风速相关性对配电网运行特性的影响

配电网中不同风机间的地理位置比较靠近,风速会具有较强的相关性。采用逆Nataf变换建立了风速相关性模型,基于蒙特卡洛概率潮流和机会约束规划研究了风速相关性对配电网运行特性和风电最大装机容量的影响,并提出了改进的风电渗透率指标。研究结果表明,风速相关性对配电网运行特性和风电最大装机容量有重要的影响,考虑风速相关性可以更合理地用于指导含风电配电网的规划与运行;改进的风电渗透率指标考虑了风电出力的随机性与波动性,能更准确合理地表征风电接入对电力系统的影响。     

计及气象因素的电网静态安全评估框架及模型

近年来因气象因素导致的大停电事故时有发生,因此开展电网气象安全风险评估的研究十分必要。该文首先提出了一种基于D5000平台的计及气象因素的电网静态安全风险评估框架体系,该框架体系包括电网气象信息集成模块、气象风险在线评估与预警模块和气象风险预警可视化模块,并分别给出了每一模块的构成及实现方法。文中的研究成果为电网由气象导致的系统风险评估奠定了坚实基础。     

考虑风电场出力随机性的电网静态安全分析

基于灵敏度分析理论和随机潮流计算方法,提出了一种适用于含风电电网规划的静态安全快速分析的概率方法。该方法综合考虑了风电场出力随机性、常规机组强迫停运、负荷预测不确定性等因素,运用灵敏度分析法对电网进行断线模拟,通过考虑电网结构变化的随机潮流计算进行概率分析。在计算灵敏度矩阵时考虑了网络结构变化的影响,提高了该方法的计算精度。运用半不变量和Gram-Charlier级数的相关理论避免了复杂的卷积计算,加快了该方法的计算速度。同时,运用故障排序技术避免对所有线路进行开断校验,减少了工作量。对含风电的IEEE 14节点系统进行了静态安全分析,验证了所述方法的有效性。     

计及光伏发电相关性的多重积分法概率潮流计算

光伏发电相关性以及波动性会对系统的运行产生影响,因此需要通过计及光伏出力相关性的概率潮流(probabilistic load flow,PLF)计算来获取系统运行特征量的统计信息。文中提出采用改进Nataf变换处理光伏相关性。在传统Nataf变换基础上,结合三阶多项式正态变换简化其计算。同时,为解决PLF的输入和输出变量之间非线性关系带来的计算复杂性,提出采用多重积分法(multiple integral method,MIM)和Gram-Charlier级数,仅需在少数输入点处进行潮流计算即可得到输出量统计特征的高精度结果。对IEEE 39节点系统进行仿真计算,结果验证了所提算法的有效性、准确性、计算高效性。与半不变量法的对比则验证了半不变量法的局限性以及MIM法的优良性能。     

计及气象因素的电网静态安全指标体系

针对目前计及气象因素的电网静态安全风险评估指标只涉及系统静态安全的某个或数个方面,尚没有一个完整评估指标体系的问题,提出了一个包括静态安全评估指标、运行风险评估指标以及电网薄弱点评估指标在内的电网静态安全风险评估完整指标体系,实现了气象因素对于电网静态安全风险影响的全方位评估。安徽电网的算例证明了所提电网静态安全风险评估框架体系的有效性和正确性。     

计及风速与负荷相关性的配电网重构方法

风速与负荷均受多种气候因素影响,二者具有一定相关性,因此对含风力发电的配电网进行随机潮流计算和配电网重构时应计及二者相关性的影响。基于Copula函数理论,提出一种计及风速与负荷相关性的配电网随机潮流算法,并以有功功率损耗期望值最小为目标函数,建立计及风速-负荷相关性的配电网重构模型。算例结果表明,所提方法能精确描述风速与负荷的相关结构,并且二者相关性的强弱对配电网随机潮流和重构结果均有一定影响。     

风电接入的电力系统静态安全概率分析

静态安全分析是电力系统能量管理系统重要的高级应用软件模块。由于测量、传输等过程中误差,以及风电、太阳能发电等新能源的大量接入,致使电力系统运行状态存在随机性和不确定性。不计及随机因素的电力系统静态安全分析问题已难以满足应用需求。分析了风电场风速的随机特性,研究了风电场随机输出功率,提出了电力系统静态安全概率分析问题。采用鲁棒性优越的蒙特卡洛方法求解概率潮流,IEEE-118系统的测试结果验证,模型与方法的有效性和可行性。     

基于输电线路实时评估模型的电力系统静态安全在线风险评估

提出了一种电力系统静态安全在线风险评估方法。该方法建立了计及气象因素的输电线路实时评估模型,并利用该模型求解输电线路的实时故障概率,在此基础上利用随机潮流计算所建立的风险指标。为了减小求解规模,提出了一种实时故障筛选与排序方法。按照是否考虑输电线路随机故障分为2种情况进行对比分析,New England 10机39节点系统的计算表明,所提方法能够真实评估系统当前所处的风险水平。     

考虑风电接入与负荷不确定性的静态电压稳定性分析

随着风电渗透率不断提高,其对系统电压稳定性的影响已经不容忽略。根据风电特性,计及风电机组由于电压降低进入降功率运行的情况,同时考虑充分利用风电场无功补偿剩余容量,提出了一种考虑风电接入情况下的改进连续潮流算法。为了研究负荷不确定性对系统的影响,使用概率潮流法进行电压稳定性分析。分析过程中,以所提出的改进连续潮流法对含有风电系统的样本进行计算,同时使用模糊C均值聚类算法进行负荷聚类,建立基于负荷聚类的拉丁超立方抽样概率潮流模型。分别在IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统中加入风电进行算例分析。分析结果表明,所提方法分析结果更符合实际情况,而且提高了概率潮流算法的样本利用率。     

基于风速时间周期特征的风电并网系统风险评估方法

目前的风电并网系统风险评估方法多采用风速的概率分布模型,评估的是系统全年的风险指标,不能反映风速和系统风险的时变特征。提出了风速的时间周期特征,并将其描述为风速长期、平缓的月变化趋势和短期、快速的日波动特征两部分的叠加。用时间周期拟合函数表示风速的月变化趋势,用服从特定概率分布的随机变量表示风速的日波动特征,通过对多年风速样本进行曲线拟合来建立风速的时间周期特征模型。根据该模型模拟得到的时变风速建立风电场出力模型,采用蒙特卡洛模拟方法计算风电并网系统中长期风险指标,反映了系统风险的时变特征。以IEEE-RTS79系统及某风电场实际风速为例,验证了所提方法的有效性。评估结果可为电力系统规划、中长期调度和月发电计划制定等提供重要参考。     

考虑风电接入的电网静态电压安全域计算

实现快速、有效的系统安全裕度评估,能够为系统运行控制提供决策指导。为掌握电网的安全运行态势,提出一种考虑风电接入的电网静态电压安全域计算方法。首先,利用连续潮流模型并结合电压安全约束,构建系统电压安全裕度指标,用于衡量运行点的安全状态。其次,融合灵敏度方程和启发式算法求得电压安全裕度,实现负荷裕度量化评估。然后,通过引入考虑相关性的风速预测方法,为态势预测奠定基础。最后,通过IEEE 118节点测试系统验证所提方法的有效性和可行性。通过算例仿真可知,当风电渗透率较高时,风电场出力之间的相关度越大,电压安全裕度的波动范围也越大。     

基于风速相关性的风电场群汇聚效应分析

多个风电场汇聚后的输出功率特性具有明显的汇聚效应,这是处于不同位置风电场风能资源差异性的外在体现。本文运用Copula理论对地理位置相近地区风速的相关性进行量化分析,进行最优Copula函数类型选择以及参数的确定。通过对两两风电场风速相关性的量化分析,提出一种能够反映风电场群输出功率汇聚效应的Monte Carlo模拟方法。在已知风速历史数据的前提下,分析了场间风速含有相关性对风电场群汇集后输出功率特性的影响,从而为风电场群功率外送输电容量规划提供必要的参考。     

计及风速扰动的含风电场电力系统相关性分析研究

针对风机接入电网对电力系统稳定性的影响,提出了一种利用相关分析的快速估计风电接入对系统关联程度影响的新方法,即通过创建风电机组模型研究风机转速与风速关系.仿真案例表明,采用该方法可以快速、有效地分析不同类型风速、不同接入地点风机对电力系统相关性的影响.     

含具有风速相关性风电场的发输电系统可靠性评估

提出了一种改进相关矩阵蒙特卡罗模拟法与拉丁超立方采样法相结合的多维相关风速抽样方法,并把该方法应用于含多个风电场的发输电系统可靠性评估。通过实际风速数据对模型的验证表明：提出的风速相关模型能够充分保持实际风速数据的概率分布,基本统计量和相关特性。将该模型和方法应用到 MRTS可靠性测试系统中,证明了该方法适用于含具有风速相关性的风电场的发输电系统可靠性评估。并通过算例,对风速相关性程度、风电场接入位置和风能渗透水平三个因素对含风电场的发输电系统可靠性的影响进行了分析。     

计及备用风险性的新型电力系统源网协同安全经济调度

为合理利用源侧备用资源,提出基于随机潮流和半不变量法的备用风险评估指标,以准确量化因备用不足而造成的潮流越限风险;为了实现源侧备用资源和网侧可控资源的协同优化,将网侧有载调压变压器和电容器组无功补偿装置纳入决策变量,以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标,构建计及备用风险性的新型电力系统源网协同安全经济调度模型;将布朗运动和莱维飞行随机游走机制融入多目标微分进化算法,设计新型的布朗-莱维多目标微分进化算法,对模型进行高效求解。算例分析结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

风速空间相关性和最优风电分配

风电场分布的地域多元化能够平滑风电波动。提出基于copula函数和均值－方差模型研究分布在不同位置风电场风速空间相关性和最优风电分配。利用极大似然法选取合适的copula函数描述风速间的相关关系,计算出风速间基于copula的秩相关系数,并借助最小二乘法拟合秩相关系数和风电场距离的关系。构造适合风电场的均值－方差模型优化风电的分配,其中风场的容量因子表示收益,风电前后时刻出力变化的标准差表示风险,线性相关系数用秩相关系数代替。以荷兰40个风场为例,结果表明,Gumbel copula 和 t copula函数较好地拟合了风场间风速的相关关系,并且,随着距离每增加100 km,秩相关系数下降0.1;通过求解均值－方差模型,得到各风场风电最优组合,相对于单个风场,风电波动下降程度最大达到70%,海上风场在降低风电波动中作用较大,在此模型指导下,可以选择最优风电分配策略,降低风电波动给系统带来的风险和成本。     

Maximum power control system for small wind turbine using predicted wind speed

This paper describes a novel approach of maximum power control for small wind turbines by using predicted wind speed data. Because of the moment of inertia of the wind turbine, when using conventional control method, the time lag of control will occur due to turbulence in the environment. Our proposed control system uses future information, which is the predicted wind speed, for wind turbine control. The control algorithm creates a reference trajectory of the rotational speed of the wind turbine. The advantage of using the predicted data is that the controller can operate the wind turbine efficiently so that the rotational speed of the wind turbine catches up with the reference speed at the maximum power point. Simulation results show improvement of generation efficiency compared to the conventional control method. Then we discuss the influence of the prediction error of wind speed on control performance. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.