风电并网发电的外部价值测算

当前风电并网发电在带来优良的减排等外部收益的同时,也增加了电力系统中一些参与者的外部成本,因而风电并网发电的外部价值由其外部收益与外部成本之差决定。基于随机生产模拟方法较为全面地构建了风电并网发电的外部价值测算指标及其计量方法,并通过实例测算了某地区同步投运4个风电场的年外部价值。结果表明该地区风电的单位发电量年外部价值达到130.11元/MWh,4个风电场并网发电后该地区受益较高。为相关政策制定者就风电并网发电外部价值的识别与测算提供了一定的参考。     

Expansion Planning for Renewable Integration in Power System of Regions with Very High Solar Irradiation

In this paper, we address the long-term generation and transmission expansion planning for power systems of regions with very high solar irradiation. We target the power systems that currently rely mainly on thermal generators and that aim to adopt high shares of renewable sources. We propose a stochastic programming model with expansion alternatives including transmission lines, solar power plants (photovoltaic and concentrated solar), wind farms, energy storage, and flexible combined cycle gas turbines. The model represents the long-term uncertainty to characterize the demand growth, and the short-term uncertainty to characterize daily solar, wind, and demand patterns. We use the Saudi Arabian power system to illustrate the functioning of the proposed model for several cases with different renewable integration targets. The results show that a strong dependence on solar power for high shares of renewable sources requires high generation capacity and storage to meet the night demand.     

A probabilistic model for assessing the long-term economics of wind energy

Understanding the long-term economic impact of wind energy on electricity markets is becoming more important due to the increasing penetration of wind power in the generation mix of power systems. In this paper, we evaluate the economics of wind energy by developing a probabilistic model to compute the long-term probability distribution of market clearing prices and wind farm revenues. The power system is assumed to consist of conventional generating units and wind farms. Availabilities of the generating units and the uncertainty in the wind power output are implicitly accounted for. The effect of increasing wind power penetration on the probability distribution functions of the market price and wind farm revenues is evaluated by changing the rated capacity of the wind farm. The model is illustrated by using a power system with a 32-unit and wind farms. The superiority of the proposed probabilistic model over a deterministic one is confirmed.     

适用于鲁棒调度的风电场出力不确定性集合建模与评估

合理地刻画风电场出力不确定性集合是应用鲁棒调度的重要前提。文中对风电场出力不确定性集合建模及评估方法进行了研究,依据风电数据是否完备,分别提出了精确、有效的建模方法。当风电数据完备时,相比于已有方法,所提方法建立了给定置信概率与不确定性集合之间的解析关系,且集合可构建为具有较强工程适用性的椭球或多面体形式。当风电数据不完备时,所提出的方法可辅助调度机构在仅获知部分风电场出力预测误差信息时更加合理、有效地刻画风电场出力的不确定性,从而制定更加经济、可靠的调度策略。此外,文中还提出了评估一般风电场出力不确定性集合的方法。基于EirGrid历史数据的算例分析,验证了所提出的不确定性集合建模方法的合理性、精确性,以及评估方法的有效性。     

Estimating the Spinning Reserve Requirements in Systems With Significant Wind Power Generation Penetration

Spinning reserve (SR) allows system operators to compensate for unpredictable imbalances between load and generation caused by sudden outages of generating units, errors in load forecasting or unexpected deviations by generating units from their production schedules. As the proportion of power produced by wind farms increases, it becomes more difficult to predict accurately the total amount of power injected by all generators into the power system. This added uncertainty must be taken into account when setting the requirement for SR. This paper proposes a technique to calculate the optimal amount of SR that the system operator should provide to be able to respond not only to generation outages but also to errors in the forecasts for load and wind power production. Using a Monte Carlo simulation, the proposed technique for setting the SR requirements is then compared with the traditional deterministic criterion (i.e., the capacity of the largest online infeed), an approach to cope with wind imbalances and an approach that combines the traditional criterion with the approach to cope with wind imbalances. The results show that, contrary to what is commonly believed, an increased wind power penetration does not necessarily require larger amounts of SR.      

调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略

针对集群风电场分别接入电网不同外送断面的特点,提出了调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略。所提控制策略按照弃风的严重程度,为各风电场设定不同发电优先级,结合电网消纳能力、风电场的装机容量和发电能力等因素计算各风电场的有功指令。指令控制周期内调峰约束与断面约束的配合、调峰目标值校验和强制触发策略的设计既保证了充分利用电网消纳能力和外送断面容量,又确保了调峰约束和断面约束的安全极限;高优先级风电场的钳位控制策略有效避免了电网消纳能力快速变化时低优先级风电场的有功大幅波动。冀北电网的实际运行结果证明了所提控制策略的有效性。     

考虑网内外功率特性的含风场电网日内发电需求滚动预测

由于自然风力、风向的不确定,大规模风场并网运行使得电网和风电调度的难度增大,在最大功率跟踪模式下,更加准确地预测发电出力是重要课题。考虑风场传统日前负荷预测时间尺度较大导致风场实时调度困难的实际,提出了一种在基于日内风场出力的发电需求滚动预测方法,以多级时间尺度为预测依据,建立了考虑风电接入的理想发电需求预测模型,提出了该模型下的滚动预测算法,并结合实际风场数据进行了实际预测,结果表明,提出的预测方法、模型和算法能明显提高发电需求预测精度,为大型风场的科学调度提供了决策依据,具有一定理论价值和工程应用价值。     

风电并网时基于需求侧响应的输电规划模型

在输电规划中引入需求侧响应机制,能够促使用户根据实时供用电情况改变电量消费行为,这有利于提高电网运行的灵活性,是应对风电并网不确定性问题的有效手段。综合考虑了风电机组出力的不确定性,建立了风电出力估算模型,并在输电规划目标函数中引入需求侧响应成本,建立了基于需求侧响应机制的输电规划模型,采用贪婪随机自适应搜索过程(greedy randomized adaptive search procedure,GRASP)对模型进行求解。根据Garver 6节点和IEEE-24节点系统测算基于需求侧响应机制的输电规划模型,并通过与一般输电规划模型对比,验证了基于需求侧响应机制的输电规划模型的有效性。     

基于CO2减排效益的风力发电经济性评价

环境的恶化迫使政策制定者们寻求可再生能源发电替代传统能源发电的新途径,但是高额的发电成本限制了可再生能源发电行业的发展。在考虑CO₂减排效益的情况下,利用2012年中国部分火力发电厂和风力发电场发电情况的有关数据,基于全生命周期法和年限平均法计算了火力发电和风力发电的综合成本。计算结果表明,在考虑CO₂减排效益的情况下,2012年风力发电的综合成本只比火力发电的综合成本高出0.027元/（kW·h）。当风力发电年度利用小时数达到并维持在2 200 h及以上时,风力发电的综合成本将低于火力发电的综合成本。     

含风/光发电系统的复合电力系统可靠性评估

为了保证电力系统安全稳定的运行,需对电力系统进行可靠性评估。针对风电场和光伏电场接入电力系统后对电力系统可靠性的影响,提出了风电场及光伏电场的多态分析模型。建立了可再生能源发电系统的可靠性模型,并将元件故障率及可再生能源的不确定性都考虑在内。采用状态枚举法和条件概率建立了电力系统的概率模型。利用模糊C-均值聚类算法对状态模型进行分析。对加入风电与光伏发电的RBTS和IEEERTS测试系统进行可靠性评估,计算得到不同的可靠性指标。实验结果充分证实了所提出方法的简单性与准确性。     

风电并网对电力系统的影响

风速具有波动性和间歇性,导致风力发电具有较强的不确定性.为确保电力系统的安全、稳定运行,研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的.介绍了国内外风电发展现状,综述了大型风电场并网对电力系统造成的影响及其补救措施.     

Interval type-2 fuzzy modeling of wind power generation in Genco's generation scheduling

Wind power is a promising source of electric power generation since it has tremendous environmental and social benefits. The generation scheduling (GS) problem encounters several uncertainties in terms of the system's parameters such as load, reserve and available wind power generation. The modeling of those uncertainties is an important issue in power system scheduling. A fuzzy based modeling approach can be used to develop the generation schedule under an uncertain environment.In this paper, the type-2 fuzzy membership function (MF) is implemented to model the linguistic uncertainty of type-1 MF of available wind power generation which stems from opinions of different experts. The proposed approach is applied to two test systems (six and twenty-six conventional generating units both with two wind farms) and the results of generation scheduling using both fuzzy modeling type-1, and type-2 are presented. These results demonstrate that the advantage of using the type-2 fuzzy to model the linguistic uncertainty of the type-1 MF. This paper demonstrates how unit scheduling in an uncertain environment of type-1 fuzzy MF modeling can be performed just by using a single type-2 fuzzy MF when all type-1 MF were in the footprint of uncertainty (FOU) of type-2 MF.     

基于模糊神经网络的风速预测研究

针对风速的不确定性给保障风力可靠性发电带来很大困难的问题,采用模糊神经网络的方法对大型风电场的风速进行预测,利用T-S模糊系统和神经网络的知识构建模糊神经网络预测模型,将风电场风电机组附近的气温、气压、空气湿度和风向等环境参教与风速预测模型的输入,对提前4小时和提前一天的风速进行预测,仿真结果表明该方法具有很高的精度.     

考虑预测误差的风电场电量投标博弈分析

随着电力市场化改革的深入发展,风电等新能源需要逐步与火电等其他传统电源进行竞争,同时风电等新能源出力的不确定性也增加了其在市场上博弈的复杂性。文中针对现货市场中风电场采用电量投标模式下的利益博弈问题,考虑风电出力的不确定性及预测误差,基于日前、日内2级现货市场出清模型,推导了风电场在不同投标组合情形下市场博弈均衡点的解析式,并采用实际风电出力及预测数据进行了仿真验证。对市场均衡下的风电投标结果进行分析,结果表明:在风电场电量投标模式下,风电场的博弈策略与风电出力预测值及预测误差有关,风电场可通过提高预测精度降低其投标收益风险;同时,此投标模式下风电场的投标策略出现了日前电量持留,加剧了风电场的投机行为,增加了市场运行风险。     

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响

建立了异步风力发电机组的小干扰稳定数学模型,研究了风电场接入电网后电力系统的小干扰稳定分析方法并实现了其工程应用。通过对含有大容量高比例风力发电的实际电网的计算分析表明,风电场的运行状态对电网的低频振荡模式和振荡特性有一定影响。风电机组出力的变化,使网内常规机组的运行方式发生变化,从而导致一些局部振荡模式出现或消失。网内和网间各大机群间的振荡模式没有发生变化,但振荡特性发生变化,且增加了与风电场强相关的振荡模式,这些振荡模式一般具有较好的阻尼特性。     

考虑时空不确定性的风电出力场景生成方法

为准确描述风电出力的不确定性及时空相关性,提出一种考虑时空不确定性的风电出力场景生成方法。将生成对抗网络作为风电出力的场景生成模型,将卷积神经网络作为模型生成器与判别器以实现时间特征的提取,采用特征工程方式实现不同风电场间出力空间相关性的量化;通过格拉姆角场方式进行特征变换,并合理设置网络结构及参数进行网络训练,得到生成器输入与输出场景间的映射关系。采用实测数据对所提方法的有效性进行对比验证,实验结果表明所提方法具有较强的风电出力不确定性表示能力。     

在PSASP/UPI环境下的风电场潮流计算

考虑风速的随机性、风力发电机出力的不确定性、尾流效应影响的潮流计算方法进行了研究,使用PSASP的用户接口程序,编写风电场模型的用户程序,使PSASP环境下的潮流计算模块与用户程序模块交替迭代求解,实现了含风力发电机组的潮流计算.将提出的模型接人单机无穷大系统进行潮流计算,验证了程序的有效性及合理性;接入3机9节点系统...     

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析

风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。     

计及预测误差动态相关性的多风电场联合出力不确定性模型

为实现对多风电场联合出力不确定性的精细化建模,提出了计及预测误差动态相关性的多风电场联合出力不确定性建模方法。首先,分析了同区域风电场的出力及出力预测误差动态相关性特征。进一步,针对此特征,引入高维动态藤Copula理论,建立了多风电场预测出力及预测误差的联合分布模型。最终,将以上模型与基于Copula函数的离散卷积法相结合,建立了计及预测误差动态相关性的多风电场联合出力不确定性模型,并以置信区间对多风电场联合出力不确定性进行了离散化表征。仿真结果表明,对比其他模型,所提模型拟合精度更高,拟合过程与预测方法解耦,灵活性更强。     

多风区接入对系统小干扰稳定性影响分析

随着国家对风资源的大力开发利用,大量的风电场需要接入电网.风电场接入电压等级也从最初的配电网发展到高电压等级的输电网,风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大,其中风电对系统的小干扰稳定性不容忽视.各风区之间通过主网互联,导致风力发电对系统稳定性的影响不仅仅是单个风场.还包括该风区多个风电场以及整个电网多风区风电场的影响.通过对单风区多风电场以及多风区多个风电场出力变化的分析研究,表明风电场对系统小干扰稳定性影响情况主要表现为系统的振动模式及振动特性.运用PSASP程序对中国新疆地区的典型电网仿真,验证了研究结论.分析结果对风电接入、风场运营和电网规划具有重要的参考价值.