基于概率性时序生产模拟的光储网协调规划

针对传统规划方法难以实现不确定性资源与负荷特性的时序匹配问题,提出基于概率性时序生产模拟的光储网协调规划方法。首先,考虑负荷与分布式光伏出力的不确定性建立概率性时序序列模型,利用生产模拟求取配电系统年运行概率状态;其次,综合考虑光储网的投资与运行损耗、停电损失、弃光损失及向上级电网的购电成本,建立基于随机优化的协调规划模型,通过投资决策与运行模拟迭代寻优获得最优规划方案;最后,以某个20节点的实际算例验证了所提方法的有效性。

考虑外部博弈和内部协同的耦合系统时序随机生产模拟

火电与可再生能源在同一并网点集成为耦合系统能够有效促进可再生能源消纳。传统随机生产模拟方法难以充分考虑外部市场竞争以及内部机组协同对耦合系统运行的影响。为此,提出一种考虑外部博弈和内部协同的耦合系统时序随机生产模拟方法。首先,基于主从博弈,刻画耦合系统与其他发电商及电网之间的电量-电价竞争关系,基于合作博弈,建立了反映耦合系统内火电与可再生能源机组合作竞争关系的内部协同模型;然后,建立考虑外部博弈和内部协同嵌套的耦合系统时序随机生产模拟方法,提出耦合系统的可靠性评估指标以及内部机组经济收益分配方法;最后,采用中国东北某区域电网的实测数据,验证了所提方法的有效性和正确性。仿真结果表明,通过外部博弈和内部协同,耦合系统的经济性和可靠性大幅提升。

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。

Probabilistic production simulation of a power system with wind power penetration based on improved UGF techniques

Universal Generating Function(UGF)techniques have been applied to Multi-State System(MSS)reliability analysis,such as long term reserve expansion of power systems with high wind power penetration.However,using simple steady-state distribution models for wind power and large generating units in reliability assessment can yield pessimistic appraisals.To more accurately assess the power system reliability,UGF techniques are extended to dynamic probabilistic simulation analysis on two aspects of modelling improvement.Firstly,a principal component analysis(PCA)combined with a hierarchal clustering algorithm is used to achieve the salient and time-varying patterns of wind power,then a sequential UGF equivalent model of wind power output is established by an apportioning method.Secondly,other than the traditional two-state models,the conventional generator UGF equivalent model is established as a four discrete-state continuous-time Markov model by Lztransform.In the construction process of such a UGF model,the state values are transformed into the integral multiples of one common factor by choosing proper common factors,thus effectively restraining the exponential growth of its state number and alleviating the explosion thereof.The method is suitable for reliability assessment with dynamic probabilistic distributed random variables.In addition,by acquiring the clustering information of wind power,the system reliability indices,such as fuel cost and CO_(2) emissions through different seasons and on different workdays,are calculated.Finally,the effectiveness of the method is verified by a modified IEEE-RTS 79 system integrated with several wind farms of historical hourly wind power data of Zhangbei wind farm in North China.

风电场的发电可靠性模型及其应用

建立了风电场的发电可靠性模型 ,介绍了该模型在随机生产模拟和随机潮流分析等方面的应用。该模型考虑了风速的随机变化、不同风电场之间风速的相关性、风电机组的功率特性及其强迫停运率、风电机组的布置和尾流效应以及气温等因素对风电场输出功率的影响 ,揭示了风电场输出功率的统计规律。

考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟

西北地区可再生能源资源与电力需求不平衡的现状,使得发展风火联合外送成为促进新能源消纳的重要举措。而风电出力的不确定性给风火联合外送的经济性、可靠性效益评估造成了困难。针对该问题,文章采用风电多状态模型,引入机组剩余容量的概念,提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点,设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。通过EPRI 36算例验证了所提方法的有效性,并且通过对酒泉—湖南±800 k V直流输电工程进行随机生产模拟,研究了酒泉直流对受端电网充裕度的改善、酒泉直流的环保效益以及直流输电利用小时数对酒泉直流经济性的影响。

含风电场的电力系统随机生产模拟

介绍含风电场的电力系统随机生产模拟方法。在此基础之上，提出评估风电场容量可信度和可避免费用的计算方法，为政府部门和电力公司制定风电发展规划及其相关政策提供了科学的分析手段，对并网风电场的发展具有重要意义。

含风电场的电力系统随机生产模拟

针对风电机组出力的间歇性和波动性,提出了基于等效电量频率法(equiva1ent energy and frequency function method,EEFF)的电力系统随机生产模拟方法。将等效电量函数法(equiva1ent energy function method,EEF)与频率持续法(frequency and duration,FD)相结合,用来评估风电场接入对电力系统生产运行的影响。该方法在生产模拟中保留了负荷和风电机组的时变特性,除了可以得到常规算法所能得到的生产模拟结果外,还可以评估风电场对常规机组造成的开停机影响,以及与火电机组开机、暖机等因素相关的动态费用。EPRI36机组随机生产模拟结果验证了所提方法的正确性和有效性。

可中断负荷参与高峰时段市场备用选择评估及效益测算

为了提高可中断负荷(Interruptible Load,IL)承担高峰时段市场备用的安全可靠性和经济性,构建了IL参与高峰时段市场备用的选择评估模型和电网企业效益测算模型。基于随机生产模拟方法,从安全可靠性和经济性两个层面,选取了响应时间、系统缺电量减少额等4个主要评选指标,利用理想点排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)对IL的优劣特性进行了综合评价。测算了电网企业择优购入部分IL承担高峰时段市场备用后的效益状况。算例结果表明:该选择评估模型能很好地甄别各种IL在安全可靠性和经济性方面的优劣差异,能有效提高电网的供电可靠性和经济性,从而证明了模型的科学性和有效性。

随机生产模拟及其应用

随机生产模拟是研究现代电力系统运营的一个重要工具 ,能够提供系统在最优运行方式下生产成本的期望值以及可靠性指标。文中在对随机生产模拟方法进行简单综述的基础上 ,重点介绍了等效电量函数法的原理与计算流程 ,并阐述了有能量限制的发电厂的模型和算法。在随机生产模拟的应用方面 ,主要讨论了与电力系统可靠性评估密切相关的问题 。

序列运算理论及其应用

为了更好地处理电力系统中的各种不确定性因素 ,文中从数学的高度建立了一套序列运算理论。提出了任意两个定义在非负区间上的离散序列之间的卷和运算、卷差运算、交积运算、并积运算 ,研究了它们的交换律、结合律、分配律等运算性质 ;与代数中的 1 ,0 ,∞相对应 ,提出了单位序列、零序列和无穷序列的概念 ,得到了它们的特殊性质。最后分析得到 ,这几种序列运算分别相当于代数中的加法、减法、乘法等运算。序列运算这一研究成果具有普遍的指导意义 ,可望在电力系统和其他领域发挥积极的作用 ,目前已经实现了适合于综合资源规划和电力市场的新的随机生产模拟算法 。

低碳背景下基于改进通用生成函数法的随机生产模拟

通用生成函数法(universal generating function,UGF)具有计算简单,运算快等优点,但其传统的应用中忽略了时序性,评估结果粗糙。为此,提出基于改进UGF法的随机生产模拟算法。首先,采用主成分分析法(principal componentanalysis,PCA)和分层聚类法相结合的方法获得典型风电出力时序样本,然后采用均摊法建立风电出力UGF模型。在建立UGF模型时,通过选择合适的公因子,将状态值转化为公因子的整数倍,以有效抑制状态数指数增长,减缓了状态数爆炸问题。其次,对聚类后的时序风电出力模式进行UGF建模,得到时序UGF模型,该模型既可以体现风电出力的波动性,也可以体现风电出力的不确定性,克服了传统UGF法因缺乏时序性所致的风电特征代表性差的问题。最后,采用修正的IEEE-RTS79算例验证了所提算法的有效性。

含能效电厂的电力系统生产模拟

随着各地能效电厂建设的全面展开,在进行电力规划或电力系统运行分析时,应考虑能效电厂带来的影响。文中简要介绍了利用等效电量函数法进行电力系统随机生产模拟的原理,同时,阐述了能效电厂的概念,重点介绍了能效电厂的容量、分类、出力曲线、成本费用等相关概念,以及各类能效电厂参与电力系统生产模拟时的处理方法和能效电厂参与电力系统生产模拟的计算流程,并通过算例对电力系统中引入能效电厂的影响进行了定量分析和计算。

随机生产模拟的序列化分析

传统的随机生产模拟通过离散卷积计算可靠性指标。但该方法不能解决综合资源规划面临的新问题,因为其中的系统负荷被划分为若干部分,每个部分具有不同的可靠性要求;类似的情况也存在于电力市场环境中。该文以序列运算理论为基础,建立了一种新的随机生产模拟算法,以评估系统的可靠性和经济性;提出了将需求与资源序列化的方法,通过使用供需双方对应的概率性序列进行卷和、卷差、交积等运算,完成逐个的资源-需求加载过程;指出了算法中各种运算以及模拟结果的期望值所代表的明确的物理意义。

考虑负荷与新能源时序特性的随机生产模拟

风能、太阳能具有很强的随机性、波动性和间歇性,如何反映其对电力系统经济性和可靠性的影响,对电力系统随机生产模拟的灵敏性和准确性提出了更高要求。针对传统随机生产模拟忽略负荷及新能源时序变化特性,不能考虑机组和系统动态运行约束,不便计算机组冷、热启停和动态费用等问题,该文提出一种随机生产模拟新方法。该方法严格保留负荷及新能源时序变化特性,综合考虑系统旋转备用和爬坡约束,以及机组最小开停机时间、启动失败和爬坡时间等因素,建立了能多角度反映系统可靠性、生产成本的技术经济指标。文中给出了方法的理论基础、算法实现和算例,验证了方法的合理性和有效性。

应用随机生产模拟的发电系统可靠性评估方法

鉴于发电系统可靠性计算是电力系统可靠性评估中最重要的环节，提出了进行发电系统可靠性评估应同时考虑电力约束及电量约束的概念，论述了应用随机生产模拟评估方法计算发电系统可靠性的必要性及其实现过程，对发电系统可靠性的指标选取进行了讨论，介绍了发电系统可靠性软件包ＲＥＧＥＮ的功能、特点及设计思想，最后给出的某省实际系统的算例，验证了此方法的必要性和有效性。

时序负荷曲线下电力系统概率性生产模拟

通过可用容量概率密度分布函数曲线与时序负荷曲线相结合，本文提出了一种基于时序负荷曲线的电力系统概论性生产模拟的新方法，它克服了传统方法不能考虑与时间相关的约束条件的弱点，并为加速水电优化和互联电力系统生产模拟提供了新路。应用情况表明：本文提出的方法对评估我国电网的电源结构有着十分重要的意义。

储能提升含高比例风电电力系统可靠性分析

高比例风电并网对电力系统的可靠运行带来威胁,合理利用储能装置提升电力系统的可靠性成为必要手段。文章依据电力系统实际负荷数据,采用蒙特卡罗抽样与等效电量函数法相结合的策略,分别对只含常规机组、风电并网以及储能参与高比例风电并网3个不同场景下的电力系统进行可靠性指标计算,得到不同季节可靠性指标在各个场景下的变化趋势,分析储能系统对电力系统可靠运行的积极影响。使用某省级电网风功率和机组的真实数据展开算例分析,检验所提方法的必要性和有效性。

考虑需方响应资源的电力系统生产模拟

随着智能电网的发展,需方响应成为智能电网的核心特征,传统方法难以模拟需方响应资源的运行变化对电力系统的影响,智能工程混合模型为其提供了解决思路。将各种需方响应资源汇总成能效电厂,基于智能工程利用Agent模拟技术构建了能效电厂随机生产模拟模型,设计了发电智能体、能效电厂智能体以及协调智能体。协调智能体根据负荷情况和机组报价安排发电计划并计算出清价格,发电智能体和能效电厂智能体根据出清价格调整报价策略。和等效电量函数法和序列法的比较,以及加入能效电厂之后的IEEERTS 79系统进行的定量分析,验证了利用智能体模拟技术进行随机生产模拟的有效性。

含风电和储能电力系统的时序随机生产模拟

传统电力系统随机生产模拟难以准确描述负荷、风电出力和储能荷电状态(state of charge,SOC)的时序变化特性,也难以反映灵活多样的系统运行调度策略,导致生产模拟准确性欠佳。为此,提出了含风电和储能电力系统时序随机生产模拟方法。该方法计及了系统运行调度策略,将运行调度策略与随机生产模拟中的各机组加载顺序和储能充放电条件等对应起来,有效地描述了各种运行调度策略。为保留元件出力和负荷的时序变化特性,采用可用容量状态刻画各时刻的机组出力状态,将储能充放电分别等效为负荷和机组2部分分别计入基于时序负荷曲线的随机生产模拟中,并建立了描述储能容量状态变化的时变SOC概率分布模型。基于修改的RBTS测试系统进行分析,验证了所提方法的有效性。