大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估

风力发电异于常规电源的运行特性,这使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同。在通用风速模型基础之上,综合考虑风机的输出功率特性以及风向的统计分布特性,建立了风电场的发电可靠性评估模型;同时还考虑了多种尾流情况的影响,建立了尾流效应模型;并采用解析技术,在IEEE的可靠性测试系统中对不同实验方案下含风电场的系统总体发电充裕度和风电场的容量可信度进行评估。评估结果验证了混合考虑不同情况尾流对发电充裕度的影响程度,以及在计算时选取的风电场容量模型状态数对结果准确性的影响程度和它与系统风电穿透率水平之间的关系;还验证了风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对等风电场的容量可信度的影响程度。

基于发电容量充裕度估计的发电公司检修策略

电力市场环境下,发电公司在制定下一年度的发电机组检修计划时,首先需要预测未来1年 各交易时段的电价,并尽可能将检修安排在电价较低的时期内进行,以减少收益损失。针对装机容 量不太充裕的电力现货市场中电价波动大、难以直接准确预测的问题,提出了首先基于历史数据模 拟市场电价与发电容量充裕度之间的函数关系,然后根据负荷预测结果和对其他发电公司检修起 始时间的概率估计求取系统发电容量充裕度,进而预测现货市场电价的新方法。在此基础上构造 了基于机会约束规划的发电公司最优检修策略模型,给出了求解方法,并用算例进行了说明。

风/柴/储能系统发电容量充裕度评估

提出一种用于含风能和能量储存设备的小型孤立电力系统(SIPS)发电容量充裕度评估仿真方法。该仿真方法根据每小时计算的随机事件模拟发电系统的运行历史记录,考虑现场风资源的时序性、系统中发电机组的故障和修复特性。使用几个样例系统说明了该方法的应用,该系统的充裕度取决于许多因素,它们是能量储存容量、系统负荷需求、风能注入水平、发电机组强迫停运率(FOR)和其地理位置。能量储存设备对该系统可靠性能有积极的影响;SIPS随着系统负荷的增加,充裕度减少;风力发电机组FOR的变化对系统充裕度的影响不大;增加风能注入水平可以改善可靠性;位于高平均风速处的系统明显比低平均风速处的系统可靠性高。

计及用户行为的需求响应对分布式发电系统充裕度的影响

需求响应(DR)是未来新能源电力系统中的重要可控资源。随着可再生分布式电源渗透率的提高,DR资源在保证区域能源系统或分布式发电系统可靠性方面将发挥越来越重要的作用。文中首先基于改进后悔度匹配机制构建了考虑用户行为选择的DR动态时序模型,进而提出了基于序贯蒙特卡洛方法的DR资源对分布式发电系统发电充裕度的影响评估流程。通过算例仿真,分析了DR资源对于分布式发电系统发电充裕度的影响,定量说明了用户原始负荷特性以及行为选择都是影响DR可靠性效益的重要因素。

考虑风电机组影响的发电容量充裕度评估

风力发电在全球范围内规模不断扩大,风机能够且正在广泛参与现代能源体系的发电行为。针对风能的间歇性等特点,建立了风速的自回归滑动平均(ARMA)时间序列模型,合理模拟实际风速。通过研究风电机组停运概率分布,使用比例分配方法创建含多状态的风电系统模型。最后,以小型RBTS测试系统为例,定量分析当风电机组接入发电系统后,发电容量充裕度指标受到的影响。

发电系统充裕度与灵活性的随机评估

在含可再生能源的电力系统中,发电容量的灵活性会影响系统的可靠性和可再生能源的消纳,传统的发电容量充裕度指标无法全面反映含可再生能源电力系统的发电容量可靠性。为此,首先提出了电力系统向上/下发电容量不足指标,用于综合描述电力系统的发电容量充裕度和灵活性。其次,采用随机生产模拟技术,给出了向上/下发电容量不足指标的随机评估方法,其中考虑了发电机组的随机强迫停运、最大/小技术出力限制以及不同出力状态下的向上/下爬坡速度,并可适用任意时间尺度下的时序负荷,从而反映了发电机组受负荷需求影响导致的爬坡容量不确定性和由其本身强迫停运导致的不确定性。最后,通过算例分析验证了所提指标和方法的有效性,并定量研究了风电接入比例、时间尺度等因素对向上/下发电容量不足指标的影响。

基于系统动力学的发电容量充裕度机制分析

为了解决能源转型过程中电力系统潜在装机容量不足的问题,国外电力市场建立了发电容量充裕度机制,其中以稀缺定价机制、容量补偿机制和容量市场机制最为典型。研究不同机制的效果对于中国充裕度机制的选择具有重要意义。基于美国得克萨斯州的稀缺定价机制、智利的容量补偿机制、美国PJM及英国容量市场的机制,设计构建了适合长期仿真的发电容量演化系统动力学模型。通过净现值评估进行容量退役与投资决策,综合考虑了负荷增长预测的不确定性和市场主体的风险规避。算例仿真对比了3种机制对容量充裕度、机组净收益、社会福利的影响,并进行了风险规避系数的敏感性分析,最后基于数值仿真结果对中国电力市场机制设计提出了建议。

保障发电容量充裕度的可靠性期权机制综述及启示

发电容量充裕度是保障系统安全、实现资源长期优化配置的要求,已引起我国多个电力市场试点地区的重视。国际上已实施多种容量机制,但经验表明,容量机制可能导致市场扭曲、容量过剩等问题。可靠性期权是一种具有物理结算意义的金融产品,具有无扭曲、高可靠性等优点。首先分析其通用框架,包括结算原理、结算参数、需求曲线、运作流程等要素。然后,阐述爱尔兰、意大利市场的可靠性期权机制中拍卖机制、结算机制等具体细节。最后,对可靠性期权的机制特点、参数设计等方面进行讨论,结合当前中国电力市场改革现状,提出可行建议。

基于概率风险评估的发电容量充裕度分析及其应用

发电容量充裕度分析是电力系统可靠性评估的重要组成部分。首先,阐述了基于概率风险评估的发电容量充裕度分析的模型、方法及其流程;之后,介绍了该方法在法国电力系统中的实际应用,并分析了截止到2016年法国发电容量充裕度水平;在此基础上,结合我国电力系统的实际情况,对上述方法进行改进,提出了采用多种评估模式进行仿真,并计及机组检修计划因素的发电容量充裕度评估方法;最后,以广东省电力系统为例,对改进的基于概率风险评估的发电容量充裕度分析方法进行实例验证,结果表明所提出的方法是可行、合理的。

电力系统充裕度评估分析系统的构建与实现

充裕度是衡量电力系统可靠性和经济性的重要指标之一。随着电力系统规模的不断扩大和运行特征的日趋复杂,现有的一些简单而易于手工计算的充裕度指标已经越来越难以满足现代电力系统规划和运行的实际需要。在此背景下,针对广东电力系统调度的实际需要,首先确定了电力系统充裕度评估分析的研究框架,明确了需要研究的主要内容;之后,讨论了软件实现的总体原则和基本思路;最后,基于Microsoft Visual Studio 2005平台和结构化查询语言Microsoft SQL(structured query language)Server 2000数据库实现了电力系统充裕度评估分析软件系统,主要包括发电容量充裕度分析、电力网络供电脆弱性评估和系统单元充裕度计算3个功能模块。将所开发的软件系统应用于广东电力系统,证明了其有效性。

电力市场环境下发电机组检修计划调整机制初探

电力市场环境下发电机组检修计划的安排与传统电力工业运行管理体制下有很大的不同。由系统调度机构统一安排发电机组的检修计划与电力市场机制并不吻合,而由发电公司自主确定其所拥有的发电机组的检修计划则可能会对系统的安全可靠运行构成威胁。因此,研究适当的市场机制,在必要时对发电公司申报的检修计划进行调整以确保系统安全可靠运行,同时保证对所有的发电公司公平,是一个亟待解决的重要问题。文中对系统运行机构(如ISO)调整发电公司申报的机组检修计划的机制进行了较系统的研究。所提出的机制通过引入发电公司对维持其所申报的检修计划不被ISO调整的意愿支付(willingness—to pay),可以同时保证系统的安全可靠性和发电公司间的公平性,易于被发电公司接受。最后用一个算例说明了该方法的基本特征。

电力市场环境下可靠性机组组合机制

完善的双边现货市场是实现电力市场优化资源配置功能的关键,可靠性机组组合是双边现货市场环境下满足日内发电容量充裕度等可靠性要求的重要手段。探讨集中式市场环境下可靠性机组组合的组织方式、出清模型与结算机制。总结国内外各典型电力市场中可靠性机组组合相关机制设计,得到可靠性机组组合机制设计的一般思路。通过算例分析对比各可靠性机组组合出清模型下的市场绩效。基于数值仿真与理论分析结果为中国可靠性机组组合机制设计提供建议。

市场环境下发电容量机制的对比与分析

针对电力工业市场化改革在提高效率的同时陷入了发电容量投资不足的困境,从发电容量机制的设计原则入手,对广泛应用的三种容量机制进行了较为系统的分析。结果表明,这三种容量机制均兼具适用性与局限性,容量义务机制较适合我国目前的电力市场现状。

考虑灵活运行机组的随机机组组合模型

提出一种随机机组组合模型。为兼顾节能环保,该模型除考虑常规火电机组之外,还考虑了灵活运行机组和风电机组。灵活运行机组具有多种运行模式,将每种模式虚拟为一台单独的发电机,通过设置相应的参数和约束条件实现模式之间的转换,易于与传统机组组合模型相结合。在常规机组组合模型中加入投运风险约束,通过该约束不同的变形形式可以分别考虑负荷波动、发电机组故障和风电场输出功率波动等多种随机因素。2个简单系统的算例分析显示了所述模型在处理灵活运行机组以及考虑随机因素方面的有效性。4个不同规模的算例分析显示,模型的计算时间能够满足工程计算的需要,具有一定的实际应用前景。

考虑动态备用需求曲线的电能量-备用耦合出清模型

电力市场中,价格帽等原因会导致缺失收入(missing money)和发电容量充裕度不足等问题。以美国得克萨斯州为代表的备用需求曲线是国外电力市场解决此问题的成熟方法之一,但得克萨斯州的曲线是相对静态的曲线,且备用价格增量推导原理未明确公开。为此,文中通过考虑可再生能源、负荷预测的不确定性,以及不同品种的备用产品,制定动态备用需求曲线。基于电能量-备用耦合现货出清模型,推导了考虑备用需求曲线的现货价格公式,并分析了国外现有机制忽略的备用价格增量高阶项问题,并通过中国华东某省数据进行验证。结果表明,备用需求曲线可以体现稀缺定价,通过备用价格增量动态反映可再生能源、负荷等波动下的系统实时容量充裕度情况。通过稀缺定价机制可以合理提高电厂收入,有利于保障系统充裕度。