电网对大规模风电消纳能力分析

随着风电接入电网容量的增加,调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的瓶颈,为此先对电网进行调峰能力计算,得出考虑系统调峰能力约束的风电接纳能力范围,然后计算所选电网的风电场穿透功率极限用以表征风电送出问题,再对风电场并网后的电网进行稳定性分析。并对恩施电网进行实例分析,获得恩施电网的风电消纳能力,验证了该方法的可行性。     

考虑大规模风电接入的电力规划研究

由于风电出力的不确定性、反调峰性和风电场选址的限制等问题,大规模风电并网后要求电力系统留有更多的备用电源和调峰电源,且电网结构薄弱远距离输送能力有限,使得多数风电场出力无法被消纳,对系统的稳定运行、电源规划和电网规划等方面造成了很大的负面影响,阻碍了风电的规模化应用。分析了大规模风电接入对系统可靠性、系统备用以及运营成本等带来的挑战,从电力规划角度回顾和评述了国内外风电接入系统在电源规划、电网规划以及电源电网协调规划等领域的研究进展和研究现状,明确了该领域的研究重点和研究方向。     

西北电网风电调度运行管理研究

介绍了西北电网的风电场现状、规划容量及接入情况．阐述了大规模风电场接入对西北电网调频、调峰、稳定性及无功调节等各方面安全运行带来的影响,分析研究了大量风电场集中投运对发电计划编制、调度运行控制、电力市场交易模式、并网运行管理所提出的新要求,最后提出了加快750骨干网架建设、提高对风电的监控能力及调度技术支撑手段、探索电量交易模式及消纳机制、加强风电并网运行管理等解决方案和应对策略,确保西北风电与电网实现协调、有序的发展。     

风电机组理论发电功率计算及对比优化

近年来风电装机数量快速增长,新能源发电占比逐渐提高,由此带来的电网调峰问题日益突出,尤其是风电的消纳矛盾日渐加剧。风电场理论功率计算可以更好地分析风电场实际发电和限电情况,以及弃风电量情况等,用以缓解电网和风电场发电之间的矛盾,有利于电网调度准确评估风电场的实际风力发电值。通过样板机法、测风塔外推法、机头风速法来计算风电场理论功率,并对这几种计算方式进行了对比分析,综合各种计算优势得出更切合实际的理论功率。     

计及风速波动特性的风电穿透功率极限计算

随着风电接入电网的容量日益增加,系统本身的调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的因素;风速及风电系统的随机波动特性给系统的运行带来冲击和影响,并且风电的接入增加了系统节点电压、频率和支路潮流的随机波动性。基于风电场穿透功率极限的概念,从随机过程的角度分析出风速随机波动特性,提出了风速随机波动特性修正的风电场穿透功率极限优化算法。采用IEEE 30节点系统算例进行了对比验证。研究结果表明,该方法实现了对风电出力随机性的客观描绘,提高了风电并网容量规划方案的灵活性和可靠性。     

电网在调峰能力约束下接纳风电能力的估算

电网接纳风电的能力受电网调峰能力的制约。随着风电场规模的增加,风电并网运行给电网运行的压力也越来越大。通过对常规电源调峰能力分析,根据电网尖峰和低谷时刻的网供电力,建立了电网在调峰能力约束下,电网低谷时刻风电接纳容量的计算方法。利用这种方法对2015年阿勒泰地区电网风电接纳容量进行了估算,结果表明按阿勒泰地区"十二五"规划的电网结构,目前已建和在建的风电项目的规模已经接近电网接纳的极限。指出当地的清洁能源开发的安排必须与电网建设协调,避免出现"弃风"等不必要的浪费。     

2015年京津唐电网风电消纳能力研究

大规模风电的发展,使风电消纳问题成为电网运行的难题之一.本文针对京津唐电网的实际情况,考虑京津唐电网风电在不同时间的出力特性,利用电网低谷和高峰双平衡理论,对京津唐电网每个月的风电消纳能力进行了详细研究和计算.通过研究得出,京津唐电网消纳风电困难的时间分布于每年的1月、2月和12月,且时间集中在每日的0点至6点的6个小时内.如果在电网调峰困难的典型日内考虑一定的弃风电量,将可以提高电网消纳风电装机的能力.     

以电网跟踪备用为约束的风电消纳能力分析模型

文章在研究风电出力特性及其同时率变化的基础上,引入相邻两个连续采样间隔下的风电上网同时率差值指标,通过分析此指标的动态变化情况,以电网跟踪备用为约束条件,计算电网的风电消纳能力。该方法求解过程简捷,适应性强,便于实际工程应用,有利于风电场规划阶段较快估算出电网的消纳能力。文章构建的方法模型考虑利用电网跟踪备用容量来解决风电并网运行时电网的功率不平衡问题,可有效解决风电输出功率波动性引起的电网功率的不平衡,避免风电并网对电网运行的功率扰动。最后,以我国东北地区某风电场出力数据为对象进行分析和论证,结果表明,模型具有一定的合理性与实用性。     

蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法

随着新能源接入电网比例的不断提高,新能源送端电网常规电源调峰能力不足造成的风电消纳受阻问题凸显,急需挖掘负荷的可调节潜力以增加对风电的消纳能力。蓄热电锅炉负荷具有可调节特性,通过合理的市场交易方法激励蓄热电锅炉企业参与调节成为消纳受阻风电的新途径。为此,提出了一种蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法。首先分析了蓄热电锅炉负荷参与调控对消纳受阻风电的作用机理;其次对蓄热电锅炉负荷参与消纳风电的荷源双边收益以及主从博弈关系进行了研究;基于此,提出了蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法;最后,采用某新能源送端电网荷源实际运行数据进行仿真分析,验证了所提决策方法可充分调动蓄热电锅炉企业参与消纳风电的积极性,从而有效提升风电消纳能力。     

国外风电并网特点及对我国的启示

国外风电发达国家已有风电场大多装机规模较小,主要是分散接入配电网就地消纳。风电大规模并网依赖于坚强电网的支撑,同时也需要其他电源的支持和协调发展。如丹麦东部电网通过交流输电线路与挪威、瑞典、芬兰等国组成北欧电网,西部电网则通过德国电网与欧洲大陆互联电网相联,北欧电网中的大量水电为丹麦风电提供了足够的调峰支持;而美国大量具有灵活调节能力的燃气电站为风电快速发展提供了保障。国外针对未来风电大规模开发,规划通过高电压等级线路接入电网,远距离输送至负荷中心地区,并且扩展输电网以扩大风电消纳范围和规模。风电发达国家都制定了严格的并网导则且强制执行,风电收购政策根据风电发展的不同阶段不断调整,同时广泛开展了风电功率预测工作,并对风电进行有效调控。我国风电在持续快速发展中暴露出一些问题,如风电开发缺乏统一规划,配套电网建设难度较大;系统调峰能力不足;电网建设滞后于电源建设,尤其是跨大区电网的互联规模不足;风电技术和运行水平较低,相关政策有待完善等。建议我国应努力优化电源结构,增加电源装机中调峰电源和灵活调节电源的比重;建设坚强智能电网,解决风电大规模接入和输送问题;完善相关法律和政策支持体系。     

梯级水库等效蓄能在风电消纳中的应用

风电并网容量的不断增加,使得电力调峰变成了电力系统消纳风电上最为关键的制约因素之一。针对这一现状,通过深度挖掘梯级水电站之间的反调峰能力,利用梯级水库的可调库容,实现可再生能源过剩时水电厂少发而前者不足时后者多发的效果,即等效成为一个虚拟的抽水储能电站来提高电网的调峰错峰能力和响应特性。最后以考虑区域电网调峰最优化为目标,在现有电网结构不变的情况下,考虑梯级电站的工况转移限制约束,建立了面向风电最大化消纳的梯级电站等效蓄能模型,并以我国西北某地区为例进行分析和验证。     

基于空间统计模型的区域风电消纳风险聚类分析

弃风问题严重制约风电场的可持续开发与建设,急须开展区域风电消纳风险的评估方法。为计算消纳风险,文章基于风险理论构建了风电消纳风险计量模型,并对蒙西地区87家风电场2012-2018年消纳风险数据进行空间相关性分析,应用ArcGIS工具研究内蒙古电网风电消纳风险区域的动态变化趋势和特征。研究结果能够直观反映区域的风险水平及其演化趋势,为区域风电场科学规划提供参考。     

电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制方法

大规模的电动汽车负荷可增加电网系统的调峰能力,消纳受阻风电。文章首先根据系统负荷和风电出力特性分析其受阻原因;其次,通过对电动汽车充放电特性、可时移特性和SOC模型的分析,建立了电动汽车充放电模型,并提出相应策略;然后,以电动汽车消纳后的风电剩余受阻量最小为目标,建立电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制模型,并利用差分进化算法对模型进行求解;最后,以某地区电网实际数据进行仿真计算,验证电动汽车参与受阻风电消纳协调控制的可行性与有效性。     

一种考虑风电出力和负荷不确定性的最优调峰方法研究

摘要： 风电的随机波动特性可能使风电系统存在反调峰现象。在分析风电并网使系统对调峰需求发生变化的基础上,建立了风电出力和负荷的不确定性模型,并以最大限度消纳风电为目标,通过考虑使电网收益最大、满足潮流安全约束等因素建立了基于实时电价的火电、水电和抽水蓄能联合调峰优化模型,并采用最优潮流和粒子群算法研究了改进优化模型的求解方法。最后,对所研究调峰策略优化方法进行了仿真验证,证明了该策略在提高电网收益的同时,能够充分利用各调峰机组的调峰能力,确保系统的安全性。     

基于Pareto折中解的风电装机规划多目标优化方法

为引导有序有效的风电装机规划,在提高风电场经济社会效益的同时,保证大规模风电接入系统的安全性,提出一种基于Pareto折中解的风电装机规划多目标优化方法。首先建立风电装机规划的多目标模型,研究风电场的经济社会效益及不定量风电消纳后系统负调峰能力的变化。随后通过求解该模型的非支配解,得到其Pareto前沿,并基于模糊理论从前沿中得出折中规划方案。最后,对某省电网实际数据进行仿真求解,从不同角度得出该省风电装机规划方案,供规划工作者参考选取。通过与实际风电装机下的各项数据进行对比,表明该文所提方法对风电规划指导具有一定的参考意义。     

考虑调峰附加成本的新能源送出型电网电价动态优化模型

针对现货市场交易机制下新能源送出型电网风电不确定性对电网调峰附加成本影响,提出考虑调峰附加成本的电网电价动态优化模型,为火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源参与电网调峰提供灵活的电价信号,保障现货交易市场出清价格的准确性,同时提高各电力主体对新能源的消纳能力和系统碳减排能力。首先,以新能源送出型电网为基础,研究考虑风电不确定性的电网调峰需求量化方法,并建立火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源的调峰附加成本模型;其次,研究现货市场中各电力主体的竞价策略,考虑调峰附加成本交易机制,建立以最小化运行成本为目标的现货市场出清模型,并采用合作博弈算法对模型进行求解,计算新能源送出型电网各主体出清价格;最后,以东北某新能源送出型电网实际运行数据为例进行仿真验证,结果表明所提出的考虑调峰附加成本的电网价格动态优化模型能有效提升电网对新能源的消纳能力,保障电力现货市场的高效稳定运行。     

区域电网储能容量优化配置技术研究

通过研究区域电网静态电压稳定性以及电压质量,提出电网接纳风电能力量化计算公式,计算其消纳风电能力,以此为基础,通过最小二乘法拟合风电场弃风量与风电消纳能力关联曲线,确定储能系统出力控制目标。基于灵敏度指标,分析计算算例中风电各待接入点网损-节点有功变动关联曲线,通过有限微分得到二阶网损灵敏度指标,满足良好线性,并通过对二阶指标排序确定储能系统优化接入母线。     

蒙东地区风电消纳问题分析与研究

针对大规模风电接入给电网安全运行带来的新问题和新挑战,在分析蒙东地区风电运行特点的基础上,从定性和定量两个角度研究了蒙东风电消纳问题。根据蒙东电网的特点,从加强调峰电源和跨区电网建设、突破风电并网运行关键技术、建立完善风电发展的配套政策措施等角度,提出了促进蒙东地区风电消纳的应对措施。     

考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法

大规模风电并入电网时,常规电源调峰能力不足,导致风电消纳受阻,而电解铝和电动汽车负荷具有可调节能力,能够消纳一定风电。因此,该文提出一种考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法。首先,基于电解铝负荷与电动汽车负荷的响应能力,建立以弃风电量和系统运行成本最小的源荷互动调峰多目标优化模型;其次,采用NSGA-2算法对模型进行求解,获得Pareto最优解集,并利用满意度评价方法选取最优折衷解,从而得到可调节负荷参与受阻风电的决策方法;最后,通过IEEE33节点对系统进行仿真,并与传统调度方案进行对比,验证了所提方法的优越性和可行性,为可调节负荷参与消纳受阻风电提供技术支持。     

中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究

分析了中国风电发展现状（风电装机容量快速增长;风电分布较为集中）及存在的问题（系统调峰能力不足;跨大区域互联规模小,不利于风电消纳）,提出了中国风电健康可持续发展的思路（优化电源结构以建设适度规模的调峰电源;建设坚强跨区域互联电网;合理的煤电布局和风火打捆输送：政策支持）和中国未来风电的合理开发规模及相关效益。