基于决策树体系的预想故障集下风电场扰动风险测度评估

随着风力发电的大力发展及风电场规模的持续增加,风机的空间分布差异性愈发显著。此外,风机运行状态易受风电场元件故障、电网扰动等诸多因素的影响,因此,建立实时在线评估方法和预警机制已成为当务之急。该文考虑了风电场风机分布的离散特性,建立了风电场动态安全决策树体系,并提出风电场扰动风险测度指标。该决策树体系可利用在线信息进行数据挖掘,针对预想故障集下的风机电压越限与脱网状况进行快速分析判断,并根据判断结果输出扰动测度指标,为电网及风电场运行人员提供直观地风险水平及决策参考。通过风电场算例分析,验证了所提方法的有效性。

风电场动态联合仿真平台构建及风况影响分析

随着风电大规模的开发利用,由恶劣风况引起的风机脱网和毁坏事故频发,给电网的稳定和风电场的安全运行带来很大的影响。因此,有必要建立适当的模型,对风电场在各类风况下的的运行状况及风机的载荷进行仿真和分析。本文基于Digsilent及Matlab软件平台,建立了动态风况-风电场联合仿真平台,该平台包含风况、风机与载荷三个模块。该平台能够模拟考虑尾流效应的各类风况,对各风况下风电场的电气量及各风机的叶片、杆塔载荷进行仿真分析。本文通过结合风电场算例,深入分析了风况条件对风电场的影响,验证了该平台的有效性。

基于概率分析的风电场电压跌落评估方法研究

首先介绍双馈风力机的简化短路计算模型、风速分布模型以及母线/线路短路故障模型;其次针对风电场电压跌落问题,提出年电压跌落频次、电压跌落风险、与低电压穿越期望3个表征电压跌落的风险指标;接着基于Digsilent的DPL语言编写风电场电压跌落评估程序;最后对算例风电场进行仿真验证,针对风电场内外发生的不同类型短路故障发生后,造成的电压跌落风险进行分析,仿真结果可验证所提评估方法的有效性。

基于组合权重的多模式融合风机气温预测方法

在寒潮天气下山区风机覆冰期预测困难,造成风电功率预测偏差大,而精确的风机气温预测是提升覆冰期预测准确率的关键。由于气温的异质性和波动性,单个模型较难适应不同风电场的气温预测需求,提出一种多模式融合的风机气温预测方法(multi-mode fusion fan temperature prediction method,MMTP),通过AHP-独立性权法-熵值法的组合权重法,集成多种人工智能算法,不仅提高了预测的普适性,还能实现不同模式优势互补。仿真结果表明:该方法能有效地提升气温预测准确率,48 h预报时效内比单一模式预报误差平均降低约8%;采用该方法进行气温订正后,风机覆冰期预报准确率显著提高,覆冰期预报误差减小了3~6 h。

现货市场环境下低水头梯级水电群精细化建模出清方法

梯级水电站间存在水力时空耦合关系,低水头电站调节性能较弱,在日尺度范围内水头变化较大,耗水率也随之变化,因此,在日前现货出清模型中不宜通过全天固定耗水率对低水头电站进行梯级水电约束简化处理。结合广西电网电力市场需求,以全社会购电成本最小及优先消纳清洁能源为优化目标,充分考虑低水头电站的水力特性曲线等复杂约束并对其进行线性化处理,构建基于梯级水电群精细化建模的日前出清模型,并调用商业优化求解器对模型进行求解。将广西电网34座水电站、101座新能源电站和47台火电机组的真实日发电计划边界数据作为参考,仿真结果表明所建模型能适应低水头电站的水头波动特性,反映梯级水电站之间出力和库容的联动关系,提升低水头梯级水电群的可发电能力。

基于风机主动控制的风电场低电压穿越能力深度挖掘研究

该文基于具备低电压穿越能力的风机在部分电压扰动场景下仍无法成功穿越的场景分析,研究提出风电场内双馈风机可用无功与异步风机无功负荷的协调控制策略。该策略通过列写各风机的电压约束方程并在二维平面上求解可行域,得出最小脱网台数下的无功增发与切机策略,实现多场景电压扰动下风电场低电压穿越能力的进一步挖掘提升,通过对实际风电场的仿真分析,验证了所提策略的有效性。

考虑梯级水电参与的电力市场出清模型研究

在双碳目标和电力市场改革的背景下,通过市场化机制促进以水电为主的可再生能源消纳,已成为我国电力现货市场建设的1项关键任务。将梯级水电纳入市场出清机制设计中,计及梯级水电的运行特性,在常规出清模型中引入水力耦合、发电出力特性、水位控制和水电振动区等复杂约束条件,并基于IEEE 14节点系统,设计了由6家发电主体组成的日前市场算例,通过分析不同运行场景下的市场交易结果,初步验证了所提出的出清模型的合理性与实用性。

基于风电场动态电压安全决策树体系的SVC紧急控制策略

为克服规模化风电场中磁控电抗器型SVC控制性能的局限性，避免故障切除后无功过补偿，提出了基于风电场动态电压安全决策树体系的SVC紧急控制策略。分别基于决策树中的回归树算法与分类树算法构建风机过电压预测回归树以及风机脱网分类树，形成风电场动态电压安全决策树体系。该决策树体系依据在线信息进行数据挖掘，对风机脱网状况与电压越限情况进行快速预判，并根据预测结果采取合理的电容器退出措施，避免无功过补偿。算例分析表明，所提策略不仅能为电网及风电场运行人员提供风机脱网风险信息与决策参考，还能够降低故障切除后风机因过电压而脱网的风险。

一种基于振荡发散速率的次同步振荡风电场精准切机策略

大规模风电接入弱交流系统、经高压直流输电线路或带串联补偿的交流输电线路外送时可能诱发电力系统的次同步振荡,造成大量风机脱网及相关设备的损坏。针对该问题,通过监测联络线有功功率振荡波形,并引入一种简单有效的方法来辨识次同步振荡。采用指数函数对次同步振荡的振幅进行拟合,确定次同步振荡的振荡模式及发散速率,并设计了振荡发散速率与风电机组切除台数的对应关系。最终,提出了次同步振荡下风电场三轮切机策略。理论分析和基于PSCAD的仿真结果表明所提风电场切机策略能有效抑制次同步振荡,保障电网的安全稳定运行,并可在次同步振荡下最大程度保存风电机组,提升风电消纳能力。

恶劣风况下的风机最大容许出力模型及其控制策略

在过风速工况下,现有的风机紧急控制策略极易造成风机大规模脱网,风能资源得不到充分利用。对此,提出一种基于等效载荷二维寻址的风机优化应急控制策略,该策略在保证风机本体安全的前提下,可实现过风速工况下风机输出功率平稳降低,避免剧烈的过渡过程导致电网安全问题。首先,分析在恶劣风况下风机的运行特性,建立风能利用系数与推力系数之间的数学关系式,并且推导风能利用系数对风机运行特性的影响;在此基础上,利用实时风速计算风机机械部件的等效载荷,并基此提出基于二维寻址的风机优化应急控制策略;最后,搭建风电场运行综合仿真平台,在不同运行场景下对所提的风机应急控制策略的适用性和优越性进行验证。

一种计及等效损伤载荷约束的风机黏性控制策略

恶劣风况下,风电场将因风机过风速保护相继动作而发生功率陡降甚至风电机组大规模脱网,严重影响电网的安全稳定运行。针对此问题,构建了风电机组的安全运行载荷约束条件,提出一种计及等效损伤载荷约束的黏性控制策略。所提策略能够在不改变风机原有机械控制系统的基础上,根据运行风况实时调节风机功率,追踪风机等效损伤载荷约束,使载荷维持在相应风况下的安全边界内,在充分利用风机的载荷承受能力的前提下最大化维持风电场功率输出,以实现降低恶劣风况下风电场功率陡降风险的目标。通过算例仿真与策略对比,验证了所提策略的有效性和优越性。

风电场柔性并网辅助系统及其优化模型

目前面向min级风电柔性并网的储能系统一般由蓄电池组成,因蓄电池配置容量有限,在应对风电场长过程连续下调峰导致的风电功率波动越限问题时,其控制效果将大打折扣。为此,引入容量在日内调度可近似视为不受限的氢储能系统,与蓄电池共同组成混合储能系统,并基于其各自特点,设计了最大发挥2种储能优势的混合储能系统,建立混合储能协助下的风电场并网状态空间模型,并求解可实现风电场柔性并网最小化能量转换损耗的混合储能系统最优充放电功率决策,根据决策执行结果分析混合储能系统的能量转换特点。仿真结果表明,与采用单独蓄电池储能的控制策略相比,在相同的储能系统配置成本下,提出的优化模型可以结合氢储能系统的能量容量优势来提高储能系统的供电持续性,并且能够合理安排蓄电池和氢储能系统的工作顺序来尽量减小风电场能量损耗,由此实现相对最优的风电场柔性并网功能。

基于改进评价指标的波动性负荷短期区间预测

针对传统点对点预测难以适用于波动性较大、不确定性较强的负荷的问题,提出了一种基于改进评价指标的区间预测方法,从区间宽度和累计误差2个角度对现有区间预测评价指标做出改进,提高了预测结果的合理性。在此基础上,从各个评价指标的自身特性及其对预测结果的影响程度进行考量,建立了区间预测综合评价指标,并利用神经网络构建了区间预测模型,以综合评价指标最优为目标,采用粒子群优化算法对网络结构参数进行训练优化,从而取得理想的波动性负荷区间预测效果。仿真中通过对某波动性较强的历史负荷数据进行预测分析,并与传统的点预测和区间预测方法进行对比,验证了所提方法的有效性和优越性。

基于阻抗网络分析法的含双馈风电场桂林电网次同步振荡风险评估

本文采用阻抗网络分析法探究了大规模风电并入桂林网区诱发次同步振荡的潜在风险。首先,针对桂林网区复杂网架结构,提出了一种适用于复杂系统分析的阻抗网络分析法,并根据双馈风机的电气特性建立了频域阻抗模型。在此基础上,结合桂林网区电网结构与线路参数,对正常运行与防冰预案两种运行方式进行阻抗分析。最后,基于PSCAD时域仿真平台,对阻抗分析结果进行验证。结果表明,在正常运行方式下,桂林网区几乎不存在发生次同步振荡的风险;而在防冰预案运行方式下,桂林网区出现次同步振荡的风险较高。

考虑预测误差折现效应的风电场柔性并网策略

针对风电并网功率的平滑性需求,提出了一种考虑预测误差折现效应的风电场柔性并网策略。首先,考虑到超短期预测中功率预测误差随时间断面推移而变大的特点,引入t location-scale分布模拟前瞻周期内的风电出力;在此基础上,提出采用氢燃料电池蓄电池构成混合储能系统的策略,以充分发挥二者的互补优势和协同效益;最后,参考经济学资产定价模型,度量未来不同时间断面风电场运行成本的当前效益,并以前瞻周期内经折现之后的风电场运行经济性之和最优为目标函数,对风蓄氢系统进行优化调度。仿真结果表明,与不配置混合储能、不考虑未来经济折现效应的风电场相比,所提的优化策略能够实现更优的风电场柔性并网功能。

考虑电能与备用联合出清的日前调度优化方法

为解决电力现货市场与辅助服务市场改革不断深入带来的日前调度计划编制模式转变问题,提出了一种考虑电能与备用辅助服务联合出清的日前调度优化方法。首先,剖析了电能与备用辅助服务之间的耦合关系,从机组运行特性和电网承载能力两个维度出发,明确了电能与备用联合出清中需要考虑的运行约束项。接着,以综合购电成本最低为优化目标,全面考虑电网运行、电力平衡、机组运行等三方面约束条件,构建了电能与备用辅助服务联合出清下的日前调度优化模型。并根据模型特点,明确了求解方法。最后基于我国某省区电网实际数据构造的算例表明,该方法能够有效提升发电资源调用效率,避免由于备用均摊等方式造成的发电机组中标量超过系统承载能力或发电机组发电能力的问题。

广西清洁能源参与电力现货市场关键问题研究

南方区域电力现货市场以广东试点起步之后,广西电力现货市场建设已提上日程。在能源革命与“双碳”战略目标的驱动下,高比例清洁能源并网成为未来的发展趋势。结合广西实际情况,论述了清洁能源参与市场的趋势和意义,分析了风电、光伏发电、水电、核电等不同类型清洁能源参与市场需解决的问题,从市场体系、平衡责任、辅助服务、调节能力等方面提出了市场环境下促进清洁能源消纳的配套机制建议。