基于日前风功率预测的风电消纳能力评估方法

准确掌握电力系统消纳风电的能力,有助于风电场建设规划,更可辅助实际运行的调度决策。风电消纳能力的评估应分析全时段、计及多因素、考虑日前风电出力预测、探寻风电"可消纳包络带"。提出了一种基于日前风功率预测的风电消纳能力评估方法,首先以日前预测所得风电为基本信息,优化常规机组的启停状态;然后基于此决策,探寻系统次日全时段可消纳风电的上下限,并基于二次规划模型生成极端风电出力作为判据样本,分析系统次日消纳风电的能力,进而为运行人员提供决策辅助。

考虑风电场灵活性及出力不确定性的机组组合

大规模并网风电的出力不确定性及反调峰特性给电力系统运行,尤其是机组组合的安全可靠性、经济性带来了严峻的挑战。合理构建风电出力不确定性模型,并将新的优化方法,如随机优化、鲁棒优化等应用到机组组合中已成为当前的研究热点。首先对风电场潜在调节能力进行了探讨,提出了一种新的风电调度模式及相应的机组组合模型。风电场在新的调度模式下将转变为一个"灵活"的参与者,而机组组合模型同时计及了风电场出力的不确定性。然后,以修订后的IEEE 39节点系统为基本算例对所提方法进行了仿真分析,结果表明所提出的方法可有效地提高电力系统运行的整体性能。此外,所提方法还可用于评估系统对风电的接纳能力。

采用条件风险约束的电网日前风电接纳能力评估

考虑到风电功率随机预测误差,本文提出了风电接纳风险的概念,引入条件风险价值理论对风电接纳风险进行量化,并构建了基于条件风险约束的电网日前风电接纳能力评估模型。对条件风险约束进行线性化处理,利用LINGO软件对模型进行了求解。基于IEEE 30节点系统的仿真实验验证了本文所提模型的有效性。根据此模型,调度人员可以方便地分析系统在不同置信水平、不同接纳风险大小下的风电接纳能力。由于考虑了随机性、概率和置信偏好等,所得结果可为系统调度人员提供有益的调度参考。

基于模糊多目标优化的电网日前风电接纳能力评估模型

随着风电渗透率的日益提高,我国部分电网出现了日益严重的"弃风"现象。从日前时间角度对电网风电接纳能力进行评估有利于优化系统的调度运行,提高风电利用率。构造了以最大化接纳风电和经济发电为目标的电网多目标日前风电接纳能力评估模型。为协调2个互相矛盾的优化目标,通过定义目标隶属度函数将确定性问题模糊化,采用最大化满意度指标法将所构建的多目标优化问题转化为单目标优化问题。以IEEE118节点54机测试系统为例,利用GAMS仿真平台对模型进行了求解。结果表明:上述模型能兼顾风电接纳能力的最大化及系统发电的经济性,计算结果可为调度人员制定日前计划提供参考,有利于提高风电利用率并降低发电成本。

考虑网络安全约束的实时风电消纳能力评估

风电的不确定性对电力系统的安全稳定运行构成挑战。电力网络具备引导风电在更大空间上进行消纳的潜力,其影响在系统实时运行中更为凸显。考虑节点电压与线路潮流约束,兼顾系统及节点消纳能力,分析了不同节点消纳能力的耦合关系;以辅助实时调度为出发点,提出了考虑网络安全约束的实时调度中风电消纳能力的评估方法。该方法将网络安全约束转化为节点出力约束,以当前运行点为起点,针对实时调度的具体时段,既评估了全系统消纳风电的能力,又着重分析了不同节点的消纳能力。以IEEE 39节点系统为例,分析验证了该方法的有效性。

计及接纳间歇性电源能力的输电系统规划方法

风力发电、光伏发电等间歇性电源在电力系统中渗透率的不断提高对系统接纳能力和输电能力提出了更高的要求。进行输电系统规划时既要考虑尽可能具备接纳和输送间歇性电源的能力以充分利用清洁能源,又要避免输电容量冗余造成投资浪费。在此背景下,构造了一种计及间歇性电源接纳能力的输电系统规划两层模型。上层模型以投资成本最小化为目标确定输电系统规划方案;下层模型则以弃风惩罚与切负荷惩罚量之和最小为优化目标,在考虑了间歇性电源出力不确定性、负荷波动不确定性以及元件随机停运等不确定性情况下进行安全校验。之后,对上下层模型分别采用粒子群优化算法和商用线性规划求解器ILOG CPLEX进行迭代求解。最后,采用包含3个大型风电场的、修改的巴西南部46节点系统对所提出的模型和求解方法进行了说明。

考虑经济约束的西部山区风电接纳能力研究

定量分析了风电并网引起的风电场和电网的成本效益和环境效益。以经济性最优为目标,计及盈利能力约束和电网安全运行约束,建立了风电最佳接纳能力优化模型,并采用微分进化算法对模型进行了求解。在RTS79算例中,采用所提规划方法和传统考虑技术因素的风电并网规划方法进行了对比分析,结果表明采用所提方法求得的风电接纳能力较小,经济性较好,证明了所提方法的有效性和实用性。

基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。

基于等效聚合的大型互联电网风电接纳能力

在提供清洁能源在全球范围大规模开发、利用的基础平台的同时,全球能源互联网显著增加了系统风电接纳能力分析的计算量与难度。为此提出了一种等效聚合方法,对电网、常规机组以及风电场出力模型进行等效聚合,实现了对大型互联电网在不同运行方式下的逐时段运行快速生产模拟。基于此,在考虑多种风电接纳影响因素的基础上,建立了符合我国现阶段电力国情的中长期风电接纳能力评估模型。回算校验我国东北互联电网2015年实际运行数据,证明了本文所提的基于等效聚合的风电接纳能力评估模型的有效性。最后,提出了促进大型互联电网风电充分接纳的有效措施。本文研究工作对全球能源互联背景下,含大规模清洁能源并网的大型互联系统中长期规划、调度运行模式有着重要的指导意义。

考虑风电接纳能力的储输联合规划

全球能源互联网带来能源形式的广泛变革。风电能源比重逐年提高,但电网建设相对滞后,电网与风电发展不协调严重阻碍了风电消纳。在分析影响风电接纳能力主要因素的基础上,充分考虑储能系统的运行特性,以最小化线路和储能等效年投资成本以及年弃风成本为目标,建立了面向提高风电接纳能力的储能与输电网联合规划模型。该模型属于典型混合整数线性规划模型,可使用成熟软件求解,求解该模型可以得到储能最优配置位置及功率和输电线路最佳架设方案。以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点系统为例分析电网风电接纳能力。结果表明,该联合规划模型可以实现线路、储能投资最小和系统弃风最小的综合最优;配合风电场接入的储能减少弃风作用明显;随着风电接入规模的增大和储能成本的降低,储输联合规划效益会更加显著。

基于机组组合的风电消纳能力研究

电力系统消纳风电能力的准确掌握,对于风电场建设规划以及辅助实际运行的调度决策意义重大。风电消纳的效率分析给电网高效利用风电提供了理论支持,风电消纳效率主要是用来衡量扣除电网消纳风力发电的成本后,风电对于电网净减排的贡献率。本文以目前我国的电源结构作为切入点,采用机组组合的生产模拟方法,从成本上分析了电网消纳风电的费用构成。基于二次规划模型,从理论上推导出了电网消纳风电效率与系统运行方式、机组参数和电网消纳风能比例等因素有关。最后通过实验仿真验证了理论的有效性和实用性。

基于节点电压强弱性辨识的风电接纳能力评估

由于制约风电接纳能力的无功电压限制因素,提出基于节点电压强弱性辨识的风电接纳能力评估方法,将风电接纳能力评估问题分解为可分层迭代求解的两层优化问题:上层为风电接纳能力优化问题,通过对电压强壮节点的识别,解决在何处接入风电及接入多大容量风电的问题;下层为无功补偿优化问题,通过对电压薄弱节点的识别,解决为提高风电接纳能力而需要在何处进行无功补偿及补偿多少的问题。两层子问题在遇到电压违限或违限消除时进行交替迭代,直至满足风电接纳目标或其他收敛条件。算例结果验证了所提方法的有效性,同时也表明节点电压强弱性评价在风电接纳能力评估中具有重要作用。

从调度模式经济性角度评估电网风电出力接纳能力

随着风电并网容量的增加,电网出现了一定程度的弃风。调度模式直接影响电网接纳风电的能力。本文分别构建了综合考虑系统运行成本和弃风量最小的调度模式、系统运行成本最小的调度模式以及弃风量最小调度模式的模式。提出利用分层优化的思想求解,外层采用基于分段断点的动态规划法安排机组的启停,内层采用多智能体粒子群算法求解系统运行的相关指标。通过算例计算,从调度经济性角度分析不同调度模式下电网最佳风电出力接纳水平。

协调电网接纳风电能力的概率优化调度研究

以确定性方式考虑电网N-0或N-1预想事故来制定调度计划,而忽略输电元件故障概率,难免得到保守或冒进方案,影响电网运行条件下的风电接纳。为此,考虑输电元件故障概率,构建了协调电网静态安全与接纳风电能力的概率优化调度模型。通过不同风况下的风电场预测申报功率场景分析,对比电网确定性与概率性安全下的风电最大容许上网功率,论证了该模型能够以风险均衡方式有效协调电网静态安全与接纳风电能力,从而提升电力系统调度计划制定的科学性。

以电网跟踪备用为约束的风电消纳能力分析模型

文章在研究风电出力特性及其同时率变化的基础上,引入相邻两个连续采样间隔下的风电上网同时率差值指标,通过分析此指标的动态变化情况,以电网跟踪备用为约束条件,计算电网的风电消纳能力。该方法求解过程简捷,适应性强,便于实际工程应用,有利于风电场规划阶段较快估算出电网的消纳能力。文章构建的方法模型考虑利用电网跟踪备用容量来解决风电并网运行时电网的功率不平衡问题,可有效解决风电输出功率波动性引起的电网功率的不平衡,避免风电并网对电网运行的功率扰动。最后,以我国东北地区某风电场出力数据为对象进行分析和论证,结果表明,模型具有一定的合理性与实用性。

基于地区功率平衡的新能源最大接纳能力评估

新能源出力具有的随机波动性特点,使其不能像常规电源一样输出稳定可控的功率。大规模新能源并网必然会对电力系统的安全稳定运行带来挑战。随着新能源装机容量的快速增长,为了使新能源的建设速度与电网建设及负荷发展相适应,减少弃风弃光现象,对当前阶段的新能源接纳水平做出准确的评估显得尤为重要。以某省份实际运行情况为例,考虑了调峰、网架输送能力等制约新能源接纳能力的主要因素,提出了一种基于省内各地区功率平衡的最大新能源接纳能力评估方法,为各地区新能源的装机规模与建设时序提供参考。

西北电网负调峰能力及受此约束的风电接纳大小分析

为了更好地使用风电再生能源,使其顺利并入电网,在定义"负调峰能力"的基础上,给出了含风电接入系统的负调峰能力计算公式,据此分析了影响调峰能力的主要因素。以2014目标年西北电网为例,计算分析了该电网负调峰能力,给出了受此约束的风电接纳大小。

可再生能源消纳影响因素的贡献度分析方法

近年来,我国可再生能源发展迅速,风电、光伏发电装机容量已稳居全球第一,但与此同时也出现了较为严重的弃风、弃光现象,分析影响可再生能源消纳的因素及其影响程度具有重要意义。该文首先提出可再生能源消纳影响因素贡献度的概念,分析各个因素之间的相互作用;随后基于时序运行模拟计算出不同约束条件下的可再生能源弃电量,建立可再生能源消纳影响因素贡献度的评估方法;最后采用文中所提出的评估方法对IEEE RTS-79系统以及2020年甘肃–青海电网可再生能源的消纳情况进行分析。所提出的评估方法在电力系统的运行与规划、电力市场等领域有着广泛的应用前景。

计及风电接纳能力和风险因素的输电系统规划方法

电力系统中风电渗透水平的不断提高给电力系统安全与经济运行带来了新的问题和挑战。输电系统规划时既要充分考虑系统对风电的接纳能力,也要适当计及风电对系统安全与经济运行所带来的风险。在此背景下,提出计及风电接纳能力和风险因素的含风电场的输电系统两层规划模型,兼顾了输电投资成本、切负荷惩罚、弃风惩罚以及风电场所带来的综合效益,并考虑了安全约束。上下层之间存在交互作用,最终由上层决策获得输电系统规划方案。上层规划和下层规划在数学上分别为混合整数非线性问题和线性规划问题,分别采用改进的粒子群算法和线性规划求解器ILOG CPLEX求解。最后,用修改的18节点和46节点两个系统对所发展的模型和采用的算法进行了说明。

计及调峰调频能力的风电消纳能力评估

调峰调频能力是制约风电并网容量的关键因素,文章提出了一套计及调峰调频能力的风电消纳能力评估方法,优化常规机组开停机状态,分析电力系统风电消纳能力。该评估结果以三维的方式展现,反映了风电出力形状特性(正调峰、平调峰、反调峰)与电力大小之间的映射关系,评估结果具备类似"卡尺"的功能,为运行人员提供决策判据。