考虑风-光-储不确定性的新型电力系统概率潮流计算

随着我国“双碳”目标的提出,具有可再生性、环保性和经济性等优点的分布式电源大规模的接入交流配电网以实现电力系统的绿色低碳转型。以风电、光伏为代表的可再生能源出力具有极强的不确定性,同时储能电站的出力呈现出的随机性与波动性给配电网带来了极大的不确定性,对电力系统的稳定运行提出了挑战。因此文章提出了计及风-光-储不确定性的半不变量概率潮流算法,首先采用最优带宽核密度估计法建立储能电站输出功率概率模型,同时建立风光电站的概率分布模型。其次,通过去随机化Halton序列对变量进行采样,计算输入变量及输出变量等状态变量的半不变量。最后在改造后的IEEE-33节点测试系统上与蒙特卡洛模拟法进行仿真对比。研究表明,文章在具有不确定性的新型电力系统中用所提方法计算并分析潮流高效、稳定。     

应用于风电场出力平滑的多尺度多指标储能配置

风电场出力具有较强的波动性与不确定性,往往需配置储能以平滑其出力波动、满足风电并网导则要求。针对这一问题,提出了应用于风电场出力平滑的多尺度多指标储能配置模型。首先提出分段线性化的风电出力波动越限惩罚评价方法,并基于此构建了以考虑越限惩罚、储能成本以及限电损失的总运行成本最小为目标的多指标储能配置模型。该模型同时兼顾风电并网1 min与10 min的多时间尺度波动越限要求。为精确求解该模型,采用大M法将原有非线性模型转换成混合整数线性规划模型,通过调用Gurobi求解器求解。最后,基于一周的实际风电场数据,仿真验证了所提方法的有效性。     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。     

提升局部区域新能源外送能力的储能容量优化配置方法

局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。     

提升局部区域新能源外送能力的储能容量优化配置方法

局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。     

大规模光伏发电并网概率潮流计算及对电网的影响

随着并网光伏发电容量的规模越来越大,光伏发电固有的波动性和不可控性导致其大规模并网时会使潮流分布发生变化甚至潮流反向,对电网的安全稳定运行造成影响。建立了光伏发电系统的潮流计算模型,以IEEE14节点系统和西北某省级电网系统为研究算例,对含光伏的电力系统进行概率潮流计算,全面分析了不同光伏接入容量、不同光伏接入点及不同光伏出力相关性的情况下大规模光伏并网对系统潮流的影响。结果表明光伏接入容量越大,电压及支路潮流的波动和越限概率也越大,光伏接入点将影响系统网损及光伏极限接入容量,并发现光伏接入对系统潮流的影响具有方向性,且光伏电站出力相关性不可忽略。所得结论可为电力系统新能源规划与运行提供决策参考。     

计及风电场出力相关性的电力系统概率潮流研究

随着我国“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，风电在作为一种可再生能源缓解了我国资源匮乏的现状的同时，其出力的不确定性及多风电场之间的相关性对电力系统潮流分析带来了挑战。基于风电场实际出力，构建多风电场出力样本数据集，克服单一Copula模型刻画不全面的缺点，综合拟合效果好的Copula模型，提出通过最小二乘法完成参数辨识的混合Copula模型。针对混合Copula模型的特性建立其特有的混合抽样法，提出计及风电场出力相关性的电力系统概率潮流分析流程，并通过对河北风电场的算例分析，验证了所建立的出力模型以及抽样方法在计及多风电场出力相关性的电力系统概率潮流计算方面的有效性。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

含风力发电的电力系统电压越限概率评估

针对以往含风力发电随机潮流计算的研究中存在的局限性,提出了一种适应于不同风季风速分布的电力系统电压越限概率评估方法。基于对风电机组输出功率概率空间的划分,给出了含多风电机组的系统风电功率输出场景划分方法;通过对系统各场景下的随机潮流计算得到既定场景下节点电压越限概率,从而计算出节点电压越限概率、系统电压越限概率指标和节点群电压越限概率指标。以含风电场的IEEE30系统为算例,给出了四种不同风季条件下,系统电压越限概率指标的仿真计算结果,验证了方法的有效性。     

基于改进级数展开的含风电电力系统概率潮流计算方法

我国正在构建新能源占比较高的新型电力系统,新能源风电的大规模并网和电动汽车等随机用电负荷的接入加剧了电力系统的不确定性,也给常规的半不变量概率潮流分析方法带来了挑战。在概率潮流计算中提出了一种利用最大熵原理改进的C型Gram-Charlier(C-type Gram-Charlier,CGC)级数展开法,并根据风速的Weibull分布特性推导了双馈风机出力的概率,同时利用双馈风机无功出力特性修正了用以计算系统状态量的半不变量的雅可比矩阵。在分析含新能源的电力系统时,既提高了传统CGC法的计算精度,也保留了较高的计算效率。最后,利用含双馈风场的IEEE测试系统验证了上述方法的准确性和有效性。算例结果表明,综合考虑计算精度和效率,所提出的方法具有较明显的优势。     

新能源电力系统概率预测理论与方法及其应用

高比例新能源已成为中国电力系统发展的突出特征,间歇性新能源发电的不确定性给电力系统安全与经济运行带来极大挑战.准确可靠的供需预测是新能源电力系统分析与运行控制的基础,传统确定性预测难以消除预测误差,概率预测可实现对预测不确定性的有效量化,为电力系统分析与运行控制提供关键信息支撑.文中对新能源电力系统概率预测理论与方法及...     

电力市场环境下考虑可再生能源保障性消纳的电价风险评估

由于以风电、光伏为主的可再生能源出力的不确定性,高比例可再生能源的接入会给电力市场出清电价带来风险。基于此,以可再生能源保障性消纳作为电力市场出清模型边界,提出考虑可再生能源不确定性的市场电价风险评估方法。首先,利用基数约束子模块化场景缩减技术刻画可再生能源出力的不确定性,生成具有代表性的有限场景集合。其次,建立考虑可再生能源保障性消纳的电力市场出清模型并提出节点电价计算方法。然后,提出电价风险评估指标体系,从节点、区域和系统等多个层面评估可再生能源出力不确定性引发的电价风险。最后,通过改进的IEEE30节点算例系统验证所提方法的有效性。分析结果表明,所提方法能够有效评估可再生能源不确定性带来的系统电价风险以及节点电价风险,对可再生能源参与电力市场的相关研究具有一定的参考价值。     

含抽蓄电站与新能源发电的柔性直流系统日前优化调度方法

多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称"抽蓄")电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求.针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型.该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束.通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案.以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

基于风电出力概率预测模型的源荷储日前概率优化调度

为提高电力系统应对风电出力不确定性的能力,基于概率优化方法,构建源荷储日前概率优化调度模型,该模型在考虑风电出力概率分布的同时避免了大量场景的生成与缩减过程,且能够考虑风电出力偏离预测值后常规机组的调整情况,实现备用容量在各机组间的最优分配。在对储能设备进行日前调度时,根据荷电状态的变化动态调整储能设备的充放电功率上限值,改进储能设备的数学模型,避免储能设备发生过充和过放。采用IEEE 6节点系统进行算例分析,验证了所建模型的有效性。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

协调大规模风电汇聚外送的储能配置优化规划

可再生能源富集中心与负荷中心分布上的不均衡,以及风电出力的反调峰特性,导致网络潮流对可再生能源高渗透率地区的大规模风电汇聚外送的约束日益凸显。结合风电汇集区及外送通道的布局特征,计及配置储能前后外送电通道利用率提升的影响,以储能系统配置净收益最大化为目标,建立协调大规模风电汇聚外送的电网侧储能优化配置混合整数线性规划模型,优化决策电网侧储能的选址定容及运行策略。算例分析表明,协调风电汇集区和外送通道空间分布优化规划电网侧储能,可提升外送通道的利用率,促进可再生能源消纳。     

基于离散傅里叶变换矩阵的概率最优潮流计算方法

随着大规模可再生能源并网,不确定性源增多,现代电力系统规模扩大,导致其电力系统概率最优潮流计算更加耗时。其中,网络规模变大将导致单次确定性最优潮流的求解变得更为复杂,而另一方面不确定源变多的潜在后果是必须增加确定性最优潮流的求解次数才能保证输出结果的精确性。针对上述问题,引入离散傅里叶变换法(Discrete Fourier transformation matrix,DFTM)对概率最优潮流进行分析与计算,并对其样本点的选取策略进行了深入分析。DFTM法采点数量灵活,同时可以精确地处理具有相关性的随机变量,能够较好地兼顾目前概率最优潮流计算中的精度与速度问题。最后基于改进的IEEE 118节点算例,以传统蒙特卡洛模拟法的结果作为参考,验证了DFTM法在非对称分布变量所占比例不同场景下的概率最优潮流计算精度与速度优势。并通过与无迹变换法进行对比,进一步展现了DFTM法的优越性能。