基于条件风险价值的风柴储孤岛微网经济风险评估

基于条件风险价值方法提出风柴储孤岛微网经济风险评估模型。对孤岛微网中风机与柴油发电机故障情况进行抽样,结合其出力分别建立可靠性模型;综合考虑储能放电深度和充放电次数对储能容量衰减的影响以及储能运行策略,建立储能系统可靠性模型;考虑微网内不同重要程度负荷停电造成的经济损失,采用条件风险价值方法定义经济风险严重度指标;采用蒙特卡洛模拟法求解严重度指标计算公式中的停电损失概率密度函数。以欧洲典型低压孤岛微网为例,对不同风机装机容量、负荷峰值、一般负荷容量占比以及置信度下的严重度指标进行分析,验证了该指标的合理性。     

计及控制方式的孤岛微网供电可靠性评估

孤岛微网供电可靠性指标表征微网向用户提供持续供电的能力,掌握可靠性指标就可以对孤岛微网进行可靠性评价。为了分析不同控制方式对可靠性的影响,制定了3种控制方式;建立了风光功率时序模型和蓄电池两池模型(Kinetic Battery Model,KiBaM);分析了元件故障对微网运行状态的影响和基于位置及重要程度的负荷削减方法;采用序贯蒙特卡洛模拟方法抽样元件状态,确定故障元件;综合考虑电源出力的随机性、控制方式、元件故障、负荷削减方法和网架结构,提出了孤岛微网供电可靠性评估算法。最后,以一网架结构简单的微网为例,对其进行供电可靠性评估,算例结果证明了所提出算法的正确性。     

基于马尔可夫链蒙特卡洛法的独立风光柴储微网运行风险评估

基于马尔可夫链蒙特卡洛法对独立风光柴储微网的运行风险水平进行了评估。基于马尔可夫状态概率转移矩阵建立了风电和光伏的发电可靠性模型,该模型综合考虑了风光资源变化的随机性和连续性,以及温度对光伏出力的影响。在此基础上,根据微网运行策略确立储能和柴油机的出力。通过风险评估指标体系,采用马尔可夫链蒙特卡洛法评估微网的运行风险。算例以欧洲典型微网为例,验证了马尔可夫链蒙特卡洛法的正确性和有效性,并从马尔可夫链状态数、风/光容量配比、发电/负荷比3个方面评估了对微网运行风险的影响,算例结果可为微网系统的规划、设计和运行提供参考。     

基于时序模拟的并网型微网可靠性分析

并网型微网凭借独立组网、高度自治的特点,可有效保证内部重要负荷的短期持续供电。首先,分析了微网中光伏电源和风电机组的输出随机特性,针对并网型微网两种运行方式,提出并网运行时微网和外网输出协调工作策略,并建立了孤岛运行时全时序可靠性模型;其次,基于孤岛运行特征和负荷切除原则,提出新的评估微网持续供电能力的可靠性指标;最后,对传统时序蒙特卡罗法进行改进,提出基于微网随机、时序等运行特性的可靠性评估方法,并以RBTS BUS6改进系统为例进行了仿真计算,验证所提方法的可行性。在此基础上,通过改变微网内电源的位置和储能容量大小,分析了电源位置和储能容量对配电系统和微网可靠性的影响。     

可控负荷在微网孤岛运行时的调频作用研究

由于可再生能源发电输出功率的波动性,微网在孤岛运行缺少大电网支撑,网内电压幅值、频率等相对于额定值都将有不同程度的波动与偏差,对电力用户造成极大损失.针对这种情况,提出通过对可控负荷的容量、速度等投切策略的控制来稳定微网孤岛运行时网内频率和电压幅值,利用基于Kaimal风速功率谱风速模型及风轮机有名值模型搭建了含可控负荷的微网模型,并在Matlab/Simulink工具箱中进行了微网孤岛和并网运行时可控负荷控制策略的仿真,验证了微网孤岛运行时可控负荷优异的调频性能.     

孤岛微网信息物理系统可靠性建模与评估

为考察信息系统对微网可靠性的影响,从信息物理融合的角度提出孤岛微网可靠性建模与评估方法,更细致全面地刻画微网可靠性水平与运行风险。依据孤岛微网信息物理元件交互影响机理,基于马尔科夫过程理论建立了新的断路器元件三状态可靠性模型,为分析信息物理间接作用提供方法;考虑通信网络复杂性和冗余特征,借鉴传统通信网络利用关联矩阵和深度优先搜索评估连通性的方法,建立了基于连通性评价的信息系统可靠性模型;考虑孤岛微网优化运行状态对故障后果分析的影响,运用计及优化运行策略的系统状态生成方法,建立优化模型并求解。在此基础上,基于序贯蒙特卡罗模拟法,提出孤岛微网信息物理融合可靠性评估算法。通过对算例进行仿真测试,验证所提模型和方法的可行性和有效性,研究成果有助于推动微网可靠性评估的进一步发展。     

不同风速模型和可靠性指标对风电可信容量评估的影响

目前关于风电可信容量的研究存在风速模型和可靠性指标的选取缺少依据的问题。为此,比较了实测风速法、实测风速均值法、概率抽样法、时间序列分析法所产生的风速序列用于发电系统可靠性评估效果的差异,并分析原因。结合well-being框架内的风险、临界、健康状态的概率、频率、持续时间及失负荷量等可靠性指标,分别应用于风电可信容量评估。利用基于序贯蒙特卡洛模拟的可信容量求解方法,通过加入风电的IEEE-RTS算例,结合2种风速场景,对比分析了不同风速模型和可靠性指标对发电系统可靠性和风电容量可信度评估的影响,并针对评估需求给出选用建议。     

基于时序模拟的离网型微网可靠性分析

离网型微网凭借独立、自治运行等特点,可有效保证网内负荷的正常供电。首先建立风电机组的时序出力模型,然后针对不同的储能运行策略,建立储能系统充放电模型;在传统时序蒙特卡洛算法的基础上,提出基于微网随机、时序等运行特性的可靠性评估算法,并对改进的RBTS Bus 6孤岛系统进行可靠性评估。算例分析表明,该算法能有效地计算离网型微网系统的可靠性指标。     

计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法

由于远离大陆,独立海岛上的微网多运行于孤岛模式,不与配电网发生功率交换,微网内部实现电力供需平衡,同时,电动汽车充电需求的接入给孤岛微网的可靠运行带来了影响。提出了一种计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法。首先,通过模拟用户的出行行为建立了基于出行链理论的电动汽车充电负荷模型,计及风电和储能特性提出了微网运行策略和负荷分块削减策略。其次,考虑电动汽车充电需求,提出了年均充电中断次数、系统平均充电可用性等新型指标,构建了与传统配电网有差异的微网供电可靠性评估体系。最后,对改进的RBTS Bus6馈线F4系统进行了可靠性评估。算例结果表明,微网运行策略和电动汽车充电需求对孤岛微网的供电可靠性影响显著。     

含风光储的微网对配电网可靠性的影响

针对风力、光伏发电输出功率随机特性,计及储能与系统协调运行策略,建立含风光储的微网可靠性评估模型。配电网故障后,微网孤岛运行,考虑微网内电力功率是否平衡,并在发电不足时切负荷;微网非电源元件故障,阐述故障模式与后果分析(FMEA)过程,在此基础上,给出了模型的序贯蒙特卡洛评估流程。算例仿真结果表明,含风光储的微网能有效提高配电网可靠性水平,微网的接入位置、协调运行策略、容量配置和成本效益对配电网的可靠性产生很大影响。     

运用成本效益分析的风/柴/储能系统规划方法

提出了一种基于成本效益分析的风/柴/储能系统规划方法.该方法采用蒙特卡罗仿真计算风/柴/储能系统的可靠性指标,通过保持该系统的供电可靠性在某一水平下,用风力发电机(wind turbine generator,WTG)和储能系统来扩张系统容量以满足负荷增长,同时在考虑风电运行约束、风力资源、燃料价格以及相关设备安装和维护费用的前提下,运用成本效益分析找出风力发电机安装容量和能量储存容量的最优组合.实例系统仿真结果表明,该方法合理、有效.     

冷热电联供型孤岛微电网环保经济调度模型

分布式风光伏及冷热电负荷具有较强的不确定性,增加了孤岛微电网的调度运行难度。研究冷热电联供型孤岛微电网的环保经济调度问题,通过在孤岛微电网中融入可中断负荷,将可中断负荷视为虚拟发电资源参与微电网调度运行,同时考虑微电网运行方案的经济性和环保性。采用基于可信性测度的模糊机会约束规划处理分布式风光及冷热电负荷的不确定性,进而转化为确定性等价类。采用基于满意度指标的多目标处理方法兼顾经济目标和环保目标。算例分析验证了模型的有效性。     

基于时变通用生成函数的孤岛运行模式下微电网可靠性评估

并网型微电网进入孤岛运行模式后,其未来短期运行的供电可靠性具有时变性。为此,提出基于时变通用生成函数(TVUGF)的可靠性评估方法。采用马尔可夫—TVUGF模型求取预测风速状态概率及微电网系统时变状态概率,得到分布式电源出力TVUGF模型;考虑微电网计划解列和孤岛切负荷策略,对每个系统状态进行分类故障影响分析,建立微电网可靠性TVUGF模型,进而得出微电网负荷点和系统可靠性指标。考虑到TVUGF运算中需计算的状态数较多,提出TVUGF运算的合并同类项和状态重新划分法,以减少计算量,提高计算速度。采用所述方法对典型低压微电网系统进行可靠性评估,评估结果及分析验证了该方法的正确性和有效性。     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。     

基于几何分布的微电网孤岛运行可靠性快速概率评估

微电网内间歇性分布式电源和负荷的波动性使孤岛运行可靠性评估变得复杂。而避免负荷频繁投切的实际短时孤岛切负荷策略增强了负荷状态的时序关联性,该策略下序贯蒙特卡洛仿真计算量大。针对上述问题,文中基于几何分布模型和概率计算,提出了快速准确计算微电网负荷点停电时间概率分布的解析公式,可综合计算负荷点和系统可靠性指标。以改造的配电系统为例,通过评估微电网孤岛运行可靠性将所提方法与蒙特卡洛评估方法进行了对比分析,论证了所提方法的快速性和有效性;对源荷功率波动性和切负荷策略对微电网孤岛运行可靠性的影响进行分析,进一步验证了所提计算模型的合理性。     

不同投资模式下计及缺电率约束的微网容量配置博弈分析

为提高独立风光储微网的经济效益和供电可靠性,需要合理配置风、光、储设备的容量。在未来微网运行的市场化模式下,若风、光、储设备属于不同投资者,可能造成微网整体运行最优与投资者追求各自利益最优之间存在矛盾。为此,基于博弈论中的纯策略纳什均衡和主从博弈相关原理,以风、光、储各自设备运行寿命内的年平均收益为优化目标,以缺电率作为可靠性约束,分别建立非合作,风、光主导和风电主导3种博弈模型,求解最优风光储容量配置。根据算例结果和缺电率的敏感性分析,验证了所建立博弈模型的合理性和有效性。     

计及源荷不确定性及需求响应的离网型微电网两阶段日前经济调度

离网型微电网在远洋海岛、偏远地区等有举足轻重的作用,但源荷不确定性对其稳定运行具有一定负面影响。为减轻日内调度压力,提出了一种适用于离网型微电网的两阶段日前调度模型。利用混沌相空间重构、多目标粒子群、数据驱动及线性规划等方法,通过灵活资源调控降低源荷不确定性所带来的弃风和失负荷等负面影响,可在降低调度成本的基础上,兼顾系统高效性及可靠性。第一阶段以微电网综合运行成本最低,可再生能源就地利用率最高及系统失负荷率最小为目标,建立了计及需求响应的离网型微电网多目标经济调度模型。第二阶段针对第一阶段调度后产生的弃风与失负荷,采用极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)及XGBoost构建了蓄电池消纳弃风模型和调频电源调度模型。最后通过仿真算例的对比表明,需求响应对于系统高效性的增强是以增加调度成本和降低负荷可靠性为代价的,相比之下,所提两阶段日前调度方法可在降低调度成本的基础上,同时兼顾系统高效性及可靠性,为偏远地区和海岛等地区的离网型微电网运行提供参考。     

基于多重逆变器复杂控制策略的微电网运行控制

针对传统的基于单个主控电源的主从控制和下垂控制存在的缺陷,本文借鉴传统电网的调频特性,提出了一种多重逆变器DroopV/fP/Q复杂控制策略用于微电网的运行控制,可充分利用负荷的频率特性,最大程度的避免微电网离并网转换时电源控制模式的切换,较好地实现离并网的平滑切换,有效地提高了微电网孤岛运行的可靠性。利用PSCAD/EMTDC软件搭建的微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的正确性和可行性,为微电网的平滑切换和可靠运行提供了新的解决思路。