中国近海风光同场用海方式下海上光伏发电的开发潜力分析

2024年4月,国家主管部门下发首个国家级海上光伏发电用海政策,明确了支持核电温排水区、盐田盐池、围海养殖区、海上风光同场4类光伏发电用海方式。基于近海风光同场这一用海方式,首先分析了海上光伏发电的成本与经济性,然后在对近海风能和太阳能资源的互补性进行分析的基础上,对在近海已建风电场同场开发桩基固定式海上光伏发电项目的可行性和开发潜力进行了探讨,并给出了相关建议。研究结果表明:1)近海海上光伏发电因具有紧邻电力负荷中心、建设周期短、经济性好等优势,发展潜力巨大。2)中国近海的风能和太阳能资源丰富,从年数据和日数据来看,二者均具有较好的互补性,特别是风电可以在电力系统晚高峰时段发挥重要的支撑作用。3)在风光同场的实际工程开发建设时,应综合考虑风电机组塔筒阴影遮挡和风电机组倒塔距离的双重影响。4)经过估算,以江苏省、山东省海域为例,与已建海上风电场同场建设海上光伏发电项目时,可用于海上光伏发电建设的面积约占该海上风电场外缘边线包络海域面积的45%~48%;浙江省以北海域近海,与已建海上风电场同场的桩基固定式海上光伏发电的潜在可开发总装机容量约为11520万kW,开发潜力巨大。开展风光同场研究有利于海洋空间多维度利用,拓展海上新能源开发建设的新路径,并可有效解决中国中东部地区光伏用地稀缺的问题。

光伏电站对格尔木荒漠地区土壤温度的影响研究

利用2012年10月～2013年9月格尔木大型光伏电站内外一整年的观测资料,对比分析光伏电站内外的土壤温度变化特征.结果表明：在土壤浅层（5、10 cm）,光伏电站内外土壤温度日变化差异明显.5 cm层土壤温度日最大值相差9.7℃,土壤温度日较差站内明显低于站外,光伏装置具有绝热保温作用.站内5～180 cm各层土壤温度年较差均大于站外;在冬季,站外各层土壤温度均明显高于站内,光伏电站是冷源.在2012年10月～次年3月,站内5～80 cm各层土壤日平均温度显著低于站外.

光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究

利用2012年10月-2013年9月格尔木大型光伏电站内外观测资料，对比分析光伏电站内外地表辐射特征。结果表明：站内向上短波辐射和净辐射日总量分别为3．54、8．30MJ／m^2；站外分别为5．02、6．34MJ／m^2。年内最大值均出现在6月份，最小值均出现在12月份。两个观测点向上短波辐射春季相差最大，冬季相差最小。净辐射在8月份相差最大，12月份相差最小。站内日平均反照率为0．19，站外为0．26。站内年平均净辐射明显高于站外，光伏电站内下垫面温度明显低于站外，光伏电站是一个能量汇。

光伏电站对格尔木荒漠地区空气温湿度影响的观测研究

利用格尔木大型光伏电站内外空气温湿度观测资料,比较站内外气温与空气相对湿度的日变化与年变化特征,分析造成光伏电站内外空气温湿度差异的可能原因。结果显示:对2 m气温而言,冬季白天,站内外基本相同;春、夏、秋季白天站内明显高于站外,夏季差异达最大,为0.67℃,这与太阳电池板发热,加热空气的效应大于光伏板的遮阳冷却效应有关;而在四季夜晚,站内2 m气温值均高于站外,这可能与光伏板对近地面层的保温作用有关。而10 m气温,四季白天站内均低于站外,其中秋、冬季相差较大,这可能与冬、夏气温对太阳电池板光电转换效率的影响,进而造成10 m处能量收支差异有关;夜晚表现为站内低于站外,这可能与白天站内外地表能量收支差异有关。在年变化中,站内2 m气温月均值均高于站外,站内10 m气温月均值均低于站外。在10 m高度处,夜晚站内空气相对湿度大于站外。

基于Copula理论的风光互补发电系统可靠性评估

提出应用Copula理论建立风电场、光伏电站出力联合概率分布模型的方法。该方法不仅考虑了风电场、光伏电站出力的随机性,并且计及两者出力的相关性。根据某风光互补电站的实测出力数据,采用非参数核密度估计法,估计风电场、光伏电站出力的概率分布。选取Kendall秩相关系数作为风电场、光伏电站出力的相关性测度。利用Frank Copula函数,计算风电场、光伏电站出力的联合概率分布。以RBTS标准测试系统作为算例,对风光互补发电系统进行可靠性评估,结果表明:建立的模型能够较好地描述风光互补发电系统出力的概率特性,且考虑相关性的可靠性评估更接近实际情况。

大型并网风电场、光伏电站与直流系统交互影响分析

利用有效相对增益方法分析电气距离、光伏出力大小对青海海西电网大型并网风电场、光伏电站、柴拉直流系统间交互作用的影响。首先介绍有效相对增益矩阵分析交互作用的算法,然后将大型风电场、光伏电站进行等值,以便进行暂态仿真分析。最后搭建青海海西电网暂态仿真模型,计算风电场、光伏电站、柴拉直流系统间有效相对增益矩阵。结果表明,3个系统间电气距离越小、交互影响越大,同时在地区电源总出力一定时,随着常规电源出力的减小、光伏电站出力相应增大,系统间的交互影响越大,仿真分析验证了所提方法的准确性。

大规模风电接入对电网静态电压稳定性影响机理研究

从静态电压稳定性角度出发,采取PV曲线方法,综合有功功率裕度和电压-有功灵敏度指标,从机理上分析风电接入后对地区电网电压稳定性的影响,以及风电场无功功率支撑和电网强度对稳定指标的影响,研究结论表明提高无功功率支撑和改善电网结构可有效改善风电接入后的电压稳定性。最后,以我国某风电汇集系统为案例进行仿真研究,验证大规模风电接入对电压稳定性的影响,并提出提高风电接入地区电压稳定性的措施。

基于普通异步发电机和双馈风力发电机静态数学模型的系统静态电压稳定性研究

基于普通异步发电机和双馈风力发电机模型对风电场接入系统的静态电压进行分析,通过对新疆某地区电网进行仿真计算,绘制了采用不同风力发电技术时风电场公共接入点、地区电网电压中枢点、重要变电站的PV曲线,分析了风电场接入系统的电压变化、静态稳定极限和裕度变化。根据仿真结果可以得出,系统弱节点处的静态电压极限值较低,由双馈风电机组构成的风电场的静态电压较由普通异步风电机组构成的风电场更稳定。

边远山区畜禽养殖场光伏发电系统的设计

研究太阳能光伏系统向一个边远山区畜禽养殖场供电,设计了一种可自动控制的光伏发电系统,能充分利用太阳能这一取之不尽的清洁能源,又不会对环境造成污染,具有应用前景。

增值税转型对水电站、风电场、光伏电站的影响

增值税转型,是将中国实行的生产型增值税逐步转型为消费型增值税。在生产型增值税税制下,不允许扣除外购固定资产所含的已征增值税;而实行消费型增值税,允许扣除外购固定资产所含的增值税。文章通过案例分析增值税转型对水电站、风电场、光伏电站等可再生能源电站上网电价及企业税负的影响。

基于无功电压满维灵敏度的大规模风电场电网VCA方法研究

提出一种包含大规模风电场电网的VCA(电压控制分区)方法:将风电场最经常出现工况的功率作为其在潮流计算中注入功率,求出该工况下包含所有节点耦合信息且计及PV耦合的无功电压满维灵敏度矩阵;利用定义的电气距离使电源节点和负荷节点同步参与聚类分区过程,一次性得到分区结果,优于传统只对负荷节点进行分区再人为将电源节点归并的方法。采用风电场最常出现的工况功率,分区结果可以适应于风电场的大部分出力工况。通过对包含大规模风电场的IEEE39节点系统进行了动态分区,验证了该方法的可行性。

虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法

迅速增长的新能源并网容量可能会导致电力系统的低频振荡现象,以风电和光伏为主的新能源机组应具备抑制低频振荡的能力。以含风电场和光伏电站的系统为研究对象,阐明双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)虚拟同步控制和附加阻尼控制增加系统阻尼的原理,以DFIG并网点处有功功率变化量为输入,分别在虚拟同步风电场有功控制环和光伏电站控制器上设计附加阻尼控制器。然后,根据DFIG运行区域,设计两者的协同控制策略。当DFIG运行在转速恒定区时,考虑到风机变桨距控制响应速度慢、抑制振荡效果不理想的特点,使DFIG不再参与附加阻尼控制,而是控制光伏电站输出额外的附加功率来弥补DFIG的不足。最后,建立包含风电场和光伏电站的仿真系统,通过Prony分析和时域仿真验证该协同控制方法的有效性和正确性。

基于机器学习的集群式风光一体短期功率预测技术

针对区域风、光电站群的功率预测,由于各站建站时间不同、单站预报精度残次不齐,导致传统的单站功率累加法预测精度和运行效率不高的问题,采用基于机器学习的二分K均值聚类算法分别对区域内的风电场和光伏电站群进行合理划分,结合区域内各电站历史功率数据及区域总历史功率数据的相关性,选取出各区域的代表电站。在对数值预报要素进行优化订正后,采用BP神经网络法建立基于风电场和光伏电站集群划分的短期功率预测框架模型。结果表明:采用该方法的集群式风电和光伏短期功率预测准确率高于或接近于传统单站累加的预测精度,且该方法在保证预测精度的同时,能够显著提高建模效率。

大规模光伏并网情况下水电日内运行方式变化分析

随着青海新能源装机规模的增大,黄河上游水电日内运行方式较常态运行发生了变化。文章选取黄河上游青海境内已建大型水电站为例,根据水电实际运行资料对系统有无新能源情况下水电日内运行方式进行了对比分析,研究了配合新能源运行后对水电站日调节库容需求的变化。研究成果可为高比例新能源并网情况下水电调度运行提供参考,同时也为承担水风光互补运行任务的水电站设计提供一定的指导。

智能光伏及风电场区域集控研究与设计

在新能源电站大批量建设的背景下,电站的运维管理成为了制约电站发展的一个重要因素。为了实现风力发电站和光伏电站的集中管理,中广核青河太阳能有限公司建设了新能源项目远程集控中心管理平台,实现了对电站的精细化、规范化的管理。提出了智能光伏及风电场区域集控的整体架构和概要设计,给出了各个子系统及模块的详细设计、配置和部署可遵循的原则、策略等;设计的集中管理监控系统,可对整个光伏及风电站的全生命周期的运行情况、发电情况、告警情况、运维情况进行实时有效的量化评估,从而主动发现电量提升点;对电站的精细化、规范化的管理,确保电站健康运行,收益稳定抬升,电站价值最大化提供了借鉴。

高影响天气对甘肃省风电场及光伏电站的影响分析及安全生产建议

基于智能网格预报,甘肃省气象服务中心为其目前所服务的风电场及光伏电站制作了逐3 h未来3天的高影响天气预报;同时,提取了对甘肃省风电场及光伏电站发电作业及安全生产有高影响的天气(大风、强沙尘暴、高温、寒潮、冰冻、连阴雨及强对流天气),并制作了高影响天气专业服务材料,对风电场及光伏电站未来3天的安全生产提出合理性建议,以期可以推广应用至甘肃省全省的风电场和光伏电站。

Harmonic Oscillations in a Grid-connected PV Generation Farm Caused by an Increased Number of Parallel-connected PV Generating Units and Damping Controllers

This paper examines the harmonic oscillations in a grid-connected PV generation farm(PVGF)caused by the parallel connection of an increased number of PV generation units(PVGUs).An equivalent model of the grid-connected PVGF is derived,which clearly explains why there are internal and external oscillation modes in the grid-connected PVGF.An indicator of impedance multiplication(IIM)is proposed to quantitatively estimate the impact of the increased number of PVGUs in parallel connection.The analysis in this paper reveals the mechanism about why the damping of external oscillation modes may decrease when more PVGUs are in parallel connection under the condition that the IIM is positive.An example grid-connected PVGF is presented in this paper to demonstrate and evaluate the derived analysis and conclusions.A method for designing the damping controllers to ensure a negative IIM is proposed.With the damping controllers being installed,the risk of growing harmonic oscillations caused by the increased number of the PVGUs in parallel connection can be effectively eliminated.