考虑发用电相似性的海上风电中长期双边协商交易优化决策模型

海上风电是未来最有潜力的可再生能源之一,但其出力具有随机性和波动性。为了更好地促进海上风电的市场化消纳,文中基于海上风电商与负荷聚合商间的中长期双边协商交易构建了优化决策模型。首先,通过时间序列相似性评估方法,为目标海上风电寻找最优的用电负荷组合。其次,考虑需求响应备用容量配置和发用电曲线预测误差,构建了基于两阶段分布鲁棒优化的中长期交易优化决策模型,为海上风电配置适应其未来一段时间内出力特性的需求响应资源,并合理调整中长期交易曲线。最后,通过仿真算例验证了所提模型的有效性和实用性。

基于CNN–LSTM的风电场发电功率迁移预测方法

随着能源消耗的持续增长和全球气候问题的日趋严峻,以风能为代表的清洁能源装机容量正在稳步提升。为更好地消纳风电,需要准确的风电场发电功率预测为配套设施建设和未来规划制定提供有效依据。针对在缺少风电历史运行数据时预测精度较低的问题,提出一种基于卷积神经网络–长短期记忆神经网络(CNN–LSTM)的规划阶段风电场发电功率预测模型。首先,基于参考电站历史数据提取风速–风电功率实测数据点,采用3次样条插值进行风电功率曲线建模。然后,采用K–means聚类算法,根据风速–风电功率的特性关系划分参考风电场的区域类别。综合考虑风电功率与多维气象因素的特征关系和功率的时序特性,构建CNN–LSTM预测模型,提出基于功率曲线的预测结果修正方法。最后,基于某地风电场实际数据进行算例分析,并与使用标准功率曲线和未进行修正时的预测结果进行对比分析。结果表明:基于风速–风电功率特性的风电场聚类可以实现参考风电场的优化识别;所提模型预测结果优于传统标准功率曲线预测方法,基于功率曲线的修正方法进一步提升了预测效果。基于深度学习算法的规划阶段风电场发电功率迁移预测模型综合考虑了风力发电特性和多维环境因素,其有效性得到了验证,可以为提高规划阶段风电场发电功率的预测精度提供新思路。

基于爬坡特征与改进PRAA的深远海风电功率短期预测研究

深远海海域情况复杂,海面风速极易受海洋中尺度事件影响。所造成的异常数据点和Bump事件将导致爬坡检测准确率下降,影响深远海风电功率短期预测精度。因此,提出了一种同时考虑爬坡事件以及深远海气象因素的深远海风电功率短期预测方法。首先,设计基于状态标记和滑动窗口改进的参数和分辨率自适应算法(parameter and resolution adaptive algorithm,PRAA)实现爬坡事件检测并完成特征量提取;其次,分析深远海风速、风向及温度等多因素关联关系,扩充深远海气象因素特征样本维度,并通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)深度挖掘潜在特征;最后,基于某海上风电场的实测数据,采用考虑爬坡和深远海气象因素的轻量梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)算法完成深远海风电功率的短期预测,仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于AGCN-LSTM模型的海上风电场功率概率预测

海上风电场各风电机组间存在较强的时空关联,现有风电功率预测研究虽对时空关联进行了探索,但未能更好地表达动态的空间关联;同时,空间关联的“黑盒”也降低了预测的可信度;另外,概率预测相比确定性预测可提供更全面的信息。为此,提出一种基于自适应图卷积网络(AGCN)-长短期记忆(LSTM)网络的海上风电场功率超短期概率预测模型。首先,通过AGCN中的自适应矩阵获取季节性变化海上风电机组间的动态空间关联,并实现空间维度的可解释,同时利用LSTM网络挖掘数据时间维度的相关性;其次,基于所获得的时空关联,通过改进的分位数回归模型构建风电场功率概率预测区间;最后,基于中国东海大桥海上风电场真实数据进行仿真验证。结果表明,相较于已有概率预测模型,动态图拓扑可以更好地揭示海上风电场变化的空间关系;改进后的分位数回归模型有效避免了分位数预测存在的曲线交叉问题;二者共同提升了模型整体预测精度和稳定性。

NCEP/NOAA全球预报产品在江苏近岸及长江口外的精度评估

利用2021年1—7月江苏近岸和长江口外13个测风站、3个波浪浮标的观测数据,与美国国家环境预报中心/美国国家海洋和大气管理局(NCEP/NOAA)全球预报系统的风场、波浪预报数据进行对比。结果表明:与上一代预报产品相比,目前全球业务预报产品在风场预报方面的准确度明显提高,江苏近岸地区的风速预报误差明显小于长江口外地区,24 h风速和风向预报的均方根误差分别为2 m/s和45°。对大风天、大浪天环境下全球预报产品精度的评估表明:大风天风速预报精度在长江口外降低,在江苏近岸无明显变化,风向预报精度在长江口外无明显变化,在江苏近岸提高;大浪天波高、浪向的预报精度分别降低、提高。在台风极端天气条件下,全球预报产品对长江口的风场仍有一定的预报能力,但预报的最大风速的出现时间滞后6~9 h,且无法预报出风速剧烈变化的情况。尝试基于长短期记忆网络方法利用NCEP/NOAA预报及观测改进业务预报,可以改善短期单站预报水平。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

中国可再生能源发展路径研究

长期以来,中国能源结构以煤为主,可再生能源比重偏低,能源发展面临能源安全、环境污染、气候变化等诸多问题。未来较长时期,中国仍将处于工业化中期和城镇化加快发展的阶段,能源电力需求将持续增长。大力发展可再生能源是应对能源需求增长、优化能源结构和布局、实现清洁发展的关键举措。在分析中国可再生能源资源状况和中长期能源需求基础上,指出了未来中国可再生能源开发的目标、重点、时序和消纳市场,提出了加快可再生能源发展的措施与建议。

考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划

随着电转气技术的发展和燃气机组占比的日益提高,电力、天然气系统间的耦合程度逐渐加深。在此背景下,对气电互联综合能源系统扩建规划时,考虑投建发电机组、输电线路、天然气气井、输气管道、风电场、电转气设备,并探究电转气设备和风电场协同扩建对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响。在计及电力、天然气系统相关运行约束的前提下,建立以系统投资运行总成本之和最小为目标的气电互联综合能源系统长期协调规划扩建模型;通过分段线性法将该模型转化为混合整数规划模型进行求解;通过IEEE24节点的电力系统和12节点的天然气系统组成的算例系统验证所提模型的有效性,结果表明合理的电转气设备和风电场协同投建可以减少输电线路阻塞和输电线路的过度投建,提高系统经济性和运行安全性。

中欧海上风电产业发展比较

相对于陆地风能,海上风能资源丰富,发电产能大,海上风电将是最有可能大规模发展的能源资源之一。欧洲是世界发展海上风力发电的先驱,从1991年至2009年,欧洲建设完成并投入运营的共有38个海上风电场,装机容量达到2056MW,其中一半以上的海上风电场是近5年建成的。欧洲海上风电产业拥有先进的核心技术,海上风电场正朝着大规模、深水化、离岸化方向发展,目前正处于示范阶段向商业扩展阶段的过渡时期。而我国虽然拥有丰富的海上风能资源,但海上风电产业的发展却比较缓慢,目前还处于研发阶段和示范阶段的过渡期,海上风电技术仍然面临着核心技术缺失、行业标准混乱、研发能力不足等问题。我国海上风电产业发展面临的主要问题包括:缺乏统筹;产能过剩、质量不高;难以盈利;缺少标准、无法推广等。为促进我国海上风电产业的发展,政府应进一步细化海上风能开发的有关规定,完善政策体系,统筹产业发展,采取多种措施推进政策具体落实;充分发挥市场作用,构建海上风电产品认证检测体系;提升核心技术含量,提高产品技术水平和工艺水平;加快培养专业人才。

我国风电产业现状和发展机遇

阐述了我国大型风电产业所面临的机遇和挑战,小型风电产业的作用和现状,海上风电场建设取得的进展,介绍了我国风电产业的前景和长远规划。

基于双重注意力LSTM神经网络的可解释海上风电出力预测

海上风电面临复杂多变气象和海况条件的深度耦合影响,导致其出力预测精度有待提升。同时,预测模型的“黑盒”结构导致出力预测结果在工程应用中可信度偏低。针对上述问题,提出一种基于双重注意力长短期记忆(DALSTM)网络的超短期海上风电出力预测模型。在长短期记忆神经网络的基础上,引入特征空间和时序双重注意力机制,动态挖掘海上风电出力与输入特征间的潜在相关性,并从特征和时间2个方面获得重要性量度,在一定程度上实现了模型的可解释性。最后,基于中国东海大桥海上风电场数据采集与监控数据进行仿真验证。结果表明,所提DALSTM网络模型能够对海上风电出力进行有效的超短期预测,相比于传统预测模型具有更高的预测精度和稳定性,同时具有合理的可解释性。

高比例风电渗透下考虑长短期储能的源-储-输联合规划优化

目前,世界各国正处于清洁能源转型发展的关键时刻。未来,随着风电比例的增加,以功率调节为主的储能技术将难以满足高比例风电渗透下长时间尺度的系统需求,亟需统筹优化短时功率和长期能量的双重调节。在源-储-输联合规划模型的基础上,考虑长短期储能的相互配合,提出了以系统综合成本最小化为目标的优化模型。结合负荷数据刻画不同风速变化的极端场景,重点对比分析了不同风荷匹配类型下源-储-输的规划结果。算例结果表明,在新型电力系统的发展过程中,所提联合优化模型能提高电网整体的经济效益,对推动“双碳”目标的实现具有重要的意义。

基于改进长期循环卷积神经网络的海上风电功率预测

准确的风电功率预测对海上风电安全并网具有重要意义。不同于陆地,海上具有气象因素复杂、风电出力波动显著等特点,使得海上风电功率预测精度难以满足工程实际要求。针对以上问题,文中提出一种基于改进长期循环卷积神经网络(LRCN)的预测模型,用于超短期海上风电功率预测。首先,采用改进LRCN进行初步功率预测,即构建多卷积通道分别提取不同层次变量的时序特征,并通过具有前瞻性的改进Adam优化器提升网络收敛效果。其次,利用摇摆窗算法与波动特征聚类识别预测时段的出力波动类型。再次,针对不同的波动类型建立对应的误差修正模型,并输入经Xgboost算法筛选出的强相关特征因子,实现误差修正。最后,采用实际海上风电场数据进行实验,其结果表明所提方法能够有效预测超短期海上风电功率,且预测精度高于多种传统预测模型。

基于风电机组状态的超短期海上风电功率预测

提出一种基于风电机组状态的超短期海上风电功率预测模型。首先,综合考虑海上环境因素以及风电机组部件间的相互作用建立指标的预测模型,以长短期记忆神经网络的预测误差作为监测指标的动态劣化度;然后采用模糊综合评价法对风电机组的运行状态进行评估,依据评估结果对风电机组历史运行数据进行划分;最后根据分类后历史运行数据建立基于机组状态的超短期风电功率预测模型。结合国内某海上风电场实例数据进行分析,算例结果表明所提方法可有效提高风电功率预测精度。

长期循环荷载下海上单桩基础变形特性的数值模拟研究

海上风机系统长期承受风荷载、波浪等循环荷载作用,这种低频长期荷载作用下的桩—土相互作用,使桩周土体刚度发生变化,导致桩基累积变形增大,从而危及风机系统的运行安全。根据饱和砂土室内循环剪切试验得到刚度衰减规律并嵌入FLAC3D有限差分平台,建立海上风电系统三维桩—土相互作用数值模型。研究结果表明,桩基水平位移累积速率随荷载幅值的增大而增加;在相同无量纲荷载幅值下,随桩径的增大和场地密实度的降低而增加;桩基转动中心随桩径的增大呈现下移趋势,基本不受荷载大小与场地密实度的影响;通过整体数值模型分析发现,从桩基累积变形的长期发展来看,幂函数模型的预测结果更为可靠,两种预测模型的参数随荷载幅值、桩径的增大而增加,随场地土体密实度的增加而减小。

山东省海上风电产业高质量发展对策研究

海上风电产业是全球最具战略性和先导性的新兴产业之一。为促进山东省海上风电产业的高质量发展,文章基于调研梳理山东省海上风电产业发展现状,分析其中存在的问题,并提出对策建议。研究结果表明:山东省海上风能资源丰富,海上风电产业发展初显成效,但在产业发展规划、科技支撑能力、电力消纳能力、配套服务产业以及企业投资和生产意愿等方面存在不足;未来应遵循“统筹布局、创新技术、拓展方式、搭建平台、计划+示范”的发展思路,稳步推进山东省海上风电产业发展进程。

直流GIS长期带电考核试验方案

开展长期带电考核是检验开关设备性能的重要手段,目前针对直流GIS长期带电考核还缺少系统性研究和工程实践。对此,结合直流GIS设备的特点和绝缘考核水平,提出了包括4 000 A直流热效应的重载等效试验。给出了在全工况下叠加雷电冲击、操作冲击试验的长期带电考核试验方案,设计了可保证试验设备安全运行的试验回路接线方式,并在±200 kV直流GIS上开展了验证试验。结果表明,该方法能有效考核设备性能,具备可行性。

“十三五”及中长期广西风电发展形势分析

经过一段时期的发展,广西的风电装机已达到一定规模。在新的经济环境及能源结构调整的背景下,广西的风电发展也面临新的形势。笔者首先总结广西风电的发展现状,再从机遇与挑战、发展目标、发展思路、重点工作、保障措施等方面论述广西风电发展面临的形势,为广西未来的风电发展提供一定的建议参考。

基于CEEMDAN-LSTM风暴潮潮位预测分析研究

该文采用自适应噪声完全集合经验模态分解-长短期记忆方法(CEEMDAN-LSTM)对风暴潮潮位进行短期时间序列预测,并与常用机器学习模型进行对比分析,结果表明:基于CEEMDAN-LSTM的神经网络对工程区风暴潮潮位的短期特征能进行高精度的预报,其稳定性和精度较常规机器学习模型都有较大的改进。

考虑灵活性供需平衡的新型电力系统长短期 储能联合规划

随着可再生能源渗透率的不断提高,以电化学储能为代表的短期储能技术将难以满足新型电力系统消纳可再生能源的需求,与此同时,灵活性也将成为系统运行特性的核心和关键。因此,提出了一种考虑灵活性供需平衡的长短期储能联合规划方法。首先,针对不同时间尺度储能技术的特点,统筹短时功率和长期能量的双重调节,考虑灵活性供需平衡并结合价格型需求响应机制,建立了以系统年化综合成本最低为优化目标的长短期储能联合规划模型。其次,为简化问题规模,利用深度卷积嵌入聚类算法在各月份提取典型场景重新刻画全年时序,并通过风光储容量规划和灵活性校验2个阶段的迭代优化求解模型。最后,以中国东部某地区为算例,验证了所提规划方法在兼顾未来可再生能源高渗透的新型电力系统规划经济性和运行灵活性方面的有效性。