实际。     

光热-风电联合运行的电力系统经济调度策略研究

针对大规模并网风电出力的随机性、波动性以及反调峰特性给电网调峰和调度带来的影响,采用含储热的光热发电系统与风电联合运行的调度策略。利用光热与风电出力的互补性及储热的可调度性平抑风电出力波动,减小电网负荷峰谷差,降低火电调峰的成本,减少弃风。基于光热电站的运行机理分析,建立光热-风电联合系统的电网调度模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现经济调度的优化。通过仿真算例分析验证调度策略及模型的可行性和合理性。     

考虑核电调峰的风电-核电协调优化调度

针对沿海地区含陆上风电、海上风电和核电电力系统,研究了考虑核电调峰的风核协调调度问题。基于风电出力特性和核电调峰特性,分析风电和核电调峰的匹配性;以经济调度为原则,计及核电机组运行约束、弃风成本和核电调峰成本,建立风核协调调度模型,并提出细分核电调峰深度的方法来线性化核电调峰约束。算例分析验证了所提模型和方法的有效性,结果表明:风电出力与核电调峰特性相匹配,且风核协调调度可兼顾调峰灵活性和调峰成本,提高了含风电和核电系统的调度经济性,并使弃风减少;核电机组采用日负荷跟踪模式参与日调峰,并采用细分核电调峰深度方法精确优化核电出力,可有效降低系统总运行成本。     

含风电和柔性直流的电力系统多场景概率无功优化

随着大规模风电并网以及多端柔性直流VSC-MTDC的广泛应用,传统无功优化己不能很好地适应现今包含间歇性风电场的交直流并列运行系统。本文提出一种基于场景分析法的含风电场及VSC-MTDC的交直流并列运行系统无功优化方法,首先统计风电场出力的历史数据拟合风电出力的多场景概率,接着通过考虑风电场的多场景组合,建立以多场景下的综合网损期望值最小化为目标函数,计及VSC-MTDC系统级控制策略的交直流系统运行约束的含风电场和VSC-MTDC参与的多场景无功优化模型,并采用全局最优解求解器Ipopt分别求解主从控制模式以及电压下垂控制模式下的最优无功方案。最后以实际的广东南澳片网作为算例进行分析,通过与单一场景下主从控制、下垂控制模型下的优化方案进行对比,验证了本文所提方法的有效性。     

考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法

高比例风电接入加剧了电力系统运行的不确定性，充足的灵活性对系统安全可靠运行至关重要。提出了一种考虑风电预测区间的电力系统灵活性评估方法。首先，考虑风电的随机波动特性和预测区间，构建随机极限场景集，表征风电出力和爬坡的不确定性并降低问题的复杂度。然后，考虑机组和系统运行特性，提出机组和系统运行灵活性综合评价指标。最后，考虑系统运行成本约束、预测场景和随机场景的运行约束，建立考虑风电预测区间的电力系统灵活性优化评估模型，量化机组和系统的灵活性供给能力并保证运行鲁棒性。在改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析，验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑相关性的地区风电出力对调峰容量的影响分析

在地区性的大规模风电并网背景下,电网的调峰能力是制约风电并网的一个很重要的因素。本文以某一实际地区电网一年的数据为例,计算风电出力和典型日负荷的皮尔逊相关系数,分析单风电场出力和地区风电出力的特性,在风电出力特性分析的基础上,计算分析不同风电出力场景下的调峰容量,选取用于调峰容量计算的地区风电典型出力特性。研究认为当地区电网并网风电容量较大时,考虑地区风电出力与负荷的相关性,采用逆调峰特性最明显的风电出力场景计算调峰容量是更合理的方法。     

鲁棒性驱动的含风电不确定性区域间调峰互济方法

随着风电的大规模并网,其出力的不确定性和反负荷特性使受电区域面临严峻的风电消纳和调峰问题,进行区域间调峰互济是解决该问题的有效途径之一。在区域间调峰互济的调度模型基础上,引入信息间隙决策理论处理风电不确定性,量化分析了风电出力波动对系统调峰及运行成本的影响,将风电波动引起的成本变化引入到调度模型中,将双层优化问题转化为单层优化问题,建立了考虑风电不确定性的区域间调峰互济改进模型,该模型可求得区域间调峰互济的鲁棒策略。最后,通过算例仿真验证了所提模型的有效性,结果表明通过改进模型解得的调峰互济策略与传统模型解得的策略相比,对于风电波动具有更好的鲁棒性,可有效减少弃风并降低总运行成本。     

数据驱动下基于风电场景的多时间尺度调峰调度研究

风电具有明显的波动性和反调峰特性。为减少风电大规模并网对电力系统调峰带来的影响,提出了一种基于风电调峰场景的多时间尺度调度策略,提高了极端风电场景下电网调度的执行效率。首先,构建了风电-负荷数据驱动模型。提出了风电调峰功率的多时间尺度评估指标,根据该指标对一年的风电功率进行时域分解并生成典型的风电调峰场景。其次,为保证在调峰场景下电网的功率平衡,针对历史场景构建了风火储协同调峰模型,并制定典型场景的经济最优调度预案。在此基础上提出多时间尺度调度策略,通过对调度预案进行滚动修正以应对风电的不确定性。最后,通过算例分析验证了所提方法在保证电网经济稳定运行的前提下可有效地提高调峰调度的计算速度并及时实施调峰调度。     

含多个风电机组的配电网无功优化

风电机组出力的随机性使传统无功优化模型难以胜任.提出了含多个风电机组的配电网无功优化的模型和算法.基于场景分析法探讨了单台和多台不同参数风电机组的随机出力描述方法,并针对不同参数的风电机组同时接入系统时的情况,提出了系统场景的划分规则,继而建立了含多个风电机组的配电网无功优化的场景模型.针对多场景潮流计算的复杂性,提出一种高效算法,该算法先利用场景功率的相似性确定场景的分析次序,再将前一场景的潮流计算结果作为后一场景的初始条件,以加速潮流收敛.仿真结果验证了该模型和算法的有效性.     

大规模风电接入的运行场景无功优化评估

场景分析是含风电电力系统处理风电随机性的典型方法,然而由于风电出力对电力系统运行的影响具有复杂的非线性,传统风电场景模型难以保证风电场景与电力系统优化运行保持一致。为此,不同于传统方法的先对风电场景聚类、再进行运行优化,而是先将风电出力样本代入无功/电压运行优化,对优化结果的无功/电压控制矢量进行场景聚类,再映射出风电的场景聚类,从而提出含大规模风电电力系统的无功/电压运行场景模型。考虑到K-means聚类方法难以确定聚类数的问题,通过聚类指标得到运行场景的最佳聚类数。将澳大利亚2个风电场实际数据接入到IEEE 30节点系统中,分别进行传统风电场景分析和所提出的运行场景分析,比较了系统网损和电压的概率特性,验证了所提出的运行场景分析方法的合理性和优越性。     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整策略

考虑负荷波动、风电有功输出的随机性,针对电力系统对大规模风电并网时电能质量、经济性、负荷支撑和快速响应等多方面的需求,提出了一种高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整的多时间尺度协调优化策略。根据变速风电机组运行特性,制定不同风速工况下风电机组的减载控制,并在不同时间尺度对机组间的调频出力进行协调,使惯性与一次调频相结合,实现频率调整优化。结果表明该策略下变速风电机组不仅能够有效地为系统提供惯性支撑,并且具备灵活、可控的静态频率响应特性。     

计及风电不确定性的风-水短期联合优化调度方法

针对风电并网带来的出力随机性和波动性问题,提出了一种计及风电不确定性的风-水短期联合优化调度方法。首先,以地区风电群为整体,考虑风电出力不确定性导致的预测值与实际值间的偏差,采用模糊聚类方法对风电预测值与实际值进行二次聚类,构建预测值与对应的实际值间的出力情景集合及条件概率分布,将风电不确定性转变为有限个确定的条件情景进行描述;继而,建立多情景风电与水电站群联合调峰调度模型,结合当前风电预测值对应的实际情景及其概率分布,采用基于逐次逼近和关联搜索的水电站群短期优化调度方法进行求解;最后,以西南某地区为例,验证所提方法应用效果。     

计及深度调峰与一次调频的风火负荷优化分配

传统机组已经不能满足因新能源渗透率提高而导致的电网调峰和调频需求的大幅增加。文中提出了一种考虑深度调峰与一次调频的风火联合负荷优化分配模型。首先分析了火电机组的深度调峰能力、一次调频能力与两者之间的关系。其次,在三种运行场景下分析了风电机组的对于一次调频的贡献,并分析了风电机组一次调频备用与反调峰特性的联系。最后建立了风火联合参与调频下最优负荷分配模型以满足经济最优,并引入鲁棒优化模型以考虑风速与负荷的不确定性。仿真中以相同装机容量下30%与50%风电渗透率为例验证模型的有效性。结果表明该负荷分配模型在保证电网的一次调频备用的情况下,一定程度上缓解了电力系统的调峰压力。     

与典型日负荷匹配的风电出力场景构建方法

为了解决风电出力的随机性导致微电网并网规划运行时鲁棒性与计算效率难以平衡的问题,提出一种与典型日负荷场景匹配的风电出力场景构造方法。首先在微电网规划中重点考虑日负荷趋势和峰谷时段位置,利用隶属度函数提取日负荷曲线趋势和峰谷时段信息,并结合改进有序聚类提出典型日负荷选取方法;在典型日负荷的有效时间内,利用风电出力最大增加量和最大减少量,结合插值法提出风电场景构造方法。然后建立评价指标体系来评价典型日负荷选取与对应风电场景构造效果。最后利用电网数据验证所提模型的有效性。     

与典型日负荷匹配的风电出力场景构建方法

为了解决风电出力的随机性导致微电网并网规划运行时鲁棒性与计算效率难以平衡的问题,提出一种与典型日负荷场景匹配的风电出力场景构造方法。首先在微电网规划中重点考虑日负荷趋势和峰谷时段位置,利用隶属度函数提取日负荷曲线趋势和峰谷时段信息,并结合改进有序聚类提出典型日负荷选取方法;在典型日负荷的有效时间内,利用风电出力最大增加量和最大减少量,结合插值法提出风电场景构造方法。然后建立评价指标体系来评价典型日负荷选取与对应风电场景构造效果。最后利用电网数据验证所提模型的有效性。     

风电并网后对华北电网调峰的影响

风电并入电网给系统的调峰带来很大影响,风电特有的随机性、波动性等特性影响着系统的稳定运行。文章针对风电并网后对电网调峰的影响问题,以华北电网的实测数据为分析对象,直观显示了风电出力在不同时段的波动特性。对比分析了风电的月、日出力特性与华北电网的负荷特性之间的关系,讨论了风电并网后对华北电网调峰的影响,得到了风力发电给电网调峰带来负面影响的关键月份。论文成果对于风电并网参与调峰提供了参考。     

风电并网后电网调峰措施的经济性分析

为接纳大量风电并网运行,电网需采取各种调峰措施并评价措施的经济性。给出了确定用于平衡风电出力波动的电网可调峰容量的方法,阐述了接纳风电所采取的调峰措施,并对各种调峰手段进行经济效益分析。基于系统的安全运行要求、调峰措施、调峰容量、各种发电形式上网电价和化石燃料的消耗量提出了衡量以及评价调峰措施经济性的方法。以区域电网为研究对象,制定了调峰策略,为电网的节能经济调度提供参考依据,并对风电的持续健康发展提出了建议。     

考虑风荷波动相似度的广义储能和输电网协同规划

由于风电和负荷的不匹配导致日净负荷的峰谷差增大, 引发输电堵塞和增加电网调峰压力,通过调控广义储能资源可以降低高风电渗透率下净负荷峰谷差过大、输电网短时阻塞的问题。首先,根据规划年各日净负荷波动曲线之间的相似度将其聚合为不同的场景;其次,以输电网和广义储能的投资成本、刚性负荷波动曲线与各节点广义储能出力曲线之间的相似度为优化目标,选择每种聚合结果中最大的日净负荷曲线作为典型场景,通过优化求解得到日净负荷波动趋势和经济性皆优的输电网和广义储能规划方案;最后,采用修正的Garver-6 节点系统验证了此方法的有效性。     

大规模风电场接入对电力系统调峰的影响

大规模风电基地的快速建设,使系统调峰成为电网运行的新难题之一。针对风电出力随机性强、运行方式复杂多变的特点,通过对规划年份时序负荷曲线与风电出力时序曲线的模拟,从一个新的角度分析了大规模风电对系统调峰的影响。还讨论了风电出力对系统峰谷差的影响机理,并引入评价指标体系,深入研究了大规模风电基地接入后系统等效负荷峰谷差的变化及分布规律。进一步分析了在各种外送模式以及系统调峰协调方式下,大规模风电基地对系统调峰的影响规律。以我国甘肃酒泉风电基地为对象进行分析和论证,并根据分析结果对甘肃电源规划与调度运行方式提出了建议。