一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略

分布式可再生能源的大规模应用及并网给传统电网的规划及运行均带来了挑战及冲击。该文提出一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略。该方法首先基于Cholesky分解同时获得满足风电出力分布及风电场出力相关性的新能源出力抽样方法。然后,考虑新能源出力的不确定性,提出一种基于新能源多场景出力的概率规划模型。随后,基于该模型规模庞大、约束非线性特点,提出一种基于节点有功变化的部分线损计算策略。最后,在IEEE 33节点测试系统上进行了测试,证明了该方法的有效性。     

考虑新能源出力特性的华东电网新能源消纳承载能力分析

随着我国新能源发展重心逐渐向中东部转移,新能源大规模接入给华东地区电力系统的调峰、调频等方面带来挑战。研究电网的新能源消纳承载能力,对促进新能源发电产业的健康发展和保障电网的稳定运行具有重要意义。基于华东电网新能源建设现状及未来发展规划,分析了华东地区风电和光伏的出力特性及影响电网新能源消纳承载能力的主要因素。在此基础上,进一步提出了考虑新能源出力特性的改进典型日法,并用于评估华东电网在不同场景下的新能源消纳承载能力,验证了所提方法的有效性,其结果可服务于电网的规划和调度运行。     

含风—光—水—储互补电力系统的优化调度研究

随着风电和光伏发电大规模接入到电网中,其出力的随机性、间歇性和波动性对电网的安全运行带来巨大挑战。目前电网调度运行时为了确保系统的安全性,会出现大量的弃风弃光现象。但风力发电,光伏发电和水电具有自然互补的特点,利用它们的互补特性可提高电网消纳新能源的能力。提出了含风电、光伏、水电和抽水蓄能的互补发电系统,并分别以系统运行成本最低和互补系统出力波动最小为目标函数建立了两种优化调度模型。最后,算例分析验证了两种模型的合理性和可行性,并说明了互补运行可提高新能源的利用率,同时减少了风电与光伏的波动性对电网的影响。     

响应电网调度需求的光伏发电系统建模及运行控制研究

针对现有光伏仿真模型无法执行电网调度指令的问题,提出响应电网调度需求的光伏发电系统建模及运行控制方法。根据不同容量光伏系统组成结构搭建了基于DIg SILENT的适用于不同容量的并网光伏发电系统模型,以光伏发电系统响应电网有功需求时间最小化为期望目标,考虑光伏发电系统出力的随机性,通过调整直流电压控制信号响应电网调度需求,利用控制模块中的有功出力限制满足并网点频率约束条件,采用电导增量法优化了MPPT控制策略。仿真结果表明,在有电网调度需求时构建的模型能够快速地响应电网调度指令,在无调度需求时能够很好地实现最大功率跟踪或限制有功出力以满足并网点频率约束。     

含电动汽车的虚拟电厂经济性优化调度

将不可控新能源、电动汽车与可控电源构建成虚拟电厂(VPP),通过虚拟电厂优化调度各组成部分出力,使虚拟电厂对外表现为有一定可控性的、稳定的发电单元,减小新能源与电动汽车单独入网运行时对电网造成的冲击。为实现上述功能,该文构建含电动汽车的虚拟电厂经济优化调度模型,设计含电动汽车的虚拟电厂经济运行策略,在Matlab R2010a平台上采用粒子群算法优化各组成部分出力,并分析电动汽车渗透率和可控电源计划出力系数对虚拟电厂经济性和各机组出力的影响。仿真结果表明,通过电动汽车与可控电源联合出力能够弥补新能源出力偏差,降低可控机组旋转备用,提高虚拟电厂供电可靠性。     

计及风光不确定性的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度

针对中国西北地区新能源消纳问题,该文聚合风力发电、光伏发电、光热电站、电储能装置组成虚拟电厂（VPP）,提出一种基于鲁棒随机优化理论的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度策略。首先对风力发电、光伏发电、光热电站与电储能装置进行数学描述,在此基础上建立VPP多时间尺度优化调度模型。在日前调度层中,以VPP运行效益最大为目标,依据风光日前预测出力建立日前优化调度模型;在时前调度层中,以VPP运行成本最小为目标,根据风光时前预测出力建立时前调度修正模型。同时,为了衡量风电、光伏发电出力不确定性对系统的运行影响,建立VPP随机优化调度模型。仿真结果验证该模型可提高运行效益与新能源消纳能力。     

多场景概率机组组合在含风电系统中的备用协调优化

备用配置是系统抵御风险、提高运行可靠性的重要手段,也是系统运行安全与经济协调决策的问题。提出了基于状态转移的概率机组组合方法,该方法将风电的运行场景离散化,通过对风电预测误差进行概率表达,并在时间尺度上考虑状态的转移矩阵组成多场景的方法,以场景发生的概率协调系统在场景下的调度决策,并以实时校正备用作为正常和误差场景之间机组的调整限制。通过安全与经济的协调,能够自动为风电出力的波动配置适宜的备用,且模型中考虑了网络安全约束对机组组合和备用决策的影响。最后对含风电系统进行了实例仿真分析,结果表明模型的有效性和可行性,对风电的调度和规划具有指导意义。     

基于短路比约束的受端电网新能源并网出力优化方法研究

在大规模分布式新能源发电资源接入受端电网的情况下,如何能够在保证受端电网并网点处暂态电压稳定性的同时,优化受端电网新能源发电机组的出力,是须要解决的关键问题。文章研究一种基于短路比约束的受端电网新能源并网出力优化方法。首先,通过构建受端电网等效模型,分析分布式新能源发电机组接入后,受端电网暂态电压稳定性的影响因素;其次,结合短路比的物理含义,建立新能源电网并网短路比模型,并将其作为研究受端电网并网点暂态电压稳定性的关键指标;再次,以受端电网新能源弃电成本、火电机组运行成本最小为优化目标,考虑短路比等其他约束条件,建立受端电网新能源出力优化模型,并进行求解;最后,仿真验证所建立的模型,结果表明,优化模型可在一定程度上提高受端电网中新能源的出力水平。     

计及风火系统聚合特性的虚拟电厂经济调度研究

提出一个VPP(虚拟发电厂)聚合出力特性的含新能源电网的两阶段经济调度模型。第一阶段基于包含若干风场与火电机组的VPP聚合出力特性决策VPP的总出力;第二阶段将总出力在VPP内部各发电单元之间进行分配。上述两个阶段都采用线性规划方法求解。基于IEEE—6母线电网的数值算例的计算结果表明,与传统经济调度方法相比,本研究提出的模型能降低风电弃风量近50%。     

大规模新能源发电基地出力特性研究

基于规模化新能源出力带来的各种问题,建立风光三大评价指标,并采用多时空场景划分的方式进行基地出力特性分析;建立新能源基地三维出力模型,并应用于规模化新能源出力预测领域。研究发现,基地能源中,风电-光伏存在明显的互补性。在现有外送能力有限的情况下,大幅提高光伏基地上网比例,可从电源侧缓解"弃风弃光"问题。基于大量数据分析得到的新能源基地三维出力模型与气象数据结合,可对基地出力进行一段时间的预测,为区域电网新能源调度提供可靠参考。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。     

计及不确定性的多类型发电机组联合调度优化模型

为了促进可再生能源并网,解决可再生能源机组在内的多类型发电机组联合优化调度问题,引入全额收购可再生能源发电,由火电机组提供备用、允许适度弃风,由火电机组提供备用以及水火机组联合提供备用的可再生能源发电三种不同方案。首先构建了涵盖风、光伏、水力机组的可再生能源机组发电处理模型;再结合设定的三种方案组建了多类型发电机组节能调度优化模型;最后,基于基础数据,得出该节能调度优化模型的发电系统总煤耗、备用煤耗、系统发电成本、启停成本、弃风量及弃水量等关键指标的优化效果,对多类型发电机组联合调度优化具有一定的指导意义。     

光伏电站输出功率影响因素分析

光伏发电系统的发电量取决于太阳辐照强度和温度等因素,其输出功率的变化具有间歇性和不可控性,大规模的光伏并网应用将对大电网的稳定运行造成冲击。光储联合应用将有助于降低光伏电源的负面影响,为了协调配置光伏系统与储能系统,需要深入了解光伏发电系统的输出特性。首先分析了大规模光伏发电系统并网应用对电网带来的影响,进而介绍了光伏发电原理和影响光伏组件输出的因素;然后依托某100 kWp光伏电站的实际历史运行数据,基于统计学方法,从气象因素如日类型、太阳辐射强度和温度等影响光伏出力的角度,对光伏发电系统的输出特性作了定性、定量的分析,从而归纳了光伏输出特性,最后据此提出了光伏电站输出功率的评价指标。     

考虑需求侧响应的风电并网系统旋转备用优化

随着新能源的快速发展,风电并网的规模逐渐扩大,由于风电出力的不确定性,风电消纳已成为新能源发展的主要挑战。考虑常规机组同时参与主辅市场,并融入需求侧资源可中断负荷及用电激励参与辅助服务市场,建立源荷协调的双层优化模型。上层模型以发电成本和弃风成本最小为优化目标,确定常规机组出力和风电计划出力;在上层优化结果基础上,下层针对常规机组调峰能力不足导致的弃风和失负荷情况,考虑用电激励和可中断负荷为备用资源,建立以发电侧旋转备用成本、用电激励成本、可中断负荷成本及失负荷损失和弃风损失的条件价值风险最小为目标的优化模型,得到旋转备用容量优化购买量。以修正的IEEE 6机30节点系统进行算例研究,仿真结果表明所建模型能有效提高系统经济性及风电消纳水平。     

风光联合发电系统的储能容量优化配置方法

随着可再生能源大规模接入电网,风力发电和光伏发电的不稳定性威胁着电网的安全稳定运行。储能系统作为一种可调度的能源,可实现可再生能源输出功率的平滑输出。通过分析风光联合发电系统输出功率特性,提出采用平抑指标和平滑效果评价指标对比分析滑动平均法和最小二乘法滤波效果,用于确定蓄电池储能配置的参考输出功率。在获得平滑后的功率曲线后,根据提出的曲线局部平滑指标和总体平滑指标,综合考虑蓄电池投资成本和平滑效果优化配置储能容量。最后,采用某地区实际的风光资源历史数据,验证了所提方法的可行性。     

基于指标关联的分布式电源并网规划策略

为解决新能源并网时的电源规划与风光消纳问题,考虑风光能源功率波动特性并计及储能单元提出一种计及风光协调出力的电网规划策略。综合考虑电压波动、新能源消纳及新能源发电效益建立多指标规划模型,采用引入指标关联策略的粒子群优化方法对模型进行求解,确定分布式电源及储能的位置和容量。进一步分析优化方案在电能质量方面的规划效果,统计对比电压累计概率密度对规划方案进行评价。以某电网45节点配电系统为例,采用所提分布式电源并网规划策略进行仿真,决策风光储并网方案,并验证所提策略的合理性和可行性。     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

风光并网对河南电网系统稳态影响

大规模风光发电并网是未来电网发展的必然趋势,然而,风光发电功率的强间歇性与随机性势必会对电网的稳定运行和优化控制带来影响。以河南电网冬季大运行方式下的规模风电、光伏电源联合接入电网为研究背景,利用连续潮流法,计算在新能源发电接入系统后的区域电网潮流分布;考虑区域电网未来发展趋势,逐步增加新能源的渗透率,对系统内多类型节点电压越界情况分析,判断区域内电压薄弱节点,并计算系统风电与光伏发电的最大消纳量;应用P-V曲线潮流分析方法测算出电压稳定极限及对应的有功功率,得到不同渗透率下系统所对应的静态电压稳定性;同时结合日负荷曲线,分析在目前状态下及所计算的最大渗透率下,系统任一时刻各中枢点电压水平。结果表明：在目前及新能源最大渗透率下,系统各节点电压值均处于正常范围。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。