考虑时段划分的高风电渗透率系统储能配置

随着风电渗透率不断升高,其波动性、随机性的特点使得电力系统出现严重的弃风及调峰困难问题。为此,提出一种考虑时段划分的高风电渗透率系统储能优化配置模型。首先,在净负荷的基础上计算峰谷隶属度,综合考虑风电消纳、峰谷差和用户满意度,采用量子粒子群算法寻优;其次,在最优时段的基础上综合考虑火电机组和储能的成本及收益,以净成本最小为目标函数优化出最优储能配置方案;最后,通过不同风电渗透率的算例分析验证所提优化模型的合理性和有效性。

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。

考虑调峰特性的抽水蓄能电站综合效能量化评估

在当前“双碳”目标的背景下,中国大力提倡能源转型,可再生能源发展迅速,其反调峰增大了系统的调峰压力。抽水蓄能电站作为重要调峰资源,是解决上述问题的有效手段之一,综合量化评估其在大规模风光并网下的效能,是对抽蓄电站的建设投资、运营设计和经济优化等工作提供科学决策的前提。为此,首先分析实际系统运行中抽蓄电站效能发挥的典型场景,并根据抽蓄电站的特性从不同维度建立了电站效能评价指标。然后采用模糊综合评价法构建了一套综合效能量化评估体系,运用改进层次分析法-CRITIC法的综合赋权法对各层指标赋权,并结合评价指标设置多层评价集,实现了对抽蓄电站从局部到整体的效能评估。最后,通过实例对综合效能评估模型验证分析,结果表明:构建的评价体系能较好地评估抽水蓄能电站的综合效能,研究结果可为中国蒙西地区抽水蓄能电站的建设提供指导,为其他地区抽水蓄能电站的效能评估提供指标和方法参考。

高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究

随着我国碳达峰碳中和目标的确立,风电和光伏等新能源在我国电力系统的渗透率不断提高。为保障电力系统安全,对高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究显得尤为必要。通过分析源网荷储系统的现状和存在的问题,提出了源网荷储系统耦合匹配技术路线,并通过案例加以说明,为后续相关研究提供参考。

电解铝负荷调节能力量化及参与电网协同调度

电解铝负荷具有热惯量特性,可为区域电网提供一定的调节能力。然而,负荷参与调节的前提是电网调度机构能够准确掌握其调节能力,实现负荷调节能力的可观性。从模型-数据双驱动的思路出发,结合电解铝负荷的等效物理模型和电网侧的历史数据构建电解铝负荷的生产-调节模型,从等效物理模型中挖掘负荷的调节能力,从电网侧数据中识别负荷调节能力的关键参数。在评估和量化电解铝负荷的调节能力后,将其纳入到区域电网考虑运行可靠性的协同优化调度模型中。以实际西北电网数据为基础进行测试,结果表明所提方法能够量化电解铝负荷的调节和备用能力,优化电解铝负荷参与电网协同调度。

特高压直流外送风光火电力一体化调度计划模型

随着中国大容量电源基地的逐渐增多及特高压交直流电网的快速发展,大功率远距离输电将成为常态。通过特高压直流跨区输送风光清洁能源的需求日益强烈,为解决风光能源随机波动不易直流外送的问题,设计中采用了配套火电平抑风光电力波动整体打捆外送方案。针对当前直流发电计划与风光发电计划相对独立及配套火电未能有效参与风光电力调整的实际情况,文中提出了特高压直流外送风光火电力一体化调度计划模型。该模型能够灵活处理外送风光电力、配套火电、电力交易及直流计划的协调问题。将所述模型运用于实际算例,仿真结果表明配套火电和直流计划参与调整能有效提升风光电力外送能力。

互联电力系统中高比例风电和太阳能光伏的开发与消纳模式研究

发展高比例的风能和太阳能光伏发电是生态文明和社会可持续发展的必然选择。然而,是在负荷中心地区广泛地发展分布式的风能和太阳能光伏发电系统(可称为"就地开发与消纳"模式),还是在远离负荷中心地区建设大规模的风电和光伏基地并将其电能"远距离外送"到负荷中心(可称为"大规模远距离输送"模式),会直接影响高比例可再生能源情景的顺利实现。基于最优化等数学方法的研究已经表明,在当前以燃煤火电为主要调节容量(现时如此)的情况下,只有采用就地开发与消纳模式电网才能实现集成高比例的风能和太阳能光伏发电的目标。为便于读者理解这一结论,首先简明地介绍了互联电力系统的基本特征,并将其与互联网的基本特征做了对比分析;进而从互联电力系统的规范出发,就不同开发与消纳模式下可再生能源电量比例、系统运行和可用调节容量3个方面做了定性分析和简明阐释;最后通过1个具体的仿真示例,展示了在就地开发与消纳模式的情况下,系统为集成高比例风能和太阳能光伏发电所需采用的有效措施。

计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略

为解决我国沿海地区大规模风电接入电网场景下对台风灾害鲁棒性不足的问题,提出一种计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略。首先,根据台风气象数据建立台风灾害下可调度风电资源评估模型及典型电网元件故障率模型,生成台风灾害下电网故障场景;其次,考虑台风场景下风电出力及故障情景,提出电网失负荷和电网风险指标量化的电网故障损失及概率,分析电网的风险成本;进一步,根据响应速度及能量时移特性对电网的多源调度资源进行分类,以电网风险成本及运行成本之和最低为目标函数构建多源电网多时间尺度防御调度模型,并应用改进海鸥算法对模型进行求解。最后,通过IEEE-39节点算例结果表明,所提出的防御调度策略能协调源-荷的灵活资源,提高电网面对台风灾害的鲁棒性。

考虑稳态频率约束的含高渗透率风电的孤立电网机组组合

孤立电网具有各次备用容量小、自平衡能力差的特点。为了提高风能的利用率,在保障稳态频率约束的前提下,采用综合利用一、二次备用的方法。提出了考虑稳态频率约束的系统最大可调备用容量的概念,建立了考虑稳态频率约束的机组组合优化模型。以常规机组发电成本最小和系统消纳风能最大为多目标,并通过扩展ε约束法对模型进行求解。改造后含高渗透率风电的孤立电网10机系统的计算结果表明,所提模型通过有效利用系统中各次备用,在满足系统稳态频率约束的同时,有较好的经济性以及风电的消纳能力。

考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无功补偿装置的布点方法,建立差异化动态无功补偿优化模型,利用多目标灰狼优化算法求解配置容量,并采用改进的熵权逼近理想解距离法筛选出动态无功补偿装置的待配置方案;利用摄动法确定最终配置方案,确保所得规划方案适用于所有场景。改进的IEEE 39节点系统和实际电网的仿真结果验证了所提规划方法的普适性和合理性。

含高渗透率光伏发电的直流配电网协调控制研究

文章针对含高渗透率光伏发电的直流配电网的协调控制策略开展研究。首先,对直流配电网的架构及其三层协调控制体系进行了介绍;然后,针对基于传统模式切换的光伏发电对直流配电网直流母线电压支撑能力的不足,通过研究MPPT和直流电压控制内在的一致性,设计了光伏发电MPPT-直流电压控制统一运行控制策略及直流配电网的无模式切换协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink中建立了含高渗透率光伏发电、储能和负荷的直流配电网数学模型,验证了上述控制策略的有效性。

某光伏行业多晶硅还原炉变压器烧毁实例分析

针对多晶硅还原炉变压器三相运行时的不平衡能力问题和调功柜电源工作时,调整线圈抽头会产生高次谐波等引起变压器线圈局部过热的绝缘问题,采用了低压侧最大档到最小档抽头电流线圈,按照"由外向内顺序靠近铁芯排列"布局,同时将各相高压线圈做成上下部两个线圈、中间分开应用制造技术;通过对还原炉变压器A相高压侧线圈和三相低压侧线圈层间短路故障数据的研究,分析了还原炉变压器绕组结构的合理布局与线圈绝缘能力好坏的关系,提出了改善绕组排列和铁芯结构工艺、增加外部风扇散热等方法;在制造工艺及运行条件上,针对还原炉变压器与调功柜配合所产生的高次谐波量进行了专门设计。最后,通过现场改善变压器运行环境及工艺结构等技术措施进行了试验,结果表明,变压器的抗谐波及不平衡能力得到增强,后期未再出现短路烧毁事故。

乌兰察布地区电网电能质量影响因素分析及治理措施

介绍了乌兰察布地区电网现状,分别分析了电气化铁路、风电场、光伏电站及高耗能企业的接入对乌兰察布地区电网造成的影响,认为这些用户产生的谐波会降低地区电网的电能质量,并给出了降低电压波动对电网的影响、抑制谐波等治理措施。

高载能负荷参与的电网消纳风/光电能力定量预评估方法

在实施"源-源"、"网-源"协调控制后,甘肃酒泉集中接入电网的大规模风/光电消纳问题仍然突出。将大容量且具有较好调节特性的高载能负荷作为充裕性资源参与消纳风/光电协调控制是解决该问题的新途径。在无已投运系统数据供参考的情况下,给出了工程应用前期的定量预评估方法。在分析高载能负荷调节特性的基础上,依据国际节能效果测量和认证规程(international performance measurement and verification protocol,IPMVP),充分考虑断面功率约束和负荷可匹配上调容量约束,计及负荷参与程度,建立高载能负荷参与电网消纳风/光电的3阶段统计模型和预评估的定量计算方法,得出高载能负荷参与消纳的电量大小与负荷所需最小调节响应时间。利用该方法对甘肃电网进行实例计算,初步论证了工程应用的可行性。

风火打捆直流外送系统中极限风电渗透率的计算方法

为在规划时有效评估风火打捆高压直流外送系统的电压稳定性并确定满足电压稳定要求的风电渗透率上限,推导了计及能源基地风火电占比以及本地负荷占比影响的风火打捆直流外送系统的短路比指标。首先,利用PSCAD/EMTDC软件搭建了风火打捆直流孤岛外送系统的电磁暂态仿真模型,通过设置换流母线短路故障,验证了风火孤岛直流外送系统短路比计算公式的正确性。然后,分别设置不同的本地负荷比例、风电渗透率、故障类型以及故障发生位置等情况进行仿真,确定了故障扰动情况下风火孤岛直流外送系统电压失稳所对应的临界短路比。最后,总结提出了适用于远景规划的计算风火打捆孤岛直流外送系统的极限风电渗透率的简易实用的方法。

高渗透率分布式光伏系统谐波与电压控制

高渗透率分布式光伏发电接入后,对电网谐波、电压波动和闪变产生了不利影响。重点分析了高渗透率分布式光伏接入时电网谐波产生的原理,及传统的αβ轴电网电压前馈控制算法导致的弱电网谐波增大的问题。针对谐波抑制,提出了自适应前馈控制算法,该算法通过智能过渡逻辑作用于dq轴和αβ轴进行前馈控制,可智能识别电网环境,同时结合陷波器高增益特点,达到抑制背景次谐波电压作用于前向通道、减小谐波含量、提高系统的鲁棒性的作用。针对分布式光伏接入带来的电网电压波动及闪变问题,通过调整逆变器群的动态无功响应和无功功率控制能力来有效抑制电网电压波动和闪变,支撑电网,增强电网接入的友好性。

含高比例光伏的配电网电压协调控制策略研究

随着分布式光伏大量接入,电压波动问题严重威胁着配电网安全稳定运行。为了改善高渗透率光伏并网后的配电网电压水平,提升系统的调压能力,提出了一种含高比例光伏的配电网电压协调控制策略。该策略通过协调光伏有功和无功,以及变压器OLTC实现配电网的电压协调控制。对光伏出力比较大的高、中压配电网,使用基于PI控制器的有功控制;对于光伏出力较小的低压配电网,采用无功控制方法保证母线电压处于允许偏移范围;此外,将调整OLTC的分接头作为一种后备调节方式。算例的仿真结果验证了所提控制策略可以明显改善配电网电压水平。

考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态量化分析方法

当前电网暂态稳定性分析方法未采用相关系数求解不同风电场的边缘分布,导致暂态稳态量化分析结果存在较大误差。提出考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态量化分析方法。构建考虑线路阻塞的高渗透率风电电网暂态稳态能量函数,分析风电出力变化对发电机组功角特性产生的影响,获取对应的风电电网暂态稳态判定依据;通过相关系数求解不同风电场的边缘分布,引入威布尔分布的逆函数获取风速序列构建风电电网暂态稳态风险指标,并进行风电电网暂态稳态量化分析。通过相关测试,全面验证了所提方法的有效性和可操作性。

风电高渗透率电网的经济优化调度

随着电网风电渗透率的增加,传统有功调度模型忽略了风电出力预测误差,威胁系统安全,因此提出考虑风电出力不确定性的调度方法利于新能源发电大规模应用。通过区间预测来对应风电的不确定性,建立鲁棒调度模型,考虑机组的自动发电控制(AGC)响应来应对风电出力波动,保证电网功率平衡。然后在此基础上应用经济优化模型来优化鲁棒调度下电网的经济成本。经济优化模型在目标函数中加入弃风惩罚和切负荷惩罚费用,采用改进萤火虫算法,优化机组发电计划以减小电网总成本。最后分别采用10机算例和134机实际电网对求解算法以及两种调度模式进行了对比分析,验证了此调度模型的鲁棒性和经济性。

提升新能源渗透率的风光火联合直流外送方法

特高压直流风光火联合外送中,风电、光伏出力具有一定的不确定性,需配备足量火电平抑其波动。以提高联合外送新能源占比、降低火电出力为目标,建立风光火联合直流外送经济调度模型,在保证直流安全运行的原则下,分析风电、光伏爬坡特性,优化配置其配套的最小火电机组容量。采用CPLEX求解所提出的特高压直流送端系统日前经济调度模型与火电容量优化配置模型,在春分、夏至、秋分、冬至4个典型日内,所提出的优化运行方式与传统直流定功率运行方式相比,风电、光伏利用率分别提高13.37%、6.16%、4.97%、17.85%,直流外送功率中火电机组出力占比分别降低12.67%、2.29%、2.09%、14.24%,总经济成本分别降低12.1万元、8.9万元、6.3万元、15.9万元。计算结果表明,所提出的风光火联合外送运行方式可有效提高新能源出力占比,降低送端电网的经济成本。