基于布谷鸟搜索算法的水电站消纳风电调峰运行策略研究

为了研究水电站在消纳风电中的应用,利用水电转换公式将水流量及水头高度转化为水电站出力,并把风电出力的不确定性表示为一个具有零均值、呈正态分布的预测误差。构建风-水-火电力系统联合调度模型,该模型以系统成本最小为目标函数,包含了火电机组煤耗成本、水电站管理成本以及风电场管理成本和预测误差成本;模型以水力和火力发电约束、水流量约束、火电机组爬坡速率约束等为约束条件,采用布谷鸟搜索算法对其进行求解,得到了系统运行的经济最优策略。仿真结果表明,水电站能够在电力系统中发挥较好的调峰作用,弥补风电出力的随机波动,降低系统峰谷差率,减少火电机组出力的频繁变化,降低系统备用容量,增加电力系统的安全性、稳定性和供电可靠性。     

碳达峰背景下抽水蓄能-风电联合系统建模及有功功率控制特性研究

随着"碳达峰,碳中和"目标的提出,风电并网规模日益扩大,抽水蓄能电站在风电出力消纳上将发挥越来越重要的作用。建立抽水蓄能-风电联合系统仿真模型是研究抽水蓄能电站消纳风电波动出力的重要手段。针对现有多能互补模型中的抽水蓄能机组模型通常只适用于小波动过渡过程、且通常简化风电机组动态发电过程的问题,为了进一步揭示联合运行过程中抽水蓄能机组和风电机组的动态调节特性,介绍了抽水蓄能-风电联合系统数值仿真模型架构,建立了一种能模拟抽水蓄能机组全工况范围和反映风电机组发电特性的水风互补联合运行系统仿真模型,重点研究了联合系统在有功功率控制下的动态响应特性。仿真结果表明系统在功率跟踪模式和功率平滑模式下均能较好平抑风电出力波动,并显示出水流惯性限制了抽水蓄能机组的响应速度,可为风电大规模并网下的抽水蓄能机组控制提供技术支持。     

计及水库运行约束的极端气象场景下抽蓄电站优化调度研究

极端气象场景下风电和光伏出力非同步骤减，系统调节需求攀升，需要抽蓄电站灵活运行填补缺额，维持电力供需平衡及电网稳定运行。本文用单位电能上水库水位降深系数和单位上水库水位抬升消耗电能系数简化水电转换关系，建立了基于上水库水位运行控制的水量抽发平衡，作为抽蓄电站电力运行边界条件；在此基础上考虑高温连晴、低温寒潮、台风、沙尘、雾霾等极端天气对风光出力及负荷的影响，建立起极端气象场景下风光出力非同步骤减的含抽水蓄能电力系统高效经济优化调度模型，以实现合理调用抽水蓄能满足系统调峰需求，缓解极端天气对电力平衡的冲击。通过算例分析，验证了所提约束和所建模型的合理性和可行性，研究成果可为电力系统利用抽蓄电站应对突发气象过程提供决策支持。     

含风电接入的配电网储能系统优化配置

提出了一种计及规划与运行相互影响的电池储能系统双层规划模型以解决配电网风电渗透率提高所带来的电压越限等问题。该模型以配电网投资收益最大为目标,综合考虑了接入位置、容量和寿命等对优化结果有较大影响的因素,并在规划阶段根据风电典型出力曲线模拟储能日内运行方案,实现了风电波动功率消纳。结合启发式算法适应性强和数值分析优化法求解效率高的优点,采用一种遗传算法与二阶锥优化相结合的方法求解所提储能规划,并在IEEE 33节点算例系统进行测试,结果说明合理配置储能系统可以弥补风电波动性等缺点。比较了不同风电渗透率对规划结果的影响,并验证了所提模型与方法的有效性和快速性。     

平抑风电出力的风储系统控制策略

为了平抑风电出力,采用了双层模糊控制优化策略的风储系统。首先,利用小波包将风电场出力进行分解,得到平抑目标功率和储能系统充放电初级参考指令。接着,根据储能设备的荷电状态和充放电初级参考指令利用模糊控制对储能设备的荷电状态进行调节。然后,利用第二层模糊控制实现储能设备之间的能量相互流动,优化储能设备的充放电功率指令,改善对风电功率波动的平抑效果。最后,在Matlab/Simulink中搭建了风储系统模型,通过仿真验证了双层控制优化策略的有效性。研究结果为风力发电储能系统设计提供参考。     

计及阶梯式碳交易的风-光-火-抽蓄联合系统日前优化调度

在以水、风、光等清洁可再生新能源为主的电力系统中,风电与光伏出力的不确定性会导致电源侧的灵活性调节能力不足,并且难以精准量化评估系统的降碳效益。本文采用模糊机会处理功率平衡约束来表征风光出力的不确定性,耦合阶梯式碳排放成本计算方法,构建新型风-光-火-抽蓄联合运行系统日前优化调度模型。以西北地区某新能源基地为研究对象,将火电机组运行成本、弃风弃光惩罚成本、抽蓄电站运行成本以及碳排放成本构成的综合成本最低作为优化目标,采用分段线性化方法处理火电机组运行成本的凸性非线性项。实际算例优化结果表明,抽蓄电站的加入使得联合系统的总运行成本与碳排放量均大大降低,且对风-光-火-抽蓄联合运行系统引入模糊机会与阶梯式碳交易后,综合运行成本降低3.2%,碳排放量减少14.3%,弃风弃光成本下降了55.7%,验证了本文所构建的新型模型的有效性。     

考虑抽蓄-风-光-火联合系统运行经济效益的日前优化调度研究

可再生能源大规模开发与利用将助力我国"碳达峰、碳中和"目标的实现。为应对未来大规模具有随机性、波动性和间歇性的可再生能源并网,在兼顾已有火电机组运行的基础上,需推进灵活性储能与可再生能源的联合运行,以实现可再生能源安全经济并网。构建了抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱进行求解,得到联合系统在多种工作场景下日前优化调度结果。结果表明,抽水蓄能可提高联合系统运行经济性,降低系统治理污染成本,减少系统CO₂排放量,提升火电出力稳定性;不同容量配比下的各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系。     

海水可变速抽水蓄能与风电联合运行优化研究

海水可变速抽水蓄能是国内尚未应用的新技术，是消纳海上风电、提高沿海及海岛电力系统可靠性的新思路。以经济效益最大化和输出功率波动最小化为目标，提出考虑分时电价、变速机组运行特性的多层次约束条件，建立海水抽水蓄能与风电联合系统运行优化模型；引入NSGA-Ⅱ算法结合罚函数求解；以广东万山群岛微网系统为例，定量对比了含可变速和定速机组的海水抽水蓄能与风电联合系统运行性能，阐明了可变速技术优势。结果表明：在一个日调节周期内，相较于同容量下的常规抽水蓄能与风电联合运行系统，可变速抽水蓄能与风电联合运行系统可提高经济效益4.16%,降低输出功率波动12.10%,减小弃电量26.78%,提高风能利用率1.69%。研究成果对探寻适合中国沿海地区和海岛的海水抽蓄系统发展模式具有借鉴意义。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型，基于该模型提出一种风电机组功率控制策略，并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪，并可以对风机捕获的功率进行控制，使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真，仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪，并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

抽水蓄能电站运行优化模型

建立了2个抽水蓄能电站运行优化模型:一个是考虑到抽水蓄能电站机组强迫停机率和机组容量超出或者少于系统需求时的效益损失而建立的抽水蓄能电站单独运行优化模型;另一个是考虑到电力系统中火电机组的调整出力能力而建立的电力系统中水火电站的全过程联合运行优化模型.提出了曲线脉动量化的方法.     

新型区域电力系统电源规划和时序生产模拟

以新能源为主体的新型区域电力系统电源规划和时序生产模拟面临较大困难,针对于此,设计了区域电力系统机组检修计划与机组组合的双层耦合框架,提出了中等规模机组集群方法,可使机组检修与机组组合优化直接耦合。还提出了新型区域电力系统检修优化模型,以系统空闲容量最小为目标函数,考虑系统电力平衡、调峰容量平衡等约束条件,检修计划有利于促进新能源消纳。在机组组合优化模型中,以系统运行成本最小为目标函数,对中等规模火电机组集群进一步采用机组集群求解方法,较准确计算火电运行及机组启停煤耗。在区域电力系统时序生产模拟中,上述方法计算结果明显优于启发式方法,可对各类电源间出力协调平衡进行全局寻优。     

浅谈海上风力发电机组安装技术

为便于研究,在福建省福清兴化湾设立了试验风场。研究、实施了对国内外8家知名风机供应商提供的14台单机容量5MW及以上的抗台风型海上大容量风电机组的安装,涉及不同机型机组机舱与轮毂、不同型叶轮与轮毂整体吊装、单叶片吊装等技术路线、安装方式等,为海上大容量风电机组的安装提供了成功的探索。     

联合运行水电站水力机械系统小波动稳定性研究

推导了水电站联合运行条件下的系统等效惯性时间常数、总出力变化以及机组控制方程,结合水电站实际工程的水道布置及机械特性,分别建立了系统的小波动稳定理论分析模型和小波动过渡过程时域仿真模型。通过理论分析,给出联合运行条件下系统的稳定性特征,采用数值仿真,模拟了负荷扰动时系统参数的小波动过渡过程,并与孤网条件下单个水电站的稳定性及调节品质进行了比较。结论表明:相对于孤网运行,水电站联合运行可增加系统的稳定性,改善系统的调节品质,联合运行改变了机组的调节方式,系统总出力与负荷平衡,机组无需保持自身出力为常数;联合运行时,调速器参数可在系统稳定域内选取相对较小值,在保证系统稳定的前提下,可加快调节过程,改善调节品质。     

限电工况下风电场日内运行模式的经济性研究

当前,限电工况下风电机组均匀降功率运行和无差别轮流检修,使风电机组检修针对性弱、成本高;风电场弃风与检修停机计划不匹配,导致弃风严重。引入成本低廉的退役动力电池,以风出力预测为基础,制定风电场发电、存储、维护三者的"发-储-修"一体化新模式。首先,评估风电机组健康状态,以确定风电机组发电、检修优先级;然后,以储能系统为电能"削峰填谷"的载体,改善并网电能的平稳性;最后,以新疆达坂城某风电场实际历史数据为依据,验证该运行模式的合理性。     

集成服务环境下风电并网的无功调节（一）无功调节

依据风电功率预测和地区系统无功优化运行方案，计算风电机组电气控制参考值，通过每台风电机控制器和变频器调节风电场注入系统的无功功率。提出了集成服务环境下风电场的无功调节策略，介绍了风电数据采集与监控（SCADA）系统的功率预测过程和参数整定过程。以基于双馈异步发电机的变速恒频风电机组为例，介绍了风电机组无功调节的实现方案。     

抽水蓄能电站在电网中静态和动态效益的工程实用算法

从系统观点出发对抽水蓄能电站的调峰填谷静态效益及事故备用、负荷跟踪动态效益进行了分析．文中充分考虑了电站的各种运行方式及不同机组承担不同功能时在模型和计算方法上的差别，用边际效益法优化抽水蓄能电站的工作位置，用新算法对具有不同煤耗特性的火电机组进行最优分配，在此基础上得到静态效益．各种机组以不同容量承担事故各用功能时，从新的角度计算电量损失，即将电量损失分为由于系统增行速度不够快引起的电量损失和由于备用容量不足引起的电量损失两部分，得出事故备用效益．机组承担负荷跟踪功能时，从调度运行角度出发，根据负荷情况调整机组出力．并计算由于调整速度不够快而引起的电量损失，得到负荷跟踪效益．工程实践证明该算法合理并可行．     

基于自编码网络的海上风电机组典型故障诊断方法

当前海上风电机组故障诊断大多只利用SCADA系统数据或振动监测系统数据中一种数据源,诊断精度较低。为此,提出一种基于自编码网络的海上风电机组典型故障的数据融合诊断方法。首先,采用自编码网络分别对SCADA系统数据和振动监测数据的故障特征降维,并将二者融合。然后,采用两类故障特征融合的深度自编码网络故障诊断模型对典型故障进行检测及分类。最后,通过实际运行案例验证了本文提出的深度自编码网络故障诊断模型的有效性。     

改进的火电调峰方式

针对汛期电力系统中水电在尽量减少或避免弃水而调峰能力不够时，火电参与调峰但各个时段出力不均匀的情况，提出了一种改进的火电调峰算法，以逐次切负荷法为基础，采用负荷控制的办法，避免了常规算法中对火电站计算结果进行逐个限制的复杂过程。该算法在尽可能减少火电站出力过程中连续启停机及连续升降的情况下，既能保证火电站相邻时段出力差满足爬坡速度要求，又保证了火电站全天各个时段出力尽量均匀。通过云南电网实际运行检验，所提出的火电调峰方法得到的结果更为合理，更能满足实际电网的调峰要求。     

风储联合调频中储能的容量优化配置

从风电场自身的一次调频能力出发,将储能控制与风电机组变桨距控制相结合,采用机会约束规划处理可信度和运行成本间的关系,考虑储能全寿命周期成本,以风储联合调频运行成本最小为优化目标,建立机会约束规划模型,利用蚁狮算法进行求解得出风电场储能功率和容量的最优配置方案,通过算例验证,模型可降低系统一次调频总成本和所需配置储能容量。     

考虑灵活运行机组的随机机组组合模型

提出一种随机机组组合模型。为兼顾节能环保,该模型除考虑常规火电机组之外,还考虑了灵活运行机组和风电机组。灵活运行机组具有多种运行模式,将每种模式虚拟为一台单独的发电机,通过设置相应的参数和约束条件实现模式之间的转换,易于与传统机组组合模型相结合。在常规机组组合模型中加入投运风险约束,通过该约束不同的变形形式可以分别考虑负荷波动、发电机组故障和风电场输出功率波动等多种随机因素。2个简单系统的算例分析显示了所述模型在处理灵活运行机组以及考虑随机因素方面的有效性。 4个不同规模的算例分析显示,模型的计算时间能够满足工程计算的需要,具有一定的实际应用前景。