计及风光系统出力随机性的电压风险评估

针对风力发电和光伏发电并网后改变系统潮流大小和方向并对电网电压产生影响的问题,建立了风电和光伏出力概率模型,并使用Monte Carlo方法模拟了实际风速和光照辐照强度的概率分布区间,进而计算了风电和光伏的随机出力,并结合风险理论考虑风光系统出力随机性对电网电压风险的影响。以IEEERTS79标准测试系统为例,评估了风光系统接入容量及风光发电系统容量配置比例对电网电压风险的影响。算例的评估结果可为风光系统接入容量大小和风光发电系统容量配置比例提供参考。

基于源荷匹配的梯级水风光蓄系统优化运行研究

在“双碳”目标下,我国亟需进行能源结构转型,提高可再生能源在电力系统中的比例。调节性水电站和抽蓄电站具有良好的调蓄能力,可以作为调节电源与风光电源联合运行,从前端减缓风光不稳定出力对电力系统的冲击,促进新能源集中上网消纳。因此,充分利用梯级水电站及抽水蓄能电站的调节性能,制定合理的一体化调度策略,有利于在发电侧实现水风光蓄打捆送出和协同消纳,助力“双碳”目标实现。基于对梯级水风光蓄互补发电系统在短期调度中电网侧负荷需求和梯级水电水资源利用率的考虑,构建以源荷差异最小、梯级水电蓄能增量最大为目标,以常规水电站、风光电站、抽水蓄能电站安全运行条件为约束的短期互补调度模型,并采用粒子群-动态规划内外层嵌套算法对模型进行求解。选取西南某流域常规梯级水电站、抽水蓄能电站及周边风光电站组成的水风光蓄互补发电系统为研究对象进行模拟计算,结果表明:(1)抽水蓄能电站倾向于在梯级电站水头较低时选择泄水发电,而在梯级电站水头较高时选择抽水或维持当前水位不变;(2)所构建模型有效提高了系统总出力曲线与电网负荷曲线的匹配度,实现了梯级水电站之间负荷与水量的合理分配,一定程度上减少了梯级水电站效益损耗,提高了水能利用率,增加了梯级水电蓄能增量,有利于源网协同运行和梯级电站之间的稳定运行。

基于参数自适应随机模型预测控制的风光氢耦合系统功率调控策略

针对风光氢耦合系统源荷两侧不确定性对其系统功率平衡造成的影响,提出了一种基于场景分析法的参数自适应随机模型预测控制功率调控策略。根据风光氢耦合系统的能源供给架构建立了描述其动态特性的线性离散状态空间模型;通过场景分析法对系统不确定性进行描述,作为参数自适应随机模型预测控制的输入;在设计的参数自适应随机模型预测控制优化框架下,计及延长系统设备生命周期的目标进行优化。针对随机模型预测控制在优化过程中预测时域和控制时域固定不变的缺陷,提出参数自适应方法以获取更好的优化效果。结果表明:在优化系统功率平衡方面,所提控制策略相较于随机模型预测控制提高了6.25百分点;在减少可控设备大功率运行方面,所提策略相较于常规模型预测控制降低了60%,验证了所提策略能够有效解决风光氢耦合系统源荷两侧的不确定性。

水风光储一体化系统中储能平抑出力波动效果评价研究

随着新型电力系统的发展,风能、光能等高比例新能源的联网运行是实现其大规模开发利用重要途径,也是在双碳政策背景下节能减排的重要方式。由于风电和光伏出力具有极强的随机性与不可控性,高比例的风电与光伏接入电网势必会产生巨大的波动,从而降低电能质量,给电网运行带来许多不便。如何既能高比例地消纳风电与光伏,又能尽量减少其并网产生的不利影响成为一项重要课题。本文建立了风电、光伏及水电的出力模型,分析了不同情景下的出力特点与趋势,根据其出力的强不确定性、间歇性与周期性的特点,计算不同组合方式下的组合能源系统出力数据并对比分析。以某水电站为例,建立以水电调节为主的水风光发电系统,并在其中加入超短期储能装置,研究发现此组合能源出力系统可以很好地平抑出力波动并达到出力最高,且经济效益良好。

考虑避振条件的水风光互补发电系统运行经济性评估

为更加全面、准确评估水电机组在风光水互补发电系统中的经济性表现,本文将水电机组寿命损耗成本纳入机组运行成本,建立以机组运行成本最小、发电量最大、功率负荷偏差最小为目标的风光水互补发电系统经济性评估模型,充分考虑水电机组运行策略的区别,对比机组避振与不避振运行时的系统经济性特征与机组运行特点。基于NSGA-Ⅱ智能优化算法对模型求解,以国内某清洁能源基地为例分析了风光典型出力场景下系统运行经济性。研究结果表明,相比水电机组不避振运行,采用避振运行方式的水风光互补系统虽然发电量和功率与负荷偏差均值分别降低了0.09%(0.02 GWh)和2.10%(1.89 MW),但运行成本均值下降了0.24%(1.71万元)。综合来看,在发电量未有明显提升的情况下,虽然功率与负荷偏差方面不避振运行方式表现较为优越,但由于机组疲劳损耗导致的运行成本显著增加、机组安全问题突出,其综合经济性表现不如避振运行方式。该研究对于优化水风光互补系统中水电机组的运行方式,提高互补发电系统整体经济效益有一定指导意义。

水风光互补系统一次调频方案研究

为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰动时水轮机、风电机组、光伏并网节点频率响应的频域解析式;最后根据解析式分析调频死区和调频控制参数等对系统频率的影响,提出一种水风光互补系统联合调频方案。在仿真软件PSD-BPA中搭建四机系统及实际电网的仿真模型,对调频方案的有效性和可行性进行验证,多场景下仿真结果表明该方法可提高系统一次调频能力。

风光耦合制氢系统配置的优化方法分析

风光耦合制氢系统作为一种清洁能源生产方式备受关注。然而,在系统配置中,单一优化目标可能无法全面考虑系统的经济性和可靠性。通过引入负荷失电率(LPSP)和可再生能源发电损失率(LREG)两个新目标,对风光耦合制氢系统进行多目标优化配置。在离网场景中,系统显著减少了负荷失电率,提高了日均制氢量,更有效地利用了风光发电资源。尽管系统年化成本略有上升,但在各组成单元容量配置上更合理,为系统可靠性和经济性提供了更好地平衡。

风光储系统参与电网调频与消纳技术研究

结合电网调频需求,考虑储能荷电状态、充放电深度等边界因素,提出了风光储协调参与电网调频的控制策略,即考虑到风光的可发资源及响应调节特性,提出兼顾调峰消纳和调频响应的储能参与、光伏配合协调控制策略,在保证调频响应的基础上,充分挖掘光伏响应优势,预留储能充放电裕度,进一步提升了风光储电站调峰消纳能力,延长了储能系统使用寿命;最后,通过建立风光储电站调频仿真平台开展针对性试验,验证了控制策略的准确性和有效性。

考虑混蓄与纯蓄配置方式的水风光蓄互补系统调度运行对比研究

流域梯级水风光综合能源基地配建抽水蓄能构建水风光蓄互补系统,是提高风光消纳能力、加速可再生能源一体化开发的重要途径。水风光蓄互补系统因地制宜既可配置混合式抽水蓄能,又可配置传统常规抽水蓄能。针对何种配置方式更优问题,从调度运行需求出发进行了研究。首先量化分析了水风光资源的季节互补性和日内互补性。然后分别考虑配置混蓄与纯蓄,基于精细化流域梯级水电模型,以负荷跟踪偏差率最小、弃能最小、水量利用率最大为目标构建了水风光蓄互补系统短期优化调度模型,从调度运行角度探究不同抽蓄形式对水风光蓄互补系统的影响。最后,通过某流域梯级水风光一体化基地算例表明,配置混蓄相较于配置纯蓄,不同运行场景下负荷跟踪偏差率均更小、弃能均降低、水量利用率均提高,综合运行效率也得到提升,表明配置混蓄对水风光蓄互补系统调度运行的提升优于纯蓄。研究可为流域清洁能源基地、抽水蓄能规划建设及调度运行提供决策支持。

基于深度强化学习的梯级水蓄风光互补系统优化调度策略研究

对常规水电站进行抽水蓄能功能重塑,使其由“电源供应者”逐步转为“电源供应者+‘电池’调节者”,是解决大规模灵活性资源需求的重要技术手段。以梯级水蓄风光互补系统(cascade hydropower-pumping-storage-wind-photovoltaic multi-energy complementary system,CHPMCS)为研究对象,首先针对其发电抽蓄双向运行工况灵活转换和互补消纳特征,以系统发电效益最大为目标建立短期优化运行模型;其次,考虑CHPMCS出力连续可调的特点,提出将优化调度问题转换为马尔可夫决策过程,从而将多约束优化问题转换为无约束深度强化学习问题;然后,针对深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法训练效率低、易陷入局部最优等缺陷,采用改进DDPG算法对优化调度决策过程进行求解。最后,通过算例验证所提模型和算法的有效性。结果表明:CHPMCS通过水电功能重塑,有效提升了灵活性和调节能力,可以提高新能源的消纳能力和水资源的利用率,并通过“低储高发”提高系统发电效益。

某离网海岛民宿区风光储系统方案设计

本文研究了离网海岛风光储系统方案设计方法,并选取典型年数据,结合海岛旅游淡旺季负荷特性进行了系统运行模拟和容量规划。结果表明,采取风光储供电系统可部分替代原有燃气发电系统,整体方案具有一定经济性,可应用于同类型离网海岛,以及季节负荷波动较大区域的风光储系统方案设计中。

基于ADWOA算法的风光水互补系统优化调度研究

为了有效应对大规模风能和光伏并网带来的波动问题,保障电网的安全稳定运行,本研究通过深入分析风力发电、光伏发电、水利发电以及抽水蓄能之间的互补特性,构建了一个综合的互补发电系统。在此基础上,针对系统中存在的多种功率约束,本文提出了两种优化调度模型:一种旨在最小化互补系统的波动,另一种则是最小化火电机组等效负荷波动。为求解这两个优化模型,采用了改进的自适应权重优化算法(adaptive weight optimization algorithm,ADWOA)。通过仿真实验验证了该算法在两种模型中的有效性,结果表明这两种最优调度模型均能有效追踪优化目标,并显著减小由于风力和光伏发电并网引起的影响,从而增强电网的运行稳定性。

考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟

风光发电出力的不确定性和电力存储困难制约着新能源的发展.氢能作为一种优质二次能源,具有绿色无污染和能量密度大的优点.为应对新能源出力的波动性与随机性,提出一种考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟方法.首先,考虑在氢储系统模型中加入热能回收环节,构建包含电热氢多元储能的风光氢综合能源系统模型;其次,对风光氢综合能源系统进行多时间尺度随机生产模拟,通过中长期生产模拟得到系统检修安排与氢储季节分配方案,并将中长期模拟结果作为边界进行短期生产模拟,实现电氢热多元储能相互配合平抑风光随机波动性.最后,利用IEEE-RTS79节点算例验证所提方法能够提高系统运行的可靠性、灵活性、低碳性.

风光互补系统在光伏电站中的应用研究

风光互补系统在光伏电站中应用可以弥补单一光伏发电或风力发电的缺陷,具有可靠性和经济性。风光互补系统主要由并网型、离网型和微电网型三种应用模式。在风光互补系统设计与运行方面,要把握设计流程、关键技术和运行控制策略。通过国内外典型风光互补系统案例的对比发现,对于不同的应用模式,也需要根据实际情况进行选择。

风光储能系统的优化配置与运行管理研究

随着可再生能源的广泛应用,风光储能系统在能源调配中展现出独特优势。本研究聚焦于优化风能、太阳能的发电及储能系统的配置与管理。通过建立数学模型,我们致力于实时分析风力变化和太阳辐射强度,以充分发挥风光储能系统的能源潜力。研究关注于如何合理配置风机、太阳能电池模块和储能装置,以实现经济效益最大化。通过深入探索混合整数规划策略,我们寻求在保障系统稳定运行的同时,应对电力市场价格波动,制定自适应的储能运行管理方案。本研究旨在确保风光储能系统全天候高效运行,为可再生能源的持续发展贡献力量。这项研究结果可为风光储能系统的优化配置和高效运营提供理论指导和实际操作参考。

风光互补发电系统的功率优化调度与协调控制策略研究

风光互补发电系统在低风速或低光照条件下,通过光伏与风电互补,有效弥补了单一能源发电的不足,显著提高了整体发电效率。在不同太阳辐照度和风速条件下,通过优化调度与控制策略,系统的发电效率波动范围被有效控制在较小区间内。本研究提出的风光互补发电系统功率优化调度与协调控制策略能有效提高发电效率,减少能源浪费,为可再生能源的高效利用提供新的解决方案。

基于PLC风光互补发电系统效率提升装置的设计与实现

在可再生能源利用需求迅速增长的背景下,风光互补发电系统作为一种绿色、可持续的能源解决方案得到了广泛应用。其中,如何提高系统的效率是该领域的研究关键。文章基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),针对风光互补发电系统,设计并实现了一种效率提升装置。通过优化控制策略、提升系统整体性能,实现提高能源利用效率,推动风光互补发电系统在可再生能源领域的发展与应用。

不同风光水配比下多类型电源打捆直流外送系统的功率传输能力研究

风光水打捆经电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,风光水配比不同会影响系统的功率传输能力。文章首先建立风光水打捆直流外送系统的稳态数学模型和状态空间模型,然后提出综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统功率传输能力计算方法及流程,掌握不同功率水平下系统稳定运行区域及边界的变化特征,最终得到不同水电出力下的直流外送系统功率传输范围、特定传输功率下所允许的水电出力最小值、风光配比与小信号稳定性的定量关系。通过该方法定量评估风光水配比不同时直流外送系统的功率传输能力,从而优化选取风光水配比。结果表明,水电出力较小时,系统传输功率上限受小信号稳定性制约,下限受电压偏移约束制约;水电出力较大时,系统传输功率上限受LCC-HVDC安全运行约束制约,下限受逆变侧电压偏移、系统潮流约束制约;在功率运行点不变时,风光配比平衡工况系统更加稳定。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证上述功率传输能力理论计算的正确性。

基于电解槽状态识别的风光制氢系统能量管理优化

针对碱性电解槽备用状态的选取问题,提出了一种基于碱性电解槽状态识别的风光制氢系统能量管理优化策略。文章确定制氢系统组成,建立系统模块模型,包括风电、光电、储能电池、碱性电解槽模块;确定系统风光消纳率、售氢收益比为目标,确定系统运行约束条件,采用SPEA2、GA结合算法求解多目标、多决策变量;之后结合天气预测数据、电网数据,以能量管理优化策略确定电解槽冷、热备用状态;最后利用实际算例论证优化策略可行性。算例结果显示能量管理优化策略能准确识别碱性电解槽冷、热备用状态,能够利用冷备用状态节约系统电能,合理分配系统内功率,提高系统收益。

基于水电储能调节的风光水发电联合优化调度策略

为缓解新能源装机容量扩大引起的弃风弃光现象,在已有梯级水电上下电站之间加入储能泵站,提出风光水储短期优化调度策略。构建以风光水储系统负荷跟踪误差最小、梯级水电站发电量最大和梯级水电站发电耗水量最小的多目标优化调度模型;提出基于季节性自回归移动平均(seasonal auto-regressive lntegrated moving average, SARIMA)模型和Copula函数的风光出力预测模型作为优化调度模型的边界条件,通过SARIMA预测模型将风光出力历史数据分解为季节性分量、趋势分量以及随机噪声余项进行全天96个调度时段风光出力预测,并叠加上基于Copula函数生成风光出力预测误差,然后通过拉丁超立方采样以及K-means聚类进行场景生成和缩减得到5个风光出力场景。选取风光典型日出力数据为例进行算例分析,算例结果表明:所提预测模型较SARIMA模型可以显著提高预测准确度,模型预测风光出力均方根误差从33.34、229.49 MW分别下降至0.697、9.534 MW;所提优化调度策略可以在全年丰、平、枯水期有效减少弃风弃光现象,并可将过剩新能源中的50%转化为上级水库储存水能。