大规模可再生能源发电友好并网与运行调控技术研究综述

“双碳”目标下大规模可再生能源系统的友好并网与稳定运行问题被广泛关注,但受精确的发电不确定性建模技术与科学的并网调控策略制约.为解决这一问题,从可再生能源发电预测与不确定性建模、可再生能源系统并网运营模式、可再生能源系统并网控制方法三个方面进行梳理和总结,讨论了不同时间尺度下发电不确定性预测技术、针对多场景运行需求的不确定性建模技术;从可再生能源-储能系统、可再生能源集群-独立储能系统、多能源互补系统三个角度分析总结了目前并网运营模式;在此基础上,分析总结了跟网型与构网型两种并网控制策略.最后展望了高比例可再生能源系统在未来电网形态演变中的发展方向,以期为新型电力系统中可再生能源与电网协同发展的研究和技术应用提供借鉴.

自适应混合布谷鸟算法在水电站调度中的应用

针对布谷鸟算法局部搜索能力较弱,搜索质量不高的缺点,在标准布谷鸟算法中加入自适应步长策略、边界变异策略,并与模拟退火算法结合成自适应混合布谷鸟算法。经测试函数验证,自适应混合布谷鸟算法与标准布谷鸟算法相比有结果更优,收敛速度更快的优点。将自适应混合布谷鸟算法引入水电站的调度中,通过新疆玛纳斯一级电站验证了该算法的可行性,为求解水电厂优化调度模型提供了一种新思路。

基于ACS的水质水量联合调度

为了满足各行业对水资源数量及质量的需求,使水资源调度更加科学、有效,开展基于改进布谷鸟算法(ACS)的水质水量联合调度研究。根据水库实际供需水关系建立水资源优化调度模型,在考虑经济目标与社会需求的同时,加入水质因子来体现环境目标;引入边界变异策略和自适应步长调整策略,提出ACS,并将其应用于水质水量联合调度模型的求解中。以乌鲁木齐乌拉泊水库为例,验证了该联合调度模型的可行性。

面向多运行模式的并网逆变器改进控制策略

为了改善新能源并网逆变器的性能并同时满足多运行模式(并网模式和孤岛模式)调节需求,设计了双重自适应系数,并基于下垂控制和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制提出了新颖的改进控制策略。该控制策略可灵活地调节惯量和阻尼以满足不同运行模式的需求。设计的双重自适应系数包括自适应协调系数和自适应惯量系数,前者可提高系统动态特性并增强适用性,后者可进一步改善功率超调和振荡问题以完全消除功率超调。所提出的改进控制策略的功率响应无超调和振荡,能够提供接近于VSG控制的惯量和阻尼特性且具有更快的响应速度,可同时满足并网模式下的功率调节需求和孤岛模式下的频率调节需求,具有更大的适用性和更优异的动态特性。最后,通过硬件在环实验验证了所提出的改进控制策略的有效性和可行性。

翡翠，了悟化度尘世之缘--李笑竹漫谈翡翠的诞生

重压下诞生的稀世珍宝 自古以来，翡翠的形成被赋予了诸多神话色彩。如：有人说，翡翠是由“翡翠娘娘”的灵魂幻化而成；也有人说，翡翠是充满了神的祝福，化成具有能疗愈腰痛和肾病能量的宝石；还有人说，翡翠是浓缩凝结了人类生命力与智慧的魔法之石……

Hela细胞雄激素受体基因外显子1的甲基化检测

目的:检测Hela细胞雄激素受体(AR)基因外显子1的甲基化水平。方法:用亚硫酸氢盐克隆测序法和联合亚硫酸氢盐的限制酶法(COBRA)检测不同来源Hela细胞AR基因外显子1的甲基化水平,BiQAnalyzer软件分析测序结果。结果:在非CpG胞嘧啶转化率>98%的前提下,Hela细胞AR基因外显子1片段的总甲基化率≥96.2%,除第8个CpG位点外,其他CpG位点均为完全甲基化或高甲基化。COBRA法与测序法结果一致。结论:DNA甲基化可能是Hela细胞AR基因失活的分子机制。

计及共享交易机制的多微网氢储能容量规划

为了促进区域配电网新能源电力的就地消纳、解决传统储能形式难以满足由新能源间断性发电带来的长时存储需求,考虑氢储能的多能联产联储特性,提出计及共享交易机制的多类型微网共享氢储能系统容量规划方法.考虑异质性微网的多种调节需求,设计由微电网群运营商配置氢储能的多微网能源交易基本框架.考虑氢储能在共享运营时与多微网间复杂的利益交互关系,计及微网内部的电热需求响应,提出基于主从博弈的共享氢储能交易定价机制,以保证共享模式的可持续发展.对共享氢储能的容量规划进行研究,降低微电网群运营商的投资成本,保证微电网群运营商的共享收益.算例分析结果表明,利用所提的容量规划方法,能够缩短微电网群运营商的氢储能投资回收年限2.36 a.

基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策

随着分布式光伏大量接入园区用户侧,其随机性与波动性使得工业园区微电网下的能量管理愈发困难,储能为缓解上述问题提供了有效的手段。为实现园区用户侧新能源高效消纳及储能资源合理利用、兼顾多园区用户的利益诉求,提出一种基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化模型。模型中利用工业园区用能运营商对多用户的能量进行统一管理,利用价格信息引导园区用户调整用电策略,利用分布式储能“低储高发”特性协调运营商与用户间的能量交互;并通过仿真算例验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策,能够兼顾园区运营商和用户的经济性,促进新能源与储能的协同发展。

考虑资源相关性的新能源场站群集中式共享储能优化配置

针对区域内新能源场站群联合出力场景的集中式共享储能配置规划问题,提出考虑资源相关性,即风光出力互补特性、各新能源场站出力空间相关性的新能源场站群共享储能优化配置策略。该策略首先利用Copula方法进行典型场景生成,以剖析风光资源的相关性与互补性;在此基础上,建立新能源场站群集中式共享储能的优化配置模型,以实现多主体间储能的共享与互补利用,同时尽可能利用风光资源的相关性。最后通过仿真分析验证所提方法的正确性和有效性。

阶梯式碳交易下考虑源荷不确定性的储能优化配置

双碳愿景下,维持高比例新能源电力系统的稳定性和灵活性,配置储能是关键。建立了考虑阶梯式碳交易和分时电价的储能鲁棒模型。在模型中考虑了源荷双侧的不确定性影响,利用时间平滑约束和空间集群约束来缩小源荷不确定性集边界,降低模型的保守性。通过拉格朗日推理把不确定性约束转换为确定性约束,并用改进的麻雀算法对模型进行求解。算例表明,时空耦合效应下系统经济性将得到显著提升,决策者可通过选择不确定性的置信概率来平衡系统经济性与鲁棒性。针对不同灵活性改造阶段提出了不同的储能规划方案,指出区域内火电存量低于43%时,系统开始具有碳收益。

基于EEMD-ACS-LSSVM的短期风电功率预测

建立一种集成经验模态分解(EEMD)和改进最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合的短期风电功率预测组合模型,以提高风电场输出功率的预测准确率。首先运用EEMD将功率历史数据分解为一系列相对平稳的子序列,以减轻不同趋势信息间的相互影响;然后采用相空间重构将已分解的子序列进行重构,接着对重构后的子序列分别建立合适的预测模型,降低预测风险,使用自适应布谷鸟算法(ACS)优化最小二乘支持向量机参数,寻找全局最优解;最后将各个子序列的预测结果叠加得到最终预测结果。通过对新疆某风电场输出功率进行预测,结果验证了EEMD-ACS-LSSVM模型的有效性,具有更好的跟踪效果、预测精度。

计及主/被动需求响应下基于合作博弈的微网-配电网协调优化调度

随着含高比例可再生能源的并网型微网不断增加,微网与配电网的交互更加紧密。为解决两者作为不同利益主体双方利益分配问题,提出一种计及主/被动需求响应下基于合作博弈的微网-配电网协调优化模型。首先,考虑消费者心理学,建立了基于Logistic模糊函数的电负荷主动需求响应模型。然后,建立了以最优热电比为目标的热负荷被动需求响应模型。最后,微网与配电网作为参与者组成合作联盟,以讨价还价理论为核心,各自利益与联盟利益最大化为目标,协商确定了交互电价与交互功率,用改进的Shapley分配法分配了组成联盟后的额外收益,并通过基于参数自学习的自适应二次变异差分进化算法对其求解。通过算例分析对比可知,用户、微网、配电网三方利益均有所提升,证明了所提方案的合理性。

计及健康状态差异的集中式共享储能分级调控策略

针对发电侧储能利用率低、经济性差的问题,提出包含新电池、退役电池(后文简称新旧电池)的发电侧集中式储能共享结构与分级调控策略。首先,设计计及健康状态差异的新能源场站群集中式储能资源共享结构,凭借聚合调控手段应对多方主体的调节需求;其次,通过分析新旧电池性能差异,以最大可用容量表征健康状态(SOH)、以荷电状态(SOC)计算实时可用裕量,兼顾两者制定储能单元出力排序规则,提出计及SOH和可用裕量的电池储能单元群分级调控策略。最后,结合算例分析表明:包含新旧电池的集中式共享储能可提升利用率和经济性;所提调控策略可使新旧电池单元动作次数分别降至等比例策略的53.68%和20.79%,充放电转换总次数降至等比例策略的14.29%,且能保持较好的储能调节能力。

混合布谷鸟算法在高压断路器故障诊断上的应用

为了更准确、快速地对高压断路器故障进行分类、诊断,提出一种基于混合布谷鸟算法优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)的故障诊断方法。首先提取分合闸线圈的时间和电流特征量得到特征向量,再利用模拟退火算法(SA)与布谷鸟算法(CS)结合形成的混合布谷鸟算法(CS-SA),对支持向量机进行寻优,旨在得到具有最优参数支持向量机分类模型,提高诊断结果的准确性。最后,利用收集到的数据对该算法进行诊断验证,结果表明利用混合布谷鸟算法优化后的LS-SVM得到的分类模型比常用的粒子群算法、遗传算法、标准布谷鸟算法优化得到的模型准确率更高。

面向综合能源系统的辅助服务市场与多类型市场耦合关系分析

综合能源系统对我国“双碳”目标下的能源产业发展有重要作用。随着电力市场改革的推进,研究辅助服务市场与碳市场、绿证市场和绿电市场的耦合机制可以帮助综合能源系统更好地参与能源市场体系建设,推动新能源的消纳和规模化开发。总结了以美国、欧洲能源市场为代表的能源市场建设和发展经验,梳理了国内能源市场发展的现状,并结合我国能源相关市场特点分析了辅助服务市场进行市场耦合的可行性。通过市场价格、发展、作用以及政策背景等重叠部分分析了辅助服务市场与各能源市场协同运作的机理,在此基础上对辅助服务市场与不同市场之间耦合机制设计中的交易、规则和目标提出了要点分析和建议。

计及风光时空集群效应的储能容量配置

解决区域内风光资源大规模并网对电力系统的稳定性和灵活性造成威胁的问题,关键在于对储能容量的合理配置。为此构造了计及风光时空集群效应的储能鲁棒模型。在描述风光集群发电系统出力的多面体不确定集中加入时间平滑约束和空间集群约束以缩小集合边界,降低模型的保守性;把不确定性问题利用数学推理转换为确定性问题,并且讨论了违反概率约束与不确定性置信度关系;基于碳交易对系统的经济性进行分析。提出利用双种群伪并行SSA-DE(sparrow search algorithm-differential evolution)算法来求解模型。验证结果表明,考虑时空集群效应得到的储能配置方案可以更好地均衡系统的经济性和鲁棒性;将碳交易纳入考虑因素将降低系统的成本;不确定度置信概率与违反安全约束概率呈负相关性,与系统经济性呈正相关性。

基于ACS-SA文化基因算法的BP神经网络变压器故障诊断

针对BP神经网络在变压器故障诊断上存在的不足,提出基于ACS-SA文化基因算法的BP神经网络变压器故障诊断方法。在实际系统中,针对缺乏准确的变量参数估计,将边界变异策略和自适应步长策略引入标准布谷鸟算法中;提出一种在改进的布谷鸟算法中结合局部搜索策略的文化基因算法;建立BP神经网络变压器故障诊断模型,并用文化基因布谷鸟算法优化BP神经网络的权值和阈值。仿真实验及对比研究结果表明,该算法能准确有效地识别变压器的故障类型,较其他算法(CS-BP神经网络算法和POS-BP神经网络算法)有更高的准确率,为变压器故障诊断提供一种新思路。

基于误差分配原则的发电侧共享储能容量规划研究

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略。首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型。考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相关特性的风群联合大容量共享储能参与能量/调频市场的容量规划模型。通过所提策略计算风储联合系统的最优储能容量配置,分析季节性风况对储能配置的差异性。结果表明,在无储能购电补贴时,所提商业模式也能获得稳定盈利,并同时满足风电集群并网要求,控制弃风率在5%以内。基于误差分配的方法能够平衡各风电场收益,考虑季节性温度使储能实际收益提升约3.6%。同时夏冬季储能配置呈现双反比现象,所提方法为发电侧共享储能规模化应用提供了参考。

计及储能放电折损的风储一次调频配置优化方法研究

以风储联合参与一次调频为背景,以风储联合系统调频收益最大化为目标,提出一种考虑季节性出力差异和储能不同荷电状态放电折损模型的容量配置方法。其次,根据调频特性和放电折损模型提出一种合理可靠的储能始末平衡充电方法。最后采用粒子群算法求解问题,分析储能变寿命模型下陆上季节性出力差异以及不同储能容量、下限对储能配置的影响。结果表明:所提方法能延长储能使用价值,有效提高风储全天候调频能力和收益。

面向低碳供能的多园区共享氢储能系统容量规划

双碳目标下为提高园区供能的清洁性和经济性,提出基于风光发电的多园区共享氢储能容量规划方法。首先,利用风、光发电与多园区用户用能的时空互补特性,建立多园区共享氢储能实现清洁发电、经济供能的基本框架,以实现氢储能的容量和能量共享。其次,兼顾多园区的利益诉求,提出基于合作博弈的共享氢储能容量配置模型与投资成本分摊方法,以合理配置各设备容量、提高氢储能的投资经济性。最后利用算例验证所提多园区共建共享氢储能系统的优化配置模型与投资成本分摊方法的可行性与竞争性。结果表明,多园区共享模式较自配模式分别降低投资与碳排放成本26.4%与17.4%,氢储能可更灵活地实现集中式储能资源的共享使用,尤其对具有间断性发电特征的用户优势明显。