Regulating cost for renewable energy integration in power grids

To address the issue of climate change caused by the use of polluting, non-renewable energy sources, the use of renewable energy has gained momentum worldwide. Consequently, the increased integration of renewable energy sources into power grids has necessitated the inclusion of flexible capacities in the power systems to solve problems of intermittent and fluctuating characteristics associated with renewable generation outputs. In this work, we study the regulating cost of a power system with high renewable penetration using an improved time-series system production simulation analysis method. The operational cost of the system is considered as the objective function. Three different methods to increase regulating capacities, including using interconnection lines, building additional flexible power capacities, and retrofitting existing thermal power plants, are adopted and simulated to compare the costs of accommodating renewable energy in the system in these cases. Our results indicate that increasing the flexibility of thermal power plants and developing crossregional connection lines are cost-effective methods of increasing renewable energy consumption.

基于可行域投影的多区域电力市场交易模型与算法研究

随着跨省输电规模日益扩大,跨省跨区间输电通道数目逐渐增加且耦合紧密,传统可用输电容量(available transmission capacity,ATC),无法反映省内安全约束对跨区输电功率范围的影响和区域联络线之间的耦合关系。基于可行域投影理论,提出了省间多通道联络线可传输功率安全域的概念,以及考虑省级发电情况、负荷特性和网络约束条件的省间多通道联络线安全域刻画方法,实现了对多联络线、大规模省间电力系统模型可行域的高效、精细刻画。提出了基于安全域的省间市场优化出清模式,既可满足省间市场出清目标需求,又可兼顾省内约束,并且实现了跨区域无迭代的高效协同运行。基于IEEE 39与IEEE 118节点的互联系统模拟了跨区电力交易,算例结果验证了所提模式的有效性。

新形势下电网调度运行中的预控策略

新能源的广泛应用与电力市场的快速变化给电网调度运行带来了前所未有的挑战与机遇。在此背景下,探索高效的预控策略成为保障电网安全稳定运行的关键。深入分析了新形势下电网调度运行的特点,突出了系统过载风险、调频调压能力不足、跨区输电通道拥堵及信息系统安全漏洞等核心问题。针对这些问题,提出了增强系统调峰能力、提升调频调压技术、优化跨区输电策略和强化信息系统安全等预控策略,为电网调度运行提供了有效的解决方案,以期为电网管理者和政策制定者提供参考。

含核电-碳捕集机组的直流跨区互联电网多源协调鲁棒经济调度策略

为提高负荷中心的调峰容量,降低源-荷双侧不确定性对新能源跨区消纳和调度经济性的影响,在考虑核电、碳捕集机组接入的前提下,提出计及源-荷双侧不确定性的直流跨区域互联电网多源协调两阶段鲁棒优化模型。首先,改进核电机组调峰模型,提高其负荷跟踪的精确性;分析碳捕集机组的“削峰填谷”和功率快速调整特性。然后,通过构造凸多面体不确定集合,描述风电、负荷的不确定特性。进而,针对各类型电源不同的调度特征,将机组启停成本、核电运行及调峰成本作为第一阶段目标函数;将机组发电成本、弃风惩罚成本以及碳交易成本作为第二阶段目标函数;同时,引入列和约束生成算法将优化模型转化为主、子问题相互迭代求解。最后,以跨区域仿真算例验证了模型的有效性和合理性。结果表明,所提协调优化方法可以提高跨区电网新能源的消纳能力、减少碳排放量、显著改善受端电网调峰裕度;并可通过改变不确定度预算参数得到不同保守度的调度结果,平衡系统的鲁棒性和经济性。

考虑跨区直流调峰的新能源参与电力平衡可信容量提升方法研究

“碳达峰、碳中和”背景下,能源转型和绿色发展迎来新机遇。合理制定新能源纳入平衡的方案,指导火电装机规划,对科学“减碳”具有重要意义。为此,该文以西北电网为例,研究提出了考虑跨区直流备用调峰的新能源参与电力平衡可信容量的提升方法。首先,结合新能源出力特性,分析了不同空间、时间下的新能源可信容量变化规律,分析降低保证率提升新能源可信容量的可行性。其次,分析了新能源参与电网平衡的机理,推导出在确定的火电装机降低预期下,新能源可信容量提升与直流跨区调峰之间的量化关系。最后,分析了西北、华东电网负荷的“错峰效应”,给出了跨区直流备用调峰的送端电网新能源参与平衡的方案。实例表明,直流参与跨区调峰后,可显著增加新能源可信容量、有效降低火电开机、增加新能源发电量,通过直流低频次、短时支援,进一步发挥特高压跨区直流资源优化配置作用,提高送端电网的清洁占比。该文所提方案兼顾电网供电可靠性与新能源消纳需求,可指导火电和新能源装机规划,加强科学“减碳”顶层设计,服务“双碳”目标落地。

负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响。介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合。以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法,对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算,并列写出其详细表达式。在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势。并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证,计算结果与理论分析和仿真结果一致。

电网暂态相继失稳风险评估及协调阻断方法研究

以跨区互联电网为背景,以阻断电网发生暂态相继失稳、降低发生大停电事故风险、减少系统失稳控制代价为目的,提出了一种基于多代理技术的电网暂态相继失稳协调阻断方法。该方法首先基于确定性和风险分析方法,搜索多种工况下电网发生严重故障导致系统功角失稳情况后在相继事件作用下可能发生的暂态相继失稳模式及其事故链。然后,基于EEAC分群理论对控制策略进行搜索,解决不同失稳模式下的控制策略冲突问题,利用EEAC量化分析工具对不同控制措施进行排序。最后,以系统总风险最小为目标对预防控制和紧急控制进行协调优化。仿真验证了该方法的可行性。

适应电力现货市场运营的省级电网安全校核实现方案

中国电网特性复杂、运行约束多,随着电力现货市场的建设,对安全校核计算的精确性提出了更高的要求。文中分析了安全校核的内容以及影响其精确性的因素,提出了针对电力市场运营的省级电网精细化安全校核方案,包括以下3个方面:在电网模型方面,提出了低电压等级电厂并网和联络线等值计算方法,分析并设计了停运设备复役操作和设备的未来态工况计算;在算法流程方面,梳理了现货市场优化出清和安全校核的关系,提出了市场出清、断面限额计算与安全校核混合迭代计算流程;在辅助信息方面,针对区域输电断面,基于设备与断面、断面与断面之间的关系提出了各区域断面和全网的备用计算方法。最后,通过中国某省级电网实际运行情况,证明所提方案可有效提升安全校核的准确性。

适应于跨区电网输电交易的综合线损率修正方法

线损率是输电交易结算过程中决定电价或结算电量的重要因素,其计划值的准确与否直接关系到交易各方的经济利益。针对我国当前跨区输电交易中综合线损率方案的不足,提出一种理论计算与实际统计数据相结合的、考虑线损率随线路输送功率变化的综合线损率计划值的修正方法,该方法能大大减小线损率计划值与真实值间的误差,具有准确度高、可靠性好、适应性强的优点,并能较好地应用于我国某特高压跨区输电交易中,促进了输电交易的公平性。

跨区域互联电网的可用输电能力计算方法

为确保电网安全,保证跨区域电力交易的正常进行,提出了计算跨区域互联电网可用输电能力的方法。相比于其他方法,该方法仅需交换边界节点电压和购电用户有功负荷增长量即可准确地计算出跨区域互联电网的可用输电能力。首先,建立了适用于可用输电能力计算的外网等值模型,使各个区域从互联电网中解耦。同时,建立了虚拟的平衡节点和自动调节的边界注入功率,使各个区域可以进行独立的潮流计算。然后,采用分布式潮流计算对区域电网的潮流进行校正,旨在减小各个区域电网潮流计算的偏差。最后,根据定义计算出了跨区域互联电网的可用输电能力。通过IEEE 118节点系统的仿真计算,证明了该方法的有效性和准确性。

基于精细化备用需求评估和跨省区备用均衡的大电网优化调度模型

随着特高压直流输电和可再生能源基地的快速发展,亟需考虑新能源发电预测误差对备用需求的影响,并完善备用资源的跨省区共享机制。应用数学形态学算法对电网净负荷预测误差样本进行了多时间尺度分解,利用AP(affinity propagation)聚类算法对预测进行了场景分类和匹配,提出了考虑新能源发电预测误差的分级备用需求精细化评估方法。在此基础上,以电网发电成本和备用资源购买费用最小为目标函数,建立了计及调频和备用资源跨省区支援的有功调度优化模型,考虑了发电资源的多级备用能力、直流联络通道参与调频和备用支援等因素。最后通过算例分析验证了所提算法和模型的有效性。

西部集中式光伏跨区平价的经济分析

发展太阳能发电是清洁能源转型的主要途径。受到我国太阳能资源分布与电力负荷需求具有较为明显的逆向分布矛盾影响,通过特高压电网实现西部地区太阳能的异地消纳是潜在的平价路径。本文通过LCOE模型测算光伏发电成本,结合现有的跨省跨区专项工程,综合考虑过网费等输电成本,分析光伏发电实现跨区平价上网的经济性。测算表明,到2025年可以基本实现西部光伏的异地平价上网。同时也结合国内跨省输电现状,对十四五规划提出政策建议。

国内外海底电缆输电工程综述

综述国内外从20世纪90年代以来区域电网互联海底电缆输电工程建设,分析各国跨海域联网工程发展趋势,为国内跨海联网工程建设输电电压方式的研究,尤其是海南联网二期工程电压方式的选择提供借鉴和参考。讨论了直流输电用于海缆工程的优点与固有缺陷以及柔性直流技术应用于海底电缆输电工程的优势。

基于多维数据的跨区域电网配电运检智能管控系统

针对因跨区域电网配电运检智能管控系统过渡不稳定而导致默认运行级别下的管控系统负载能力受限的问题,设计基于多维数据的跨区域电网配电运检智能管控系统。硬件部分设计电子式互感器,以便连接单片机的接口电路。软件部分先利用多维数据划分过渡输出维度,再采用B/S结构来设定管控结构,最终完成智能管控系统的设计。部署系统测试环境,并使用现有的2种传统管控系统,采用Performance Runner软件对3种系统进行测试,实验结果表明:与2种传统智能管控系统相比,文中设计智能管控系统的最终平均负载能力的数值更大、负载能力更强。

跨省区输电对受端省份经济及环保等综合影响分析

当前我国经济持续健康发展内生动力强劲,中长期电力刚性需求增长态势稳定,中东部能源电力资源相对匮乏而电力需求稳步增长,促使中东部省份积极争取省外清洁电力。本文以"西电东送"某±800 kV特高压直流线路为例,研究测算跨省区输电对受端省份投资拉动、环境效益、税收及就业等多方面影响,归纳总结出跨省区输电对受端省综合影响分析的研究思路及方法。

基于模糊神经网络的跨区域电网安全态势感知研究

跨区域电网的搭建,使电力跨区域大规模输送成为可能,促进了电力的区域平衡性发展。为使跨区域电网实现更加安全的运行,设计基于模糊神经网络的跨区域电网安全态势感知,突破传统方法安全态势感知不够敏锐的缺陷。分别设计针对核心设备与端设备的安全态势传感器,部署数据获取节点后,基于Windows平台上的eclipse环境,通过java语言实现跨区域电网安全态势关联数据的采集。使用线性判别分析算法,通过数据的标签信息实施特征提取实施挖掘数据的降维处理。由于在跨区域电网中,大量运行数据存在不确定性,基于模糊神经网络设计态势感知模糊神经网络模型,解决跨区域电网复杂数据环境下的安全态势感知问题。实验测试结果表明,设计方法对于电网安全态势感知十分敏锐,在电网遭遇多种攻击,安全态势突然恶化的情况下,可以及时感知到安全态势的变化情况。

华东电网跨区电能消纳状况分析

提出跨区送电是资源优化配置的必然选择。就华东电网跨区送电的现状,介绍了目前建成的4个区外来电通道的具体数据及建设规划。指出跨区送电的优势在于实现大区间资源优化配置,阐述了华东电网在做好区外来电消纳工作的若干措施。

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。

基于调控云的电网调度数据跨区状化拓扑校验系统设计

为了提高电网调度数据跨区状化拓扑校验稳定性,提出基于调控云的电网调度数据跨区状化拓扑校验系统设计方法,构建电网调度数据跨区状化拓扑的储能协调控制模型,根据电网调度数据正序和负序之间的频率耦合性进行跨区状化拓扑结构设计,采用锁相环、直流电压环、电流环等为约束参量进行电网调度数据跨区状化拓扑校验控制约束参量分析,建立电网调度数据调控云网格计算模型,结合某一相序的电压扰动分量和电流响应分量进行跨区状化拓扑校验和优化控制。仿真结果表明,采用该方法进行电网调度数据跨区状化拓扑校验的输出稳定性较好,效用值较高,提高了电网调度能力。

面向应急指挥的跨区域电网一体化电力自动调度研究

为了提高跨区域电网一体化电力应急指挥能力,需要进行跨区域电网一体化电力自动调度研究,提出一种基于多源信息融合和均衡配置的面向应急指挥跨区域电网一体化电力自动调度方法。采用大数据信息重组方法进行跨区域电网一体化电力传输数据重构,采用分段均衡控制方法进行跨区域电网一体化电力传输调度的均衡配置,建立电力调度的输出链路均衡配置模型,采用空间区域重组方法实现跨区域的电网一体化信息融合处理,根据信息融合结果采用自适应链路均衡配置方法进行跨区域电网一体化电力自动调度的负载均衡设计,提高跨区域电网一体化电力自动调度的负载均衡性和调度信息融合性。仿真结果表明,采用该方法进行跨区域电网一体化电力自动调度的负载均衡性较好,调度的总线控制能力较强,提高了应急指挥能力。