考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法

针对由于风电不确定性而造成风火打捆外送方式下系统弃风限电风险问题,提出了一种考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法。首先,根据风电功率预测误差Beta分布模型,建立了风电实际可发电功率的概率分布模型,量化分析风电功率不确定性对风火打捆外送方式下的系统弃风限电风险影响机理;引入多目标优化理论,以风电外送消纳电量最大、系统综合弃风限电风险值最小为优化目标,以风电、火电出力计划为优化控制变量,以风电实际可发电功率为随机变量,构建了风火打捆外送多目标优化调度模型;引入概率序列理论,将不确定性优化模型转化为确定性模型求解。通过算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

风电基地出力特性和送出方式的分析方法

对于我国风电基地开发建设特征,本文对基地风电出力特征和电力送出方式进行分析并提出建议。对于出力特征的分析计算,要选用具有代表性的风电基地基础测风塔测风数据,并根据具体情况确定风电的保证容量和有效出力。对于电力送出方式,本文在对典型送出方式的曲线表达分析基础上,描述了"风火打捆"的风电容量确定和"风火打捆"情形的出力保证率曲线等问题。     

风火打捆外送下风电对电网暂态失步的影响分析

为了研究双馈感应机型风电场对风火打捆外送系统暂态失步特性的影响,利用PSD-BPA仿真平台建立了风电场动态模型及风火打捆外送系统,从风电接入容量、风电无功电压运行方式、不同故障地点及风电场距离并网点位置4个方面仿真分析了风电场对系统失步特性的影响。揭示得到如下的影响规律:风电接入容量越大、风电恒电压运行方式、风电接入距离故障点较远、风电场距离并网点较近对风火打捆送端系统的暂态稳定性更有利。     

大规模海上风电集中送出建设模式研究

[目的]当前海上风电已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电尚处于起步阶段,而当前的运营模式存在不利于海上风电大规模集中送出等缺点,无法适应新形势下的长远发展。另一方面,欧洲各国对海上风电的补贴政策与我国当前的发展思路有所冲突,可借鉴性不强,且欧洲模式本身仍存在弊端。因此亟需探索适合我国近海深水区海上风电发展的新模式。[方法]首先分析了欧洲各国海上风电发展现状,并对海上风电输电模式进行总结;其次给出了四种海上风电输电技术应用场景;最后对海上风电商业模式进行了可行性分析。[结果]结果表明：在拆分海上发、输电侧环节后,广东省预计“十四五”期间能够实现平价上网;相比于分散式开发,深水区海上风电统筹集约式开发从经济性及环境集约利用层面更具有优势。[结论]形成的研究结论可以为后续大规模海上风电集中送出项目的方案设计和建设模式提供技术支持,具有很好的示范应用前景。     

一定弃风光率下的水光风互补发电系统容量优化配置研究

为解决水风光并网发电中弃风、弃光问题,提出了水光风互补发电方式,在允许互补发电系统有一定的弃风光率的条件下,以系统弃风光电量最小和接入的风光总规模最大为目标,采用C#语言建立了水光风互补发电系统容量优化模型,以计算水电站可接入的风光项目的最优比例和容量配置。最后以岗托水电站及周边风光资源为例进行了实例分析。结果表明,在满足模型最优准则的条件下,水电站应尽可能少地接入风电,较多地接入光伏发电。系统弃风光率分别为5%、8%、10%时,岗托水电站接入的风光项目最优比例均为0.5∶1,可接入的风光总规模分别为50.14×10~4、83.27×10~4、148.81×10~4kW,可分别送出风光总电量7.74×10~8、12.46×10~8、21.76×10~8kW·h,送出通道利用率分别提高了8.05%、12.95%、22.64%。研究成果可用于指导水光风互补发电。     

计及动态惩罚因子的风火协调优化调度

鉴于采用弃风惩罚因子在风电系统动态经济调度中存在的问题,引入动态惩罚因子,提出了一种新的电力系统动态经济调度模型——风火协调优化调度模型,并基于实际电力系统的风电场有功出力和负荷数据,在IEEE30节点系统中对计及动态惩罚因子的风火协调优化模型进行仿真模拟。结果表明,优化模型在有效降低风电场弃风量的同时,可减少系统的总成本。     

计及资源互补特性的风光水储耦合系统运行策略及求解算法

为充分利用不同电力资源间的互补特性,文章以风电、光伏发电、水电、火电和储能设备耦合的能源系统为研究对象,讨论其优化运行策略。首先,选取最大化运营收益、最小化弃能成本和最小化出力波动为优化目标,建立多目标优化运行模型,并考虑了储能系统运行模式对耦合能源系统的影响。然后,通过计算耦合能源系统的投入收益表,建立了基于粗糙集理论的目标权重计算方法,将多目标模型转换为单目标模型;选取负荷追踪度、水电二次调峰能力和单位发电煤耗,作为耦合能源系统互补特性评估指标。最后,选取IEEE 14节点5机系统,与WPP,PV,HS和ESD相连组成仿真系统,结果显示:耦合能源系统能够充分利用不同电源互补特性,促进风电和光伏发电并网;储能系统运行模式直接影响系统运行结果,OEE策略能最大化发挥ESD运行效益,但会损害其运行寿命;OEE策略下ESD与风、光机组最优容量比在夏季和冬季分别为[0.62,0.77]和[0.92,1],LLC策略下分别为[1,1.08]和[1.23,1.31]。因此,所提模型能够根据外部资源条件和自身意愿提供有效的决策工具。     

大规模风电送端电网风、火电耦合外送多目标优化模型及算法

针对大规模风电送端电网风、火电共用输电通道解耦外送情况下,风电送出功率受阻、输电通道利用率不高等问题,在比较分析风、火电解耦/耦合外送运行特性基础上,以风电外送功率最大、输电通道利用率最高和火电机组运行成本最低为目标;以风电、火电机组日前调度出力为优化变量,构建了风、火电耦合外送多目标优化模型,并提出一种改进多目标差分进化模型的求解算法,最终得出一组风电、火电日前优化调度出力计划,为运行人员制定调度决策提供了科学依据。文章以某地电网为例,验证了所建模型的合理性及算法的有效性。     

基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

风氢耦合系统能量管理策略研究

针对风力机出力的波动性和并网弃风问题,采用风力机/电解槽/燃料电池/超级电容的风氢耦合发电系统及其能量管理控制策略。针对风氢耦合发电系统的12种运行模式,提出一种能量管理控制策略,确保在各个控制单元的作用下,能量协调流动于各个子单元间。能量管理控制策略不仅使风氢耦合发电系统出力可控,而且平抑了直流母线电压波动,平滑了上网功率。通过Matlab/Simulink软件进行仿真研究,验证了风氢耦合发电系统的能量管理控制策略的有效性,提高了风电消纳能力。     

太阳能热泵-蓄热电锅炉弃风消纳策略仿真

随着清洁能源政策的不断完善,风能和太阳能资源得到了充分的利用,但是风电的“昼低夜高”反调峰特性会导致风电消纳能力受限。为了更大限度且更加灵活地消纳弃风电量,文章设计了以蓄热式电锅炉储热为主导,直接供电模式下的太阳能热泵-弃风蓄热供暖系统。同时,为兼顾系统运行成本和弃风消纳电量,建立了系统的优化调度数学模型,综合考虑弃风量、电锅炉功率、热功率及蓄热量等约束条件,采用NSGAII多目标优化算法对模型进行求解,从而获得蓄热电锅炉运行功率的优化调度方案。研究结果表明,优化调度方案可在保证系统经济运行下合理调度蓄热电锅炉的运行功率,与优化调度前相比,优化后的系统能够多消纳弃风电功率3 261 kW,弃风消纳率可达26%。     

大规模风电经直流外送的区域输电能力计算

大型风电基地风电消纳的可行方案是跨区域直接送至负荷中心进行消化,由此产生大规模风电远距离输电的问题,进而对区域间最大输电能力(Total Transfer Capability,TTC)的计算提出新需求。针对大规模风电经直流外送的区域输电能力计算,结合风火打捆直流外送方式,建立了风电经直流外送的区域间TTC计算模型,并采用交直流交替迭代连续潮流算法进行求解。采用改进的IEEE 39节点系统进行测试,对大规模风电经交、直流2种外送方式下的TTC进行对比计算,并讨论了不同风电场出力情况及风火打捆比例对TTC的影响。结果表明:在既定网架结构下,需要协调考虑风火打捆比例和线路容量,在尽可能多地接纳风电的同时,使系统获得最大输电能力。     

基于DFIG有功下限的风火系统经济调度模型

为解决大规模风电接入电网场景下并网火电机组台数和系统有功备用容量减少的问题,该文提出一种计及双馈感应发电机(DFIG)向下调度能力的风火系统经济调度模型。首先,综合深度调峰火电机组运行成本、开机成本、寿命损耗和风电弃风成本等,建立风火系统经济调度模型。其次,考虑到高风速下转子侧变流器(RSC)容量制约DFIG有功下限,该文计及RSC容量约束,提出DFIG有功下限求解算法,进而提出计及DFIG有功下限约束的风火系统经济调度模型。最后,IEEE 30节点算例结果表明所提经济调度模型可降低火电运行成本和风电弃风量。     

大规模风电并网对宁夏电网失步振荡的影响

大规模的风电接入会使宁夏电网产生失步振荡。针对此问题,文章利用PSD-BPA建立宁夏"风火打捆"等值单机无穷大系统,从风电接入比例、有无无功补偿以及运行方式3个方面对系统失步振荡特性进行仿真分析,并给出外送断面配置的失步解列装置的响应及动作的情况;然后,结合风电场接入宁夏电网实例,进一步进行仿真验证。结果表明,风电并网容量越多,风电场具备无功补偿时,或在恒电压运行方式下有利于抑制电网失步振荡,提高电网稳定性。     

英国海上风电输电运营商政策解读及对中国的启示

英国是全球海上风电发展的领跑者。为使海上风电更加经济、高效地并网,英国政府提出了海上输电运营商(OFTO)政策。在该政策体系下,英国海上输电系统分为两种开发模式,即电力开发商建设模式和OFTO运营商自建模式,后期运维通过市场竞争产生。该政策的优越性在于脱离了传统制度框架,通过引入市场竞争机制,实现了降低海上输电系统建造和运营成本的目的。目前我国已进入新能源规模化发展阶段,英国的OFTO政策无疑可以为我国海上风电发展政策体系的构建提供借鉴和参考。首先是政府对电力市场改革的主导性,注重法制的权威性,新制度的实施始终在法律制度框架下进行。其次是发电、输电企业定位明确,海上输电线路运营商只专注于海上风电送出通道及陆上输电通道的规划、并网技术的研究,与任何发电、配售电及陆上输电业务不存在利益关系。第三是引入竞争机制,固定性收益通过先期的市场竞争确定,经营行为也是竞争和比较的结果,充分体现了市场竞争的优势。我国应从国家能源总体规划的高度实施海上风电输电系统的规划和建设,避免重复建设和资源浪费。建议中国企业应参与OFTO竞标并争取成功中标,这对于我国海上风电送出线路的建设和运维会起到积极的推动作用。     

基于多智能体的风电并网协同控制研究北大核心

规模风电场并网调度和控制是我国风电发展急需解决的重要问题之一。文章针对山西省电源结构的特点,采用了分布协同(Multi-Agent-system)体系,提出了"风-火-水"协同控制模式。建立了基于JADE平台多智能体仿真模型,并对山西北部地区规划的风电项目进行仿真,结果表明,利用"风-火-水"协同控制不仅可以有效地解决大规模风电并网对电网冲击的问题,而且调度过程中减少火电机组的供电煤耗,使电力系统的运行更为经济、环保。     

面向“互联网+”的风火发电权交易促进风电接纳研究

针对目前中国严峻的弃风形势,结合"互联网+"在电力行业不断融合的新趋势,提出面向"互联网+"的分散式超短期风火发电权交易模式。当风电场出力大于电网对它的消纳能力时,为了减少弃风,风电场通过"互联网+"交易平台及时发布交易信息,邀请有能力的火电机组参与发电权交易,利用"互联网+"平台的分散决策系统和云计算技术,快速提供优化决策。由于风电场出力的随机性,风电场实发电量与火电机组签订的交易电量会存在一定偏差,使得风电场无法准确履行交易计划。为此,在风火发电权交易模型中引入风电不平衡费用,量化分析风电场出力偏差引起的不平衡成本。最后,通过算例仿真,验证交易模式的合理性,为解决风电消纳难题提供参考。     

以设计为龙头的海上风电工程总承包项目管理研究

[目的]为应对平价上网阶段下海上风电行业发展的巨大挑战,推动海上风电产业可持续健康发展,[方法]基于我国多个以设计为龙头的总承包模式建设的海上风电项目,分析工程总承包模式在电力工程中的应用,提出海上风电工程总承包管理当前特有的挑战与对策,从宏观上总结平价上网阶段下以设计为龙头的海上风电工程总承包管理的主要优势.[结果]...     

基于5G技术的海上风电通信系统研究

[目的]海上风电项目众多设备位于海洋之上,交通不便导致运维检修难度大。海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要。针对通信系统的特殊需求,文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案。[方法]首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站,再将5G一体化小基站和PTN网关融为一体,通过宽带PTN接入,实现快速、便捷的5G信号覆盖,并采用特定带宽的5G网络,提高通信系统的安全性。[结果]基于PTN+一体化小基站方式的5G通信系统建成后,实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输。此系统可以帮助规划梳理各风机子系统,实现风机内部全方位信号覆盖,并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心,解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题。[结论]研究的5G通信系统改善了海上风电通信,并利用特定带宽和新兴技术,实现了海上风电场的通信及时性和可靠性,提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率,符合海上风电项目海上设备的通信需求,有望在工程中应用推广。     

海上柔性直流送出系统造价水平分析

[目的]研究海上柔性直流送出系统的造价构成及造价水平,为海上柔性直流送出系统的造价管控提供有益的探索。[方法]收集目前已开展的海上柔性直流送出系统设计及造价相关数据,采用统计分析法、费用构成法以及对比分析法等对海上柔性直流送出系统涉及的各项费用进行分析。[结果]给出了海上柔性直流送出系统典型方案的单位容量投资水平以及投资构成,提出了海上柔性直流送出系统造价水平控制的关键因素和要点。[结论]海上柔性直流送出系统的单位容量投资为3 750～4 600元/kW。费用构成比例从高到低依次为设备购置费、建筑工程费、其他费用和安装工程费;系统构成比例从高到低依次为海上换流站、海缆、陆上换流站和其他部分。与陆上柔性直流送出系统对比,总体差异在1.3～1.6倍。