风速相关性下的电网阻塞概率预测

大规模风电场接入电网后,由于风电具有间歇性和随机性等特点,会对电网潮流分布产生较大的影响。特别是当风速具有较强的相关性时,会造成部分线路出现输电阻塞。由于风速分布呈现非线性和尾部相关性的特点,使用广义Copula函数对风电场风速进行相关性建模,然后对其进行参数估计,并对风速相关性模型进行评价和对比,最后将特定相关性风速数据应用于潮流优化算法中。通过基于改进的小生境遗传算法的潮流优化和排序集抽样的蒙特卡洛仿真获取断面的潮流有功功率的概率分布,从而预测输电断面的阻塞概率。最后通过IEEE39节点系统的算例表明,在故障条件下风速相关性对电网阻塞有较大的影响,同时所提方法和模型是有效的。     

含风电场的电力系统动态关键输电断面分析

大规模风电场接入高压输电网,将对电能传输与分配产生较大影响,有必要开展计及风电场出力特性的关键输电断面研究。通过将调度计划纳入到电网分析,引入风速和负荷预测误差的概率分布函数来描述系统中存在的不确定性因素,提出了一种基于概率潮流分析和复杂网络理论的电网分区及关键输电断面自动分析算法。该算法建立了动态关键输电断面分析模型以考虑电网调度运行的灵活性。在概率潮流分析的基础上,提出了计及不确定性因素的输电介数指标用于关键线路识别,进而基于电网小世界特性的分析,利用GN(Girvan Newman)算法将电网分割聚类,发现关键输电断面并对其重要性排序。通过含有风电场的CEPRI 36节点系统仿真计算,验证了本文模型、算法的有效性和实用性,并说明了含风电场电力系统的输电断面所具有的特点。     

基于拓扑聚合的输电断面辨识方法与断面传输极限的研究

国内外多次发生的大停电事故表明输电断面是大规模互联电网的薄弱环节。快速搜索出电网关键输电断面并计算出断面极限传输功率,有利于调度部门及时调整运行方式,避免电网发生大面积停电事故。提出利用电网拓扑聚合算法对电网关键输电断面进行搜索。通过对电网邻接矩阵进行简单的矩阵变换操作,将拓扑中临近节点聚合到邻接矩阵的主对角线附近。直接在变换后的邻接矩阵上对电网输电断面进行快速搜索,然后通过潮流分布因子来辨识关键输电断面。利用磷虾群优化算法构造电网关键输电断面极限传输功率的优化模型,准确计算断面极限传输功率。IEEE14节点系统和IEEE39节点测试系统验证了所提方法的有效性。     

考虑风电接入后二次备用需求的优化潮流算法

随着大量的风电场接入电网,风电对电力系统运行备用的影响成为一个关键问题。文中讨 论了考虑风电接入后电力系统备用需求的解决方法,采用概率方法来估计由风电接入导致的系统 备用需求,并在路径跟踪内点算法的基础上提出了一种考虑风电接入后二次备用需求的优化潮流 算法。通过对IEEE 39节点测试系统的算例进行分析,表明所提出的优化潮流算法可以有效解决 风电接入对系统备用需求带来的影响,具有较大的实用价值。     

电网输电断面动态热稳定限值在线计算方法

提出了一种利用实时气象环境和电网运行方式进行稳定断面功率限值在线计算方法,将静态的稳定断面限值转变为根据实时数据变化的动态限值,为电网精益化调控提供支撑。基于动态增容技术将外部系统的微气象数据接入调控系统进行线路动态载流量计算。基于电网模型和实时运行方式,采用支路开断分布因子计算输电断面的潮流动态转移比。基于节点对支路的功率转移分布因子实时分析稳控装置动作对开断后输电断面潮流的影响,对断面限值进行动态修正。提出的方法在南京地区调控系统进行了在线应用,基于实际运行数据对结果进行验证,证明了算法对于高峰时段提升断面输送能力的有效性。     

基于Faure序列的电力系统概率潮流计算

风电场的大规模接入使得在进行电力系统概率潮流计算时需要考虑风电场出力的随机性。传统的蒙特卡洛法计算时间长、占用内存大。提出一种基于Faure序列的含风电场电力系统概率潮流计算方法。IEEE30节点和IEEE118节点系统对所提方法的准确性与有效性进行了仿真验证。仿真结果表明:Faure序列法可以较好地估计输出随机变量的概率分布,能有效地处理间歇性能源接入系统后的不确定性问题。     

基于随机配置点法的概率潮流算法

可再生能源的大量接入使得电力系统的不确定性增加,对电力系统的运行和控制提出了新的挑战。从不确定性量化理论出发,提出了一种基于随机配置点法的概率潮流算法。该算法将不确定性输入变量的概率分布表述为广义多项式混沌的谱系数,通过构建一个规模可控的确定性非线性方程组,将待求变量的概率分布函数求解转换为广义多项式混沌的谱系数求解问题,可较好地解决概率潮流计算中求解精度和计算复杂度之间的矛盾。在IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的仿真计算中,该算法的有效性、实用性和准确性得到了验证,对于含新能源并网的概率潮流等不确定性问题具有较好的工程应用前景。     

基于最大流最小割的电网静态安全关键断面辨识方法

提出了一种基于最大流最小割定理的关键输电断面识别方法。算法考虑电网潮流分布及载流能力,转化为有向加权图扫描求解最小割。构建搜索树存储结果,并根据网络分割搜索输电断面,可以快速准确地辨识出全部存在“N-1”、“N-2”过载风险,且具有明确割集特征的输电断面;基于功率转移因子可快速计算输电断面静态安全功率极限。在新英格兰39节点电力系统和IEEE300节点算例中验证了提出方法的准确性。     

基于地理分区的关键输电断面识别

为提高电网实时监控水平,提出一种基于地理分区的关键输电断面识别方法。修正地理分区以得到电网分区结构图和各分区间联络线。利用直流潮流法计算联络线断开时其他联络线支路的支路开断分布系数,筛选得到各联络线所属的输电断面。考虑断面输送潮流、断面平均安全裕度和断面支路最小安全裕度,定义断面重要度指标识别关键输电断面。该方法在搜索输电断面时避免了计算电网所有割集,同时不需计算断面功率输送极限即可得到输电断面关键性排序,大幅度减少了计算量。利用IEEE 39节点系统对该方法的正确性进行了验证。     

考虑输电阻塞的电网固定成本分摊核仁法

探讨了电力市场环境下多区域互联电网固定成本的分摊问题,给出了固定成本分摊的合作博弈模型。针对输电固定成本分配的核仁模型未考虑输电阻塞的情况,提出了一种区域核仁算法。首先根据系统潮流分布情况确定出现阻塞的线路,再根据节点边际价格的差异将输电网划分成多个输电区域,每个输电区域所有节点边际价格基本一致,区域内部线路没有阻塞;然后采用等值双边交易法将输电固定成本分配给各输电区域;最后在区域内部采用核仁模型将成本分配到用户。该方法考虑了阻塞并减小了将多区域互联电网作为一个整体求核仁解时的计算量。以IEEE14节点系统为例的仿真结果表明了该方法的可行性。     

基于机会约束规划的含大规模风电电力系统阻塞调度优化

电力市场环境下,接入风电的不确定性增大了系统输电阻塞出现的概率。采用现有的确定性方法进行输电阻塞调度,会导致部分重载线路接近热稳定极限;若风电出力预测产生偏差,系统在实时运行中可能再度出现阻塞。为解决阻塞问题并使系统具备一定的抵御再度阻塞的能力,提出一种新的阻塞调度模型,该模型将风电出力预测误差作为随机变量,形成了模拟实时运行不确定性的机会约束条件;同时,模型计及了期望缺电、弃风风险指标,实现了阻塞调度中功率调整与旋转备用的联合优化。基于蒙特卡洛方法提出了不确定性风电并网导致的系统再度阻塞的量度方法和指标,通过IEEE RTS 24节点系统算例证明了所提模型的有效性。     

考虑自适应传输备用的含风电电力系统双层随机调度方法

大规模风电接入增加了电网发生输电阻塞的概率.为克服确定性阻塞管理方法在应对系统随机扰动上的不足,基于考虑阻塞风险的机会约束规划条件,提出一种计及风电不确定性的传输备用自适应量化方法,构建了包含自适应传输备用的双层随机调度模型.该模型将线路传输备用纳入上层的机组组合模型中,针对下层的经济再调度问题,采用改进点估计法求得线路实时潮流的统计分布特性,并将结果返回上层模型以动态调整备用需求大小.同时,基于下层模型的Karush-Kuhn-Tucher最优条件,将双层优化结构合并为单层,并最终转化为便于求解的混合整数规划问题.最后,通过IEEE RTS-24节点测试算例验证了所提模型和方法能够有效缓解传输阻塞,提高风电消纳和备用可用性.     

Cost analysis of a power system using probabilistic optimal power flow with energy storage integration and wind generation

This paper examines the storage application and its optimal placement for the social cost and transmission congestion relief of wind integration. Probability density functions (PDFs) are used to characterize the uncertainties of wind speed and load. A probabilistic optimal power flow (POPF) is developed using two-point estimation which incorporates the storage system either as a variable load or as a variable generator. Storage systems are optimally placed and adequately sized using a particle swarm optimization (PSO) to minimize the sum of operation and congestion costs over a scheduling period. A technical assessment framework is developed to enhance the efficiency of wind integration and evaluate the economics of storage technologies and conventional gas-fired alternatives. The proposed method is used to carry out a cost-benefit analysis for the IEEE 24-bus system and determine the most economical technology. Optimal storage distribution and its potential to relieve the transmission congestion are evaluated for higher wind penetration levels.     

大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台研发

为满足大规模风电集中接入对输电网扩展规划提出的安全性与经济性需求,提出了建设含大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台的总体方案。应用综合考虑风险及经济性的输电网优化规划理论,开发了以风电场群功率波动分析、输电容量优化为核心,集运行中风电场出力的历史数据采集与管理、待建风电场信息处理以及最优规划方案综合评价一体化的信息管理和输电网扩展规划系统。构建了基于历史出力数据的风电场群出力汇聚演变模型、提出了利用在役风电场群历史出力规律性预测规划目标年风电场群出力的实用方法、建立了面对输电网的综合评价指标体系,为进行详尽的数据挖掘分析、高精度的出力预测、准确的方案评估和全局化的输电网扩展规划管理,提供了有力的技术支持。     

Congestion Management Considering Wind Energy Sources Using Evolutionary Algorithm

It is necessary to maintain power system security within a reasonable limit without harming the electric power supply in an emerging electricity market. Power systems are said to be congested when power transmission reaches beyond its limits. Therefore, in a deregulated power system environment, the system operator must look after the power transactions made by market parties. In this article, a novel congestion management method considering wind energy sources is introduced. The proposed congestion management technique is constructed considering the calculation of bus sensitivity factor and generator sensitivity factor. The bus sensitivity factor is used for finding the optimal location of a wind farm. The most sensitive generators are identified to reschedule their output by using the generator sensitivity factor. The artificial bee colony algorithm and particle swarm optimization techniques are applied to compare the generator rescheduling with earlier literature for congestion management. The proposed method has been tested on the 39-bus New-England test system to investigate the effectiveness of the proposed approach of wind farm integration for congestion management.     

基于CFD流场预计算的风电功率预测误差分布研究

大规模风电并网会对电力系统的安全和经济运行带来不利影响,因此进行风电功率预测具有重要意义。基于CFD流场预计算的风电功率预测方法巧妙地解决了预测效率与精度间的矛盾,具有较好的工程实用性。为进一步改进基于CFD流场预计算的功率预测方法,将其应用于某一风电场进行了为期一年的功率预测,并对预测结果的误差分布进行研究。结果表明:预测方法精度较高,能够较为准确地预测风电场的各种出力方式,满足应用要求;误差频率分布随季节变化,预测功率存在横、纵向误差,不同的来流风速、风向对应不同的预测误差;预测过程应进行非均匀的风况离散,从而实现对预测方法的高效合理利用。     

瞻榆风电集中接网静态电压稳定等值研究

瞻榆风电集中接网工程属于典型风电汇集送出系统。随着风电装机容量增加及送出功率增大,瞻榆汇集送出系统是否存在静态电压稳定破坏风险,是确定安全运行边界的重要约束条件。针对典型风电汇集送出系统,开展了静态电压稳定问题等值研究,评估了影响静态电压稳定极限点传输功率的关键因素,通过建立等值系统研究了瞻榆风电汇集送出系统的静态电压稳定问题,研究结果为确定实际运行安全边界提供了技术依据。     

考虑流动相关性的风电场机组分组功率预测方法

风电固有的随机波动性对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。风电场功率预测是缓解该问题的重要途径,但预测精度及计算效率制约其在电力系统运行中的应用效果。针对上述问题,提出一种基于流动相关性的风电场机组分组方法并运用于风电场功率预测中。针对传统大地平面坐标无法体现流动信息的缺陷定义了可以体现风电场流动特性的坐标体系——风电场主风向坐标系,以简单而直观的方式将流动特性与风电场机组组合方法、风电预测技术相结合。以中国西北某风电场为例,采用GABP预测模型进行验证,结果证明该方法有效利用了风电场流动相关性对风电场机组进行分组,在精度和效率之间寻求平衡,为电力系统和风电场经济运行提供保障。     

基于时序运行模拟的电网运营效率评估方法

电网运营效率体现了电网运营的精益化水平,对于电网企业的经营效益具有重要影响。对面向未来电网规划方案的电网运营效率进行科学评估对电网建设具有重要的指导意义。该文从发电侧与输电侧2个角度出发,设计了电网运营效率评价指标集。基于电力系统时序运行模拟技术,提出了电网运营效率评价指标的计算方法,能够充分考虑电力系统运行的复杂边界条件以及多种运行场景,全面准确地反映电力系统的运营效率。采用江苏电网2018年的规划方案实际数据进行了实证分析,研究了晋北--南京特高压直流工程以及江苏千万kW级风电基地对电网运营效率的影响。结果表明,晋北直流的建设会在一定程度上增加系统网损和输电阻塞,对运营效率有一定负面影响,风电间歇性也会增加与风电距离较近的线路阻塞进而降低电网运营效率。     

应用于高风电渗透率电网的风电调度实时控制方法与实现

为适应风电的快速波动,提出一种快速的风电实时控制方法,适用于高风电渗透率的电网。该方法根据自动发电控制机组的向下转旋备用、联络线功率调整偏差,在线计算电网可消纳风电裕度。然后,结合风电考核打分和网络安全约束,依据不同场景分别进行以消除断面越限为目标的校正控制、以消纳最大风电并兼顾公平调度为目标的最小弃风控制以及系统安全裕度充足下的风电自由发控制。基于所提出的方法,开发了相应系统并在某省级电网投运。测试系统的仿真和实际系统的实际运行结果证明了该方法的有效性。