基于多约束条件的山西电网风电消纳能力研究

由于风电具有间歇性和反调峰性,其大规模接入电网将增大系统调峰能力的需求。随着山西电网中风电的比例不断增加,冬季后夜弃风现象严重。通过分析制约山西电网接纳风电的主要因素,以2015年山西电网为例进行仿真计算,提出提高山西电网风电消纳能力的措施。     

考虑合理弃风的风电消纳方法研究

风力发电受自然来风的影响较大,具有明显的随机性与不确定性。随着大规模风力发电场的快速发展,其接入电力系统而导致的相关问题越来越明显。针对目前国内风电大规模接入受限的问题,以风电场弃风电量与系统为消纳更多风电而增加的调峰投资为约束,提出了利用系统低谷负荷时的合理弃风来提高风电的整体消纳能力的理论研究方法。最后通过利用所建立的风电消纳模型,以东北某区域电网为例进行了计算分析,得到了2015年与2020年在三种不同调峰平衡方式下的风电消纳能力,以期能为东北地区的风电规划与建设工作提供参考。     

考虑大规模风电接入的发电机组检修计划

大规模风电接入电网对电力调度运行提出了新的挑战。在中国部分地区,由于系统调峰能力不足,风电本地消纳能力不够,出现了低谷时段大量弃风的现象。为了优化利用风能资源,建立了大规模风电接入下的发电机组检修计划优化决策模型,考虑风电在不同季节的不同出力特征以及不同类型机组调峰能力的差别,通过在检修计划决策层面合理优化预留各时段系统的调峰能力,减少低谷时段弃风,提高检修计划决策的节能效益。采用δ方法,通过近似变换,将概率积分问题转化为混合整数规划问题求解。通过多个算例验证了该模型与方法的可行性与有效性。     

地区电网新能源发电项目消纳能力研究

近年来,各地大规模建设风力、光伏等新能源发电基地,造成了部分地区新能源发电严重过剩,出现了弃风、弃光的情况。针对现状,研究分析了接入电网的风力、光伏等新能源发电项目的消纳能力的主要影响因素,并分别研究了基于调峰约束和容量约束条件下的新能源消纳能力评估方法,对于地区电网规划和新能源消纳能力分析计算具有重要指导意义。     

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略

大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。     

东北地区风电运行消纳形势及原因分析

2013年我国风电运行消纳形势总体向好,东北地区风电消纳有所改善。提出了风电并网容量与本地消纳能力比例、风电增长速度与本地负荷增长速度比例、风电并网容量与灵活调节电源比例等关键性指标,对2010—2013年东北地区风电运行消纳现状进行客观评估,分析风电弃风的主要原因,展望2014年东北风电运行消纳形势。分析表明,东北地区风电大规模发展与本地消纳能力、与系统调峰能力不匹配是当前弃风的主要原因。加快跨区电网建设、扩大风电消纳范围是解决东北地区风电消纳问题的根本途径。     

风电对调峰的影响及其合理利用模式研究

要解决风电消纳困难问题必须研究大规模风电接入对电力系统调峰的影响。鉴此,以概率化分析方法进行此项研究,考虑风电接入的时序生产,分析江苏电网2020年调峰能力与弃风电量以及系统运行成本的关系。结果表明,允许适度(少量)弃风可大大减少系统抽水蓄能装机需求,使系统调峰运行更加优化,减少燃煤机组的启停次数和降低系统的总体运行成本。因此,建议我国在"风电全额收购"的框架下进行政策微调,充分考虑电力系统多样性,允许根据实际情况采取适度弃风策略。     

特殊运行条件下风电的“挤出效应”及风电节能减排综合效益的评估

电网往往需要配备足够的旋转备用容量以支撑风电的接纳,当旋转备用容量不足时,风电接入容量将受限或会导致更严重的污染物排放。提出了电网向下调峰容量不足时风电增发引起的"挤出效应"概念,构建了一种风电节能减排效益评估方法,用于评估为满足系统负荷需求风电接入所带来的全系统发电能源节约和相应的温室气体、污染物减排等效益,并分析评价了既有电网不同调峰容量水平对风电接入容量的影响。通过算例对所接入风电的节能减排效益进行了计算,分析了合理弃风对全系统节能减排效益的影响。     

大规模风电接入电网的调峰措施研究

风电具有间歇性、随机性、反调峰等特性,大规模风电接入电网后电网调峰问题日益凸显。文章首先分析了风电的反调峰特性,其次分别从电源侧提高火电调峰深度、电网侧提高区域电网调峰互济、负荷侧积极参与调峰三方面探究了提高电网调峰能力的措施,促进大规模风电的送出与消纳,提高电网清洁能源占比。     

基于热力系统储热控制的大规模风电消纳研究

针对电力系统大规模风电并网消纳问题,本文基于区域能源系统框架提出一种热力系统储热控制的方法。该方法通过引入储热装置和分布式热泵,提高热电联产机组的运行灵活性,满足风电功率日前调峰需求;同时,分布式热泵可以进一步提高系统调峰容量,促进风电消纳;最后,考虑建筑物储热特性和人体热舒适性,能够提高储热控制的灵活性,实现对风电波动的有效跟踪。仿真结果展示了储热控制方法对日前调峰和促进弃风消纳的效果,分析了热负荷特性对风电调峰效果的影响。     

大规模风电接入对电力系统有功调度的影响分析

大规模风电功率的随机波动性是当前公认的制约风电发展的瓶颈,同时风电的反调峰特性拉大了电网的峰谷差,增大了有功调度控制的难度;风电接入后,现有的系统备用容量确定方法和调度计划制定策略已无法满足电网企业兼顾安全经济的控制目标。针对此,对大规模风电接入对系统备用容量及发电计划的影响进行了研究,分析了风电接入后电网运行中面临的实际问题,并对目前的相关研究进行了归纳,给出了解决方法;指出多源互补的备用配合策略及多时空尺度协调的备用与发电计划联合优化策略适用于大规模风电接入的合理备用优化,考虑风电场出力耦合关系的有功发电调度策略适用于大规模风电接入的合理有功优化。     

减少弃风损失的储能容量和布局优化研究

针对我国大规模风电接入地区因系统调峰能力不足引起的大量弃风问题,提出采用大容量储能电池提高系统调峰能力、减少弃风损失的储能充放电策略。基于所提出的储能恒功率充放电策略,建立储能电站容量和布点优化的数学模型,并采用遗传算法进行求解。该模型以储能电站的投资和运行成本、网络损耗、调峰不足弃风及风电送出通道阻塞弃风损失之和最小为优化目标,考虑了储能电站的峰谷电价收益、计及了风力发电的碳减排效益,并满足电网的安全运行约束。最后,利用IEEE RTS79系统进行储能布局优化分析,验证了方法的有效性。应用该方法能够为解决大规模风电并网地区的弃风问题提供技术解决方案。     

跨区电网中风电消纳影响因素分析及综合评估方法研究

目前我国风电并网容量位居世界第一。风电出力的波动性和间歇性使得大规模风电并网要求电力系统留有足够的备用和调峰电源,因此未来电网面临着风电消纳、接入方式及送出通道等方面的挑战。综合考虑网架约束、跨区电力交换以及系统调峰容量等因素,基于时序生产模拟方法,研究了跨区电网风电消纳能力分析模型以及评估方法,提出了提高跨区电网风电消纳能力的措施。最后,以某跨区电网为算例进行分析,验证了所提方法和措施的有效性。     

内蒙古电网大规模风电消纳问题分析研究

针对大规模风电接入给内蒙古电网带来的风电消纳问题,分析了风电并网对电网电压、暂态及频率稳定性,风电场短路电流、谐波对电网保护以及风电对系统备用容量和调度调峰的影响.结合内蒙古风电发展的实际情况,提出提高风电消纳能力的方法建议,即利用分布式能源互补、储能协调相关技术提高风电并网的友好性,以及通过增强风机并网特性和风电调度运行能力,更好地提高风电并网的安全性.     

风电消纳能力分析方法的研究

为了提高风电的消纳能力,提出了一种考虑调峰时段限制风电出力的新的风电消纳能力计算方法。该方法通过电网调峰困难时期允许少量弃风,保证更大的允许装机总量,因而非调峰困难期可获得更大的风电发电负荷。与不限制风电出力时消纳能力的计算方法相比,该方法实用、能够大幅度地提高风电接纳的能力,并且可灵活地应用于各种经济运行指标考核下的风电接纳能力计算。通过实际的算例验证了新方法的准确性,证明了该方法对电网规划及提高风电消纳能力具有指导意义。     

考虑需求侧响应的风电穿透功率极限计算方法

风电出力具有随机性、波动性和反调峰性,其大规模接入电网后,对系统调峰平衡带来较大负面影响并制约系统对风电的消纳能力。研究了一种考虑需求响应的风电穿透功率极限计算方法。将需求响应控制作为提升系统消纳风电能力的手段,以系统消纳风电能力最大为优化目标,同时考虑系统常规发电机组的运行约束,构建了基于电价灵敏度理论的风电穿透功率极限计算模型。以实际电网数据进行计算。结果表明所提方法能够提升系统对风电的消纳能力,验证了本文所提方法的有效性和正确性。     

计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送的控制策略

针对风电集群功率外送通道能力及电网向下调峰能力不足引起的弃风限电问题,首先从提高弃风消纳能力的角度出发,建立了风-储系统优化模型,考虑风电外送通道容量、电网风电接纳可行域的限制,提出了计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送及其消纳的控制策略。计及风电场群汇聚效应与风电外送通道容量的影响,提出了两种储能配置方案。最后基于三个风电场群的实际数据,对比分析两种方案的优劣性,结果表明本文所提的方法在满足风电功率外送通道容量,在电网风电接纳可行域极限值要求下,能够进一步改善弃风率,提高风电消纳水平。     

调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略

针对集群风电场分别接入电网不同外送断面的特点,提出了调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略。所提控制策略按照弃风的严重程度,为各风电场设定不同发电优先级,结合电网消纳能力、风电场的装机容量和发电能力等因素计算各风电场的有功指令。指令控制周期内调峰约束与断面约束的配合、调峰目标值校验和强制触发策略的设计既保证了充分利用电网消纳能力和外送断面容量,又确保了调峰约束和断面约束的安全极限;高优先级风电场的钳位控制策略有效避免了电网消纳能力快速变化时低优先级风电场的有功大幅波动。冀北电网的实际运行结果证明了所提控制策略的有效性。     

考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化策略研究

为降低风电功率波动性、反调峰性对电网运行的不利影响,提出一种考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化调度策略。首先将火电作为可调节电源辅助风电上网,并通过碳交易机制促使火电系统在电网负荷低、弃风率高的时段,主动降低出力减碳运行,等效提升风电上网空间;然后在满足电网用电需求基础上,接入充换电站负荷进一步抑制风电功率波动,同时提升风电消纳量,以电网负荷峰谷差最小以及系统综合运行成本最优为目标函数,构建联合系统低碳经济运行模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对不同情景求解分析。结果表明：该策略能够有效降低系统运行成本、电网负荷峰谷差,提高电网风电消纳率。     

大规模风电接入对宁夏电网调峰的影响研究

宁夏风电装机增长迅速,随着大规模风电的上网发电,风电有功出力的随机性、间歇性对电力系统调峰的影响日益增大。文章分析了宁夏电网网架结构、负荷以及电源特性。结合宁夏电网2012年实测数据,直观显示了宁夏电网风电出力在不同时段的波动特性,分析了大规模风电接入对宁夏电网调峰能力的影响。文章还评估了宁夏电网2013年典型运行方式下风电接纳水平。结合上述研究结果,文章提出了改善大规模风电接入后宁夏电网调峰能力的方法。