基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算

风力发电已经成为清洁能源中发展最快的一种发电方式,确定风电穿透功率极限对风电并网的规划和运行有着重要作用。文中提出了基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算方法,计算中通过直流概率潮流计算,综合考虑风电场出力、发电机出力、节点负荷等因素的随机性,得到含有风电场的电力系统中线路有功潮流的概率分布,然后利用随机规划理论和改进的遗传算法求解风电穿透功率极限。最后以IEEE30系统为算例,验证计算方法的有效性。     

基于高斯混合随机性模型的多风电场配电网概率潮流计算

风速的随机性及风电场之间的相关性对电力系统潮流分析具有重要影响。计及风速的随机性及多风电场之间的相关性,提出一种改进的概率潮流计算方法。基于多风电场实际出力样本数据,利用k-means算法确定高斯混合模型的参数数量,并利用数据筛选过程改进高斯混合模型以提高联合分布模型的精确度;引入基于Nataf估算变换的三点估计法对所建概率分布模型进行采样,并将采样数据与电力系统潮流平衡方程结合以实现概率潮流计算。IEEE 18节点系统的算例结果表明,所提方法具有较高的计算精度和计算效率。     

基于经验Copula函数的多风电场出力动态场景生成方法及其在机组组合中的应用

随着大规模风电接入电网,风电功率的随机性与波动性以及多风电场出力的相关性使得电力系统的运行与调度面临着新的挑战。引入经验Copula函数表征多风电场联合出力分布;对风电的波动性进行建模,利用ksdensity函数拟合风电功率波动量,通过逆变换抽样的方法生成符合风电随机性和波动性的场景集合;生成基于经验Copula函数的多风电场出力动态场景,并将其应用于含多风电场的电力系统随机机组组合问题的求解。算例结果验证了所提风电波动性建模方法的有效性与动态场景生成方法的可行性,同时提高了含多风电场电力系统运行的经济性。     

基于全概率公式的含风电配电系统概率潮流计算

针对风电出力不满足正态分布的特点,对风电出力分段离散化,并将多个风电场的离散化结果进行组合得到系统风电出力状态的所有组合,将问题转换为求解风电注入功率确定的多个条件概率分布问题。利用全概率公式整合多个条件事件的原点矩以计算系统状态变量的期望和方差。基于所有条件概率分布满足正态分布的特点,将所得的多个Gauss函数按全概率公式累加的方法得到同时考虑风电随机性和负荷随机性的概率密度函数,摒弃了传统的Gram-Charlier级数拟合概率密度函数的方法。以IEEE 33节点配电网络接入多个风电场为例对所提方法进行验证,并与多个抽样规模的蒙特卡罗模拟法进行对比,结果证明所提方法具有与千万次抽样的蒙特卡罗模拟法等同的精度。     

基于场景概率潮流的电力系统无功优化研究

多风电场出力的随机性和互相关性特点对电力系统无功优化调度有着不可忽视的影响。针对这一问题,提出一种基于场景概率潮流的电力系统无功优化方法。该方法将风电出力场景化,结合概率潮流计算,以系统有功网损、发电机无功偏差和节点电压偏差期望加权值最小作为无功优化目标函数,利用粒子群算法求得各风电出力场景下的最优无功控制策略。在含多风电场的IEEE 30节点系统中对所提方法进行测试,并与确定性的场景无功优化方法相对比,验证了所提方法的有效性。     

计及风速与风机故障相关性的概率潮流计算

针对计及风速与风机故障不确定性及相关性的风电并网电力系统概率潮流计算问题,基于Nataf变换建立了能够同时考虑风速、风机故障不确定性和相关性的风电场出力模型,提出一种可灵活处理风速与风机故障相关性的Monte Carlo概率潮流计算方法,并引入"拉丁超立方抽样"技术提高抽样效率,降低计算复杂度。仿真结果表明:该方法能反映风电场出力的实际情况,合理评估风电并网对电力系统概率潮流的影响,有助于风电场的选址及电网规划。     

考虑多风电场相关性的场景概率潮流计算

考虑多风电场相关性的概率潮流计算对评估风电接入系统所带来的影响具有重要意义。针对相邻风电场出力间相关性复杂多变的特点,提出一种基于K-means聚类和Copula函数的场景概率潮流计算方法,能够考虑多风电场出力间相关性的变化,建立其场景概率模型,得到不同场景下系统状态变量的概率指标。以澳大利亚的2个相邻风电场实测出力为样本,在含多风电场的IEEE 30节点系统中对场景概率潮流计算方法进行测试分析。算例结果表明,所提方法能够建立准确的多风电场出力概率模型,得到更可靠的概率潮流计算结果。     

考虑多风电场功率相关性的概率潮流联合分布计算

随着大规模风电接入电网,风电的随机性为电网运行带来了更多的不确定因素,严重威胁系统的静态安全。提出一种考虑多风电场功率相关性的概率潮流联合分布计算方法,可用于评估多个风电场风电出力对系统静态安全的影响。首先采用高斯混合模型来准确描述多个风电场功率的联合概率分布,然后利用高斯混合模型的优良性质,依据系统状态量与风功率之间的近似线性关系,进而获得系统状态量的联合概率分布。将该方法应用于宁夏电网的静态安全概率评估,经过与蒙特卡罗仿真法比较,结果表明,该方法准确度更高,计算速度更快。     

基于Pair Copula的多维风电功率相关性分析及建模

大规模风电场的接入使风电相关性更加复杂,合理描述多风电场出力的随机性和相关性特性,对准确分析风电对电力系统运行的影响具有重要意义。现有的Copula等方法能较准确描述二元相关性,但对于更高维模型的相关性描述则不够准确。基于此,提出了基于C藤Pair Copula的风电功率高维相关性模型,以及相应的采样方法。Pair Copula能够描述风电功率两两之间不同的相关性结构,从而能较好描述复杂的多维相关性,且建模步骤简单,使用灵活,适用范围广。对澳大利亚多个风电场出力样本进行分析和建模,验证了所提方法的优越性。最后通过IEEE 118节点系统的概率潮流算例,说明了合理刻画风电功率相关性可以更准确地分析含风电接入的电力系统运行特性。     

考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析

地理位置接近的不同风电场的风速具有较强的相关性,这将会影响含风电电力系统随机潮流分析评估的结果。首先根据多风电场的风速历史数据建立了考虑不同风电场相关性的风速离散化联合概率模型,在此基础上结合半不变量和级数展开方法,提出考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析评估模型,得到各节点电压的分布和越限概率等指标,同时该模型也可以考虑风电场有功无功出力的相关性。对某实际电力系统的算例验证结果表明,所提算法较不考虑风电场相关性的随机潮流结果的精度提高了很多;与蒙特卡洛方法计算结果相比误差较小,而计算速度大大提高。该算法可以快速有效地得到含风电电力系统的随机潮流评估指标,并针对所得结果提出相应的无功补偿方案,具有较好的工程应用价值。     

基于动态Copula的风光联合出力建模及动态相关性分析

准确描述风力发电和光伏发电的动态相关性及联合出力的波动性,对风光互补系统的出力预测和经济调度具有重要意义。针对现行静态相关系数无法准确描述风光出力相依关系的问题,研究了风光出力的动态相关性,提出了基于动态Copula函数的风光联合出力模型构建方法。结合实测数据建立了8组动态与静态的风光联合出力Copula模型,用动态相关系数描述风光出力的相关性。运用拟合优度检验方法验证了动态Copula模型对比其静态模型的优越性,选出最优模型。最后将该模型应用在数据驱动的风光联合系统中,验证了其合理性与正确性。     

基于山火时空特征的林区输电通道风险评估

穿过林区的供电线路所处地理环境复杂,输电通道山火灾害频发。为研究山火条件下林区输电通道风险评估问题,对四川省凉山州地区某重要负荷的两条输电通道所经过的多个地区的气象数据按时间顺序进行统计。利用森林火险气象等级计算山火发生概率,利用长空气间隙击穿理论计算山火条件下输电线路故障概率,进而建立了具有时空分布特征的山火条件下输电通道风险评估模型,并用算例验证了所提方法的有效性。还对一条输电通道故障,潮流转移至另一条输电通道后的线路运行情况进行了分析,并根据结果提出了相应的降风险措施。     

一种风光联合出力概率模型建模方法

随着风电和光伏等新能源渗透率的逐年提高,其波动性和随机性对电力系统的安全稳定运行产生重要影响。考虑风电和光伏在时空上的波动性和相关性,提出基于混合高斯模型的多时空尺度的风电—光伏联合概率建模方法。该方法首先基于历史数据的数理统计结果,提出三阶混合高斯模型。使用K-means聚类方法求得模型各参数的迭代初值,运用最大期望算法求取混合高斯模型参数最优值。该模型具有同时考虑风电和光伏相关性和波动性的优点。以我国东南地区风电场和光伏实际数据为例进行仿真。仿真结果表明,所提出的3阶混合高斯模型对风光联合出力的概率特性具有良好的拟合效果。     

考虑风速风向联合分布的大风灾害下电力断线倒塔概率预测

针对实际线路风速与风向数据很难获取、现有大风灾害下断线倒塔概率预测误差偏高的不足,提出了考虑风速风向相关性的电力断线倒塔概率预测模型。该模型采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,计算输电线路高度各风向的有效最优概率分布类型及参数。利用输电线路风荷载模型和铁塔风荷载模型计算得到各个方向下线路和铁塔能承受的最大风速。对数值天气预报数据进行处理,采用高度修正和插值映射后的预报风速数据作为输入参数,实现线路气象数据不足时风灾下电力断线倒塔的概率高精度预测。     

计及需求响应的含风电电力系统旋转备用优化配置策略

风电大规模并网影响了电力系统的稳定运行,且存在消纳困难。为保证含风电电力系统的可靠性,提出了一种计及需求响应的旋转备用优化配置策略。该策略在分析风电出力及负荷预测误差的前提下,考虑可控负荷需求响应能力,以系统发电总成本最小为目标建立电源优化组合模型。采用GUROBI求解器对模型优化求解。经仿真验证,该策略在保证电网稳定运行的前提下,可提高电力系统运行的经济性,增强常规机组提供旋转备用的能力,促进风电消纳,具有较高的工程应用性。     

计及无功潮流影响的传输介数概念及其电网关键线路辨识研究

在潮流介数的基础上,考虑了线路在传输无功潮流方面的作用,提出线路传输介数并将其用于辨识电网关键线路。由于充足的无功支持是电压稳定性的基础,将无功传输的作用纳入到关键线路辨识方法中后,传输介数能准确地辨识出影响系统电压稳定性的重要线路。关键线路的连续故障会导致有功和无功传输通道的破坏,需要切除部分负荷以维持系统频率和电压稳定,故采用基于最优潮流的失负荷量作为故障线路重要性的评价指标,以验证具有高传输介数的线路在电网运行中承担关键作用。IEEE39和IEEE118节点系统算例表明,传输介数能够辨识出系统中影响节点电压稳定水平的重要线路,其辨识效果优于潮流介数,基于传输介数的电网关键线路辨识方法具有合理性和有效性。     

基于混沌理论的风电功率超短期多步预测的误差分析

风电功率对电力系统的安全运行、合理调度等方面有不可忽视的影响。掌握风电功率预测误差的分布特性,对风资源的大规模开发利用具有重要意义。利用两种混沌预测方法进行风电功率超短期的预测。并且以东北某风电场的实测风电功率数据为例,分析了超短期风电功率预测误差的概率分布、预测误差与超前预测步数之间的关系、预测误差与风电场出力情况之间的关系以及预测误差与装机容量之间的关系。该研究为揭示风电功率超短期多步预测的误差构成及修正奠定了理论基础。     

光热-风电联合运行的电力系统经济调度策略研究

针对大规模并网风电出力的随机性、波动性以及反调峰特性给电网调峰和调度带来的影响,采用含储热的光热发电系统与风电联合运行的调度策略。利用光热与风电出力的互补性及储热的可调度性平抑风电出力波动,减小电网负荷峰谷差,降低火电调峰的成本,减少弃风。基于光热电站的运行机理分析,建立光热-风电联合系统的电网调度模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现经济调度的优化。通过仿真算例分析验证调度策略及模型的可行性和合理性。     

资源聚合商模式下的分布式电源、储能与柔性负荷联合调度模型

分布式电源、储能、柔性负荷等分布式资源数量众多、布局分散,难以直接被电网调度。资源聚合商可通过内部整合各类分布式资源执行电网调度指令。基于资源聚合商运行模式,建立了结合大容量资源直接调度与小容量资源电价响应间接调度的联合调度模型。在此基础上,以资源聚合商利润最大为优化目标,对大容量资源调度性能差异进行滚动在线评估,设置动态综合调度优先级。针对小容量资源间接调度的不确定性,提出了包含模糊参数的机会调度约束。应用改进的粒子群算法将模糊机会约束清晰化并求解调度模型。基于IEEE33节点配电网络,验证了所提模型和算法的有效性和科学性。     

风电预测方法与新趋势综述

风力发电作为一种技术成熟、规模较大的新能源发电形式,目前在世界各国得到了广泛应用和发展。风电具有不确定性的特点,必须对其进行准确的预测才能保证并网后电力系统的正常运行。针对风电预测的传统方法和新的研究趋势开展了综述。首先对物理方法、时间序列方法、人工智能方法和组合方法进行了总结,然后针对目前风电预测的几个重要的发展方向:空间相关性预测、集群预测、不确定性预测和爬坡预测的研究进展进行了重点阐述。对现有的风电功率预测方法进行综述后,进一步对这一领域的研究方向进行了展望。