风电场穿透功率极限计算方法综述

简要介绍了风力发电的现状,指出了确定风电场穿透功率极限的重要性,分别论述了求取风电场穿透功率极限的传统数字仿真法、带约束的优化算法以及频率约束法,并讨论分析了上述方法的优缺点,提出今后可在风电随机性、系统频率稳定、风电价值及上述方法的综合应用等方面展开研究,以期为深入研究风电场穿透功率极限计算提供一些思路。

基于近似线性规划和暂态稳定分析的风电场穿透功率极限计算

简要介绍了风力发电的现状,指出了确定风电场穿透功率极限的重要性。提出了一种将近似线性规划与暂态稳定分析相结合的方法,将原计算风电场容量的非线性目标约束函数作线性化,再应用线性近似解法去逼近非线性真实解。通过暂态仿真结果与优化算法相交替的计算,得到最终解。通过36节点系统进行仿真计算,验证了该方法的有效性及快速准确性。

基于机会约束规划的风电穿透功率极限计算

该文提出一种采用机会约束规划计算风电穿透功率极限的新方法。该方法把风电穿透功率极限看作是在满足网络和设备约束前提下系统允许的风电场最大装机容量。约束条件包括线路的输送能力限制、系统对旋转备用的要求以及常规机组的出力限制等。为了便于考虑风电场出力和负荷的随机性,约束条件以概率的形式表示。针对问题特点,求解时应用了遗传算法和随机模拟技术,在IEEE30节点系统上的计算结果验证了所提方法的优点。

考虑频率约束及风电机组调频的风电穿透功率极限计算

随着风电渗透率持续增加以及虚拟惯性/一次调频控制技术逐步推广应用,准确计算风电穿透功率极限对于确保电网安全稳定运行和指导风电并网规划建设具有重要意义。为此,文中定量表征了风电场虚拟惯性响应特性,并采用传递函数模型表示风电场一次调频响应特性,进而建立了包含风电场、同步发电机组调频控制的电网等值转子摇摆方程,用于描述电力系统频率响应特性。在此基础上,以电网稳态频率偏差约束和频率变化率约束为边界条件,提出了风电穿透功率极限的解析求解方法。最后,通过IEEE 14节点系统算例验证了所提方法的精确性和有效性。

基于动态风电穿透功率极限的黑启动方案制定

电网大规模互联提高供电的可靠性和运行的经济性,但也带来电网大停电的风险。一方面,自然灾害、设备故障、人为误操作等诱发大停电的因素无法根除;另一方面,新能源的大规模接入又增加系统的不稳定因素,这都使得事先制定黑启动方案成为必要。而具有启动功率小、启动速度快等优点的风电,如果能安全、平稳地参与黑启动,将大大加快系统恢复进程。为此,该文研究考虑风电参与的黑启动方案制定方法。首先提出动态风电穿透功率极限（dynamic wind power penetration limit,DWPPL）的概念表征系统在黑启动某时段接纳风电的能力。然后,建立求解动态风电穿透功率极限的机会约束规划（chance constrained programming,CCP）模型,并给出相应的黑启动方案制定方法。最后,以含风电的IEEE39节点系统为例,利用所提方法制定黑启动方案,并基于PSCAD仿真平台验证该文方法和模型的可行性和价值。

基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究

风电出力的时变特性,决定了风电极限穿透功率对大规模风电并网系统的调度策略有重要的影响。在充分体现环境保护和风电特性的火电和风电的运行价格模型基础上,基于风电场极限穿透功率和风电场出力预报可信度,建立了风电并网电力系统经济优化调度模型。基于新疆乌鲁木齐电网对该调度模型进行算例仿真,并采用遗传算法(GA)实现模型求解,结果表明提出的清洁经济调度模型合理、有效。

考虑风速相关性的风电穿透功率极限的改进计算

为全面分析多风电场风速相关性对风电穿透功率极限的影响,提出了一种考虑风速相关性和电网多种约束条件的风电穿透功率极限的改进计算方法。该方法采用基于拉丁超立方采样的随机模拟技术对具有相关性的多个风电场风速进行模拟,并应用基于机会约束规划理论的最优概率潮流方法,在满足包含常规机组爬坡能力约束等系统多种约束的前提下,以系统接纳风电总装机容量最大化为目标,计算风电穿透功率极限。以IEEE-30节点系统为仿真算例,采用遗传算法对该模型进行求解,验证了上述方法的有效性。仿真结果表明,通过增加爬坡能力约束能更好地反映风速相关程度对风电接入能力的影响,从而得到更符合实际的风电穿透功率极限。

大停电背景下考虑系统暂态安全的动态风电穿透功率极限计算

动态风电穿透功率极限(DWPPL)代表黑启动过程中系统在不同恢复时段对风电的接纳能力,其成功求解可以指导风电在系统恢复过程中的有序接入,进而使系统依靠风电启动功率小、启动速度快的优势,加快系统恢复进程。为了更加准确地求解DWPPL,建立计及系统暂态安全约束的DWPPL非线性整数规划模型,该模型采用二元表的方式统一描述了各暂态安全约束;提出基于纵横交叉优化算法和PSD-BPA仿真的DWPPL求解方法。针对含风电的IEEE 39节点系统中某具体黑启动方案,求解了各时段的DWPPL并验证了算法的优越性;在PSD-BPA上仿真验证了所求DWPPL的正确性和考虑系统暂态安全的必要性。

考虑系统运行风险的风电穿透功率极限动态求解方法

风电对其并入电网的运行带来的负面影响,会反过来限制风电的并网规模。为此,考虑风电出力的随机性和波动性,基于风险约束理论,构建了一种计算风电穿透功率极限的动态模型,并提出相应的求解算法。提出了度量风电出力随机性影响的风险指标,将时间和机组组合作为决策变量,以风电的穿透功率极限为优化目标,构建了考虑系统运行风险的风电穿透功率极限的动态计算模型,同时,提出了基于Benders解耦和帝国竞争算法的模型求解方法。利用10机系统算例验证了论文所提模型和算法的正确性,仿真结果表明,系统的风电穿透功率极限与系统风险阀值λ负相关,与风速预测误差标准差σv正相关。

考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型

为保证风电并网系统的稳定性,建立考虑暂态稳定的模糊随机机会约束规划模型计算风电穿透功率极限。针对风电出力和负荷的不确定性,模型中将两者作为模糊随机变量处理;模型中考虑暂态稳定约束时,根据发电机有功出力和转角的关系,通过时域仿真分析将系统的暂态稳定约束转化为发电机的出力限制约束。采用数学优化方法和时域仿真法相结合来求解所提模型。最后通过在IEEE14节点上仿真分析,证明了暂态稳定约束是风电穿透功率极限的关键约束条件之一。

电动汽车接入对风电穿透功率极限的影响研究

电动汽车和分布式风电接入电网是当前的研究热点。首先分析了分布式风电以及电动汽车入网的随机特性,介绍了基于非参数核密度估计法的含电动汽车配电网负荷建模方法。该方法能够较好地克服由传统的正态分布进行负荷建模带来的误差。建立了基于机会约束的分布式风电穿透功率极限的计算模型,并使用嵌入随机模拟技术的粒子群优化算法对不同电动汽车渗透率时风电的穿透功率极限进行求解。最后,算例说明了电动汽车入网对负荷分布的影响,并从多个角度分析了电动汽车渗透率对风电极限穿透功率的影响机理。

计及风速波动特性的风电穿透功率极限计算

随着风电接入电网的容量日益增加,系统本身的调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的因素;风速及风电系统的随机波动特性给系统的运行带来冲击和影响,并且风电的接入增加了系统节点电压、频率和支路潮流的随机波动性。基于风电场穿透功率极限的概念,从随机过程的角度分析出风速随机波动特性,提出了风速随机波动特性修正的风电场穿透功率极限优化算法。采用IEEE 30节点系统算例进行了对比验证。研究结果表明,该方法实现了对风电出力随机性的客观描绘,提高了风电并网容量规划方案的灵活性和可靠性。

基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算

风力发电已经成为清洁能源中发展最快的一种发电方式,确定风电穿透功率极限对风电并网的规划和运行有着重要作用。文中提出了基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算方法,计算中通过直流概率潮流计算,综合考虑风电场出力、发电机出力、节点负荷等因素的随机性,得到含有风电场的电力系统中线路有功潮流的概率分布,然后利用随机规划理论和改进的遗传算法求解风电穿透功率极限。最后以IEEE30系统为算例,验证计算方法的有效性。

基于风险约束的风电场穿透极限功率优化计算

风电场的穿透极限功率是风电场规划运行的一个重要指标。本文借用金融理论中风险价值的思想,提出一种采用机会约束规划计算风电穿透极限功率的新方法。该方法把风电穿透功率极限看作是在满足网络和设备约束前提下系统允许的风电场最大装机容量。考虑到风电场出力的随机性,在个别情况下可能有某些约束条件无法满足,但发生的概率又很低,如果以确定性的方法处理约束条件,得到的优化结果将趋于保守。机会约束规划为解决这类问题提供了可能,它允许在观测到随机变量的实现之前做出决策,只要该决策使得约束条件成立的概率高于给定的置信水平,便认为满足了机会约束,其中约束条件以概率的形式表示。针对问题特点,求解时应用了随机模拟技术,本文给出在IEEE30节点系统上进行计算的结果。目前,此方法已经应用在了一些风力发电厂的初期规划上,并且经过实践证明,取得了不错的经济和环境效益。

关于风电穿透功率极限的探讨

通过国内风电发展的形势提出风电穿透功率极限研究的重要性,指出影响风电穿透功率极限的几种因素和目前计算风电穿透功率极限的常用方法:数字仿真方法和优化方法,并指出各种方法的特点.最后基于风电穿透功率现状指出提高风电穿透功率极限的措施。

基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法

提出了一种基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法.首先,构建了海上油田群电网的平均系统频率响应(ASFR)等值模型,基于单、分轴燃机确定电网原动机-调速器参数,根据t location-scale分布和差分变换方法刻画风电出力波动概率分布;然后,基于电网可承受的最大风电波动对应累积概率指标和最严重故障后电网最大频率变化指标,提出了考虑稳态频率偏差约束和暂态频率稳定约束的风电穿透功率极限分析方法;最后,以某实际海上油田群电网为例验证了所提方法的准确性与有效性,结果表明,原动机-调速器响应速度和暂态频率稳定约束对于海上油田群电网的风电穿透功率极限具有关键影响.

风电穿透功率极限的计算与分析

建立了异步发电机的稳态数学模型,表明风电穿透功率极限是系统的网络结构、风电并网节点位置、负荷水平、机组的最小出力限制、系统对电压水平的要求、风电场无功补偿容量等因素综合作用的结果,制约系统风电穿透功率水平的主要原因是风电功率注入引起的节点电压越限。

基于随机规划的并网风电穿透功率极限的计算

风电穿透功率极限的计算是含并网风电场的电力系统运行与规划的一个重要问题。文章采用数学优化算法来计算并网风电场穿透功率极限,基于随机规划建立风电穿透功率的求解模型,求取在一定的安全、稳定以及电能质量的约束条件下系统允许的风电场最大装机容量。另外,因为风速、负荷是动态变化的,所以文中以概率形式表示约束条件。并且针对问题的特点,求解模型时采用了遗传算法和Monte-Carlo仿真。最后以IEEE30节点系统为例进行算例分析,验证该算法的优越性。

基于动模实验的风电穿透功率极限研究

利用动模实验模拟含风电场的地区电网,验证系统联络线从500k V主网吸收功率时情况下发生三相短路故障时的风电穿透功率极限值,并得出频率是制约该地区电网风电穿透功率极限值的主要因素。

基于粒子群优化算法的并网风电场穿透功率极限研究

本文建立了基于机会约束规划思想的风电穿透功率极限求解模型,并应用粒子群算法求解该模型,以IEEE3机9节点测试系统为例,得出系统的网络结构是影响风电穿透功率极限的一个重要因素,不同节点接纳风电能力不同,并评估了算法在仿真计算风电穿透功率极限问题方面的可行性。