考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

考虑需求响应和风电不确定性的能源系统调度

将价格型需求响应的影响因素分为电、气分时自弹性和电-气交叉价格弹性,两者分别考虑价格调控下能源需求在时间、类型上的转移. 依据模糊数的物理意义对风电历史数据进行拟合;考虑不同场景的发生概率对不确定性的影响,提出基于多场景的模糊优化模型. 依据模糊规划理论,考虑价格型需求响应、风电出力和系统负荷的不确定性,建立考虑风电消纳的电-气综合能源系统源荷互动日前模糊优化调度模型. 采用模糊期望约束、模糊机会约束的等效处理方法和天然气气潮流线性化方法将非线性约束转化为线性约束并求解该模型. 算例表明,通过考虑价格型需求响应和风电不确定性,可以更加准确地模拟在不确定的市场环境下,用户在不同能源间的选择行为,同时降低用能的峰谷差,提高风电的消纳能力.     

考虑风向的风电功率预测不确定性研究

针对风电功率的不确定性,提出了一种考虑风向因素的基于Copula理论的风电功率不确定性预测方法,首先将风向因素加入到风速之中构成合成风速序列,再利用条件Copula函数求得某一置信度下的风速区间,再进一步转化功率区间.以东北地区某风电场的实测数据为例进行了算例分析,算例分析证明,所搭建的模型能够给出合理的预测区间,更准确的反映风电场实际运行特征,可为风电场运行及并网提供参考.     

考虑不同控制策略下的多能互补能源互联网优化调度

为提升多能互补能源互联网的高效经济运行,考虑多能流设备之间的协同运行、约束条件及分时电价因素,以经济、环保综合效益为多目标函数,提出3种不同运行优化控制策略下的优化调度模型.文中对含风光发电单元、冷热电联供单元、储冷/热单元和储电单元的数学模型进行研究,并利用自适应小生境遗传算法通过优化获得模型参数,再根据二级对比原则...     

考虑不确定性的电热耦合多能微网系统概率潮流计算

多能微网系统结构及设备耦合关系复杂,接入新能源的不确定性为系统运行带来巨大挑战。基于Beta拟合的光伏发电模型和两参数威布尔分布的风力发电模型,采用分解求解法进行了多能耦合潮流计算。然后对33节点电网和33节点热网耦合的多能源系统进行了算例分析,利用蒙特卡洛法提取不确定性样本,进一步提出了考虑光伏、风电和电、热负荷不确定性的概率潮流计算方法。最后运用该方法完成了概率潮流的算例分析,从概率潮流计算方法和各子网络的潮流计算结果两方面验证了方法的有效性。     

基于区间样本和回声状态网络的风电功率不确定性预测

风电功率预测对并网运行的稳定性控制、市场经济调度等具有重要意义.但受风力波动性等影响,风电功率具有极大的不确定性,如何在功率预测中有效反映该不确定性对提高预测可靠性至关重要.针对当前大多采用点预测方法存在的不足,提出一种量化不确定性的区间预测模型.基于区间相似准则和相似日理论,首先给出反映风电功率不确定性的区间样本选择策略;针对选择的时序区间样本,给出基于回声状态网络的区间预测方法;最后利用区间覆盖率、区间平均宽度等指标评价预测结果.实验结果表明了所提方法的有效性.     

云南省文山州"水-风互补"的研究

文山州位于云南省东南部,东连广西地区,南与越南的河江、老街两省接壤,西面和北面与省内的红河州和曲靖市相连.自古以来素有"滇桂走廊"之称,随着中央深入实施西部大开发、东中部产业向西部转移、中国—东盟自由贸易区建设和中越"两廊一圈"合作、泛珠三角区域合作、云南省"桥头堡"建设的深入推进,文山的区位优势正迅速提升,逐步成为云南省参与区域经济合作的桥梁和纽带,在区域经济发展中的战略位置日益突出.     

考虑不确定性的电力电量平衡分析

针对水火电力系统的中长期电力电量平衡分析问题,利用多场景建模方法描述中长期来水和负荷预测信息的不确定性,并以系统总的电力电量缺额最小化为优化目标,综合考虑系统约束、机组及机组集合约束、燃煤计划约束、水库用水计划约束等多种约束条件,建立了水火电力系统的多场景中长期电力电量平衡分析模型。最后,结合实际水火电力系统的算例,对所提模型进行了验证分析。结果表明,多场景模型制定的调度方案更具适用性,水火联合发电能够更好地保证系统的安全稳定运行。     

考虑信息风险元不确定性的智能电网调度决策风险传递模型

针对智能电网环境下电网调度决策过程中的信息风险元不确定性,采用风险元传递理论,挖掘影响调度决策的核心信息风险元,借用梯形模糊数度量其不确定性,构建层次型智能电网调度决策信息风险元传递路径,进而利用TFN-AHP模型分析其风险元传递机理及对电网调度决策行为的影响程度。研究结果表明:电网调度员生理状态信息风险元、电网调度员心理状态信息风险元、调度日天气状态信息风险元以及主动负荷信息风险元对智能电网调度决策具有影响程度较大,其他信息风险元不确定性风险元对智能电网调度影响相对较弱。     

不确定性长期投资风险决策的分析

根据概率论原理,采用风险调整贴现率的方法,进行不确定长期投资风险的分析。     

基于BIPV功率与负荷预测的智能建筑EMS双时间尺度多能互补优化模型

建筑光伏(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)发电功率出力的随机波动特性,新型负荷与传统负荷的相互作用、需求侧响应和分时电价对负荷特性的影响是智能建筑能量管理系统(Energy Management System,EMS)优化运行必须考虑且亟待解决的突出问题。以BIPV功率、负荷功率与室外温度预测值为基础,在建立的建筑室内环境参数与建筑能耗的数学模型上综合考虑系统整体的经济性与用户舒适度,联合日前、日内两个时间尺度建立了智能建筑EMS的两阶段优化模型。日前尺度计及分时电价,以系统运行经济性为目标,制定可控电源机组启停、可平移负荷、储能装置的优化运行方案;日内尺度则在日前优化基础上综合平衡系统经济性和用户舒适度,对可控电源功率及可控负荷功率进行滚动优化。通过两个不同时间尺度上的协同优化,以实现多类型电源、储能及参与需求侧响应负荷的"源-荷-储"多能互补优化运行。最后通过实际数据的算例仿真验证了所提模型的有效性。     

考虑不确定性的超声速双翼气动特性分析

超声速双翼是一种利用激波和膨胀波相互干涉以消除激波阻力的构型。然而,双翼属于单一工作状态设计,为了衡量双翼在设计点附近的稳健性,采用非嵌入式概率配置点不确定性分析方法及Sobol全局灵敏度分析方法,研究双翼在典型工况条件下不确定性扰动对气动特性波动的影响情况。分析了在马赫数和迎角满足特定正态分布的随机扰动下,双翼表面、全流场压强的分布和气动力系数。不确定性分析结果表明,下单翼翼型最大厚度区域的压力脉动是造成气动特性波动的主要原因。灵敏度分析结果表明,马赫数是对双翼气动性能影响最大的因素。     

考虑区间不确定性的钢结构疲劳寿命分析

针对传统的钢结构疲劳寿命预测误差较大的问题,判别线性累积损伤模型和裂纹扩展模型中变量不确定性和随机性,基于区间-概率理论推导区间模型和含有对数正态分布的概率模型的一致性关系,给出可同时考虑区间变量和随机变量的区间-概率可靠度分析模型和求解方法。实桥中典型疲劳细节验证表明,在模型中变量应力幅的变异系数为0.25~0.35时,本文方法比传统概率算法更为保守,可作为预测钢结构疲劳寿命的一种有效手段。     

基于DRAM的水质模拟不确定性分析和风险决策

将点源作为未知参数,结合一种新的马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)算法——延迟拒绝适应性Metropolis算法(DRAM),对钱塘江支流东阳江许村至义东桥河段的化学需氧量、氨氮、饱和溶解氧等3种指标的水质模型进行了贝叶斯参数估计.DRAM算法兼有延迟拒绝算法和适应性Metropolis算法的优点,且稳定收敛速度更快.基于抽样得到的马尔科夫链,对参数和模型误差项的后验分布进行了量化,并实现了点源的不确定性反演.用这个不确定性模型对污染物质量浓度的后验分布进行模拟,表现了良好的拟合效果.基于马尔科夫链,可对各类情景(如不同的水温、流量或点源排放情况)下的污染物超标风险进行直观的分析和预测,也易于实现敏感性分析.研究结果能帮助管理者制定不同水期的减排和调水风险决策,为钱塘江流域的水污染风险管理提供支持.     

考虑风速波动特性的VMD-GRU短期风电功率预测

提高风电功率预测的精准度能为大规模风电并网提供安全保障,为此提出一种考虑风速波动特性的短期风电功率组合预测方法.首先,定义5种风速波动类型,对数值天气预报中的历史风速序列进行波动类型划分,得到不同风速波动类型的天气时段;其次,将这些天气时段对应的历史风电功率序列进行分类,采用变分模态分解算法对各类风电功率序列进行分频计算,得到特征、频段互异的多个子模态;然后,利用门控循环单元神经网络建立每个子模态预测模型,将各个子模态预测结果进行叠加,得到风电功率预测值;最后,对待测时段的风速序列进行波动类型划分和识别,选取相匹配的功率预测模型计算出最终预测值.利用某实际风电场的数值天气预报风速数据和功率数据进行仿真分析,验证所提组合预测方法的有效性.     

基于FCM和SSA–ELM的超短期风功率预测

针对风电输出功率波动大、随机性强等特征引起风功率难以预测的问题,提出了基于模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means,FCM)选取相似日和樽海鞘群算法优化极限学习机（SSA-ELM）的风电场超短期风功率预测模型。首先,采用FCM数据聚类方法,筛选出与预测日相关性较大的历史相似日,将其风速、温度、风向、气压等影响风功率的主要因素组成多输入样本集合;其次,通过训练集在训练过程中确定的网络参数,利用樽海鞘群算法在迭代过程中的充分探索和开发,优化极限学习机的输入权值矩阵及隐含层偏差值,建立樽海鞘群算法优化极限学习机的超短期风功率预测模型;最后,根据超短期风电并网的相关规定,针对河南省某风电场的实际数据,分别从基于相似日超短期预测、具有代表性的四季预测和滚动误差三方面进行仿真实验,与传统极限学习机（ELM）和BP神经网络模型进行对比分析,结果表明本文提出的模型收敛速度快,预测精度较高。证明了基于FCM和SSA-ELM的超短期风功率预测模型具有良好的追踪性和泛化性。     

考虑风电接入不确定性风险下的电网安全经济协调规划

文章围绕电网规划的经济性和安全性,通过将安全风险转化为概率可用传输能力指标,并加入到目标函数中,建立一种考虑风电接入风险的电网安全经济规划模型,同时在模型约束条件中考虑N-1安全约束,从而实现电网综合效益的最大化.最后,通过运用改进小生境遗传算法实现求解,寻求风电接入电网不同模式下的最优规划方案,通过实际算例验证了规划模型及算法的适用性.     

考虑美元指数冲击的CPAAVS-CAViaR油价风险预测

分析原油价格市场风险演化的结构突变行为,引入美元指数对油价风险的不对称冲击特征,提出含有结构变点和外生协变量的CPAAVS-CAViaR原油市场风险预测模型,给出模型的贝叶斯推理和Gibbs抽样参数估计算法.对2012—2015年WTI原油市场风险进行实证研究,样本外VaR预测的后验测试表明,美元指数CPAAVS-CAViaR模型比无变点AAVS-CAViaR模型以及经典CPAAVS-CAViaR模型的预测精度更高,且能准确估计出原油市场风险变点的实际位置.美元指数收益对原油市场风险产生的不对称冲击效应在变点前后表现异同,揭示油价大幅度下跌背景下美元指数下降对油价风险冲击比美元指数上升更大.     

考虑不确定性的某输电塔地震反应分析

考虑结构本身的不确定性,基于蒙特卡洛随机抽样方法,利用大型通用有限元程序ANSYS,对结构进行弹塑性时程分析,获得结构顶点位移随机分布数据,发现结构本身的不确定性因素对其在地震作用下的反应有较大影响.     

考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析

给水管网运行环境的随机性与复杂性,导致管网水力模型参数存在不确定性.为分析模型参数的不确定性对模拟结果的影响,基于Monte Carlo随机模拟方法,提出考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析方法.将存在相关性的参数视为具有一定相关系数的随机变量,在Monte Carlo随机抽样阶段,先进行独立正态随机数抽样;当计算随机样本对应的管网模型结果时,通过逆-正交变换和逆-Nataf变换,把独立正态随机数转换为相关随机数,将相关随机数作为管网模型参数值进行水力计算.以管道摩阻系数的相关性和不确定性对模型计算结果中的节点压力和管道流量的影响为重点进行探讨.算例分析结果表明,管道摩阻系数的相关性对不确定性分析结果有显著的影响,考虑相关性与不考虑相关性的计算结果相比,节点压力、管道流量的平均波动值相差比率分别可达70%和60%以上.所以,在给水管网模型的不确定性分析中应该考虑模型参数间的相关性问题.