基于盒式集合鲁棒优化的风电并网最大装机容量

针对风力发电机组出力的随机性,利用鲁棒优化理论,采用盒式不确定集合表示风速的不确定性,将风速作为随机变量,建立了在一定安全约束条件下的风电场最大装机容量的优化模型。为了便于求解,运用优化对偶理论简化模型,将约束条件中的不确定量转化为确定量形式,模型转化为线性规划模型。IEEE 30节点系统计算和分析表明,不同的并网节点、风速波动范围、风机参数等因素对风电场最大装机容量有明显的影响,盒式集合鲁棒优化的风电场最大装机容量的模型和方法可行、有效、快捷。

风速相关性对配电网运行特性的影响

配电网中不同风机间的地理位置比较靠近,风速会具有较强的相关性。采用逆Nataf变换建立了风速相关性模型,基于蒙特卡洛概率潮流和机会约束规划研究了风速相关性对配电网运行特性和风电最大装机容量的影响,并提出了改进的风电渗透率指标。研究结果表明,风速相关性对配电网运行特性和风电最大装机容量有重要的影响,考虑风速相关性可以更合理地用于指导含风电配电网的规划与运行;改进的风电渗透率指标考虑了风电出力的随机性与波动性,能更准确合理地表征风电接入对电力系统的影响。

动态约束下的风电场最大可接入容量研究

基于DIgSILENT/Power Factory仿真平台建立了新疆某地区含风电场的电力系统仿真模型,以电压和频率两个电气量作为动态约束条件,通过对风电场的穿透功率极限的计算和仿真,确定了该地区电网的风电场最大可接入容量。研究结果表明:采用频率约束法计算和时域仿真分析相结合确定的风电场最大可接入容量,能保证风电系统的稳定运行;并且优化影响风电系统稳定运行的因素和不同约束条件,对确定系统的风电场最大可接入容量和风电场的设计、运行和规划都有重要意义。

辅助风电场参与初期黑启动时储能电站容量配置策略

为了让风电参与初期黑启动,提出了新的储能配置策略。首先求取了初期恢复系统所能平抑的最大功率波动,将此作为风电输出功率的限幅目标。然后将限幅目标作为确定储能电站功率的主要依据,将限幅目标和典型火电机组辅机的启动时间作为确定储能电站容量的主要依据,从而确保在储能电站发挥平抑作用的时间长度内,风电场的输出功率波动值限定在限幅目标内。最后用PSCAD/EMTDC搭建了风储模型,通过仿真验证了配置的储能电站能够使风电场安全平稳地参与初期黑启动。此储能电站容量配置策略同样适用于参与黑启动的其他新能源。

近海风电场接入对地区电网电压的影响和允许接入规模

近海风电场接入本地电源支撑不足的地区配电网时,风电出力波动引起的系统电压波动将是主要制约条件。文中研究近海风电场接入对地区电网电压波动的影响。首先,针对风电场定功率因数和定电压两种无功控制模式,推导了风电功率波动与接入点电压波动的量化关系。在此基础上,基于电压允许波动范围约束,建立了风电接入规模与节点短路容量的函数关系。在PSCAD/EMTDC中搭建近海风电场并网系统模型,对不同系统短路容量下风电场的最大并网容量进行了仿真测试,并与理论推导进行对照。最后通过珠海桂山风电场实际工程的仿真测算验证了模型的有效性。

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。

基于风电功率min级分量波动特性的风电场储能容量优化计算

储能为抑制风电功率随机波动性对电力系统的不利影响提供了可能。为减小风电功率随机波动分量对电力系统的影响,提出用储能设备平滑风电功率随机波动频繁的min级分量,并通过分析风电功率min级分量的波动特性,建立对应的储能容量优化配置模型。该模型在充分把握风电功率min级分量波动特性的基础上,以概率统计的区间估计理论确定储能系统的容量配置和最大充放电功率。该优化模型可以较小容量的储能设备改善风电功率的平滑输出,有利于减小风电功率随机波动性对电力系统的不利影响。仿真算例表明了该算法的有效性。

基于频率安全约束与临界惯量计算的分时段限制风电出力方法

高比例风电接入导致系统等效惯量降低,增加了电网引发频率失稳的可能性。为保障日内频率安全稳定运行,同时避免大面积切除风电的不合理操作,提出了基于频率安全约束与临界惯量计算的分时段限制风电出力方法。通过引入频率最低点和最大频率变化率约束指标,并考虑日内运行方式变化,分时段求解电网临界惯量及对应的最大风电并网容量。结合电网实际惯量判定小于临界惯量的时段,对这些时段依据最大风电并网容量确定风电切除量,从而在日内各时段消除频率安全隐患。最后通过算例系统证明:所提方法能准确筛查电网日内存在频率安全风险的时段,求解的风功率分时段切除量可有效消除频率安全隐患。

风电场最大注入容量的研究

以变速恒频双馈风电机组为研究对象,对IEEE-14系统分别加入3种不同功率的风力发电机组成的风电场,采用稳态和暂态相结合的方法对最大装机容量进行分析,确定能使系统保持稳定的风电场容量。仿真计算结果表明,不同功率的风机并入系统中的台数与其功率有一定的比例关系,从而确定了风电场的最大容量。利用该方法确定的风电场接入电力系统最大容量,可保证风电场自身及系统运行的稳定性。

风电智能有功控制系统研究与实现

风电场大量、快速和成规模接入电网,给电网有功调度与控制带来新的挑战。针对新疆电网风电发展现状,开展了风电有功控制系统的研究和讨论,通过对国内类似控制系统分析,结合新疆电网的实际情况,提出了适应新疆电网的风电控制系统的建设方案思路,同时通过实践也在风电场有功功率快速、精确控制方面验证了此技术方案。为在保证电网安全稳定运行的基础上最大限度地接纳风电资源提供了技术支持,也为类似系统建设提供了借鉴思路和参考。

南极低温环境下小型风光互补系统仿真研究

分析了南极低温环境条件对小型风光互补发电系统的影响,模拟南极昆仑站气候条件,搭建了光伏电池和小型风机模型,进行了最大功率跟踪(MPPT)策略仿真,仿真结果证明极地环境对小型风光互补发电系统有一定影响,验证了风光互补最大功率点跟踪控制策略的正确性。针对南极昆仑站的气象数据进行了风光互补系统容量匹配计算,结果表明小型风光互补发电系统能够满足负载需求。

基于最大熵原理的风电并网容量优化

为了在保证系统安全运行的前提下,最大化风电并网容量以充分利用风能,提出基于最大熵原理的风电并网容量优化方法.该方法根据最大熵原理,基于电力系统中随机潮流的部分信息,求解随机潮流最符合实际的概率分布,刻画出一个较准确的不确定性环境;采用机会约束描述电力系统的安全运行要求,以最大化风电并网容量为目标,建立风电并网容量优化模型.利用模式搜索法来求解风电并网容量优化模型,采用基于实际电网的算例,以Monte Carlo法为基准,将提出的方法与基于Gram-Charlier级数展开的方法进行比较,算例结果验证了提出方法的可行性和有效性.

静态安全域限制下的风电场最大外送有功容量

随着风电并网规模的日益扩大,风电场内部集电网络的静态安全限制对风电场外送有功容量的限制越发明显。确定风电场内部静态安全域限制下能够外送的最大有功容量,对风电场的规划建设和并网有重要意义。以经典风电并网系统为背景,运用风电场静态潮流分析方法,以风电场内部电压静态安全为限制,计算出风电场能够外送的最大有功容量;同时研究风电场网络拓扑结构和内部集电线路阻抗比对风电场能够外送的最大有功容量的影响;进一步研究风电出力特性和风电参与调频对风电场内部静态安全的影响。结果表明:合理的风电场拓扑结构和集电线路阻抗比能够最大化风电场外送有功容量的能力,在风电场最大外送有功容量内,风电出力特性和风电参与调频不影响风电场内部静态安全。

风电穿透功率及风电最大可接入容量分析

详细分析了风电穿透功率的大小对电力系统多方面的影响,尤其是对频率稳定性和电压稳定性的影响,提出了风电穿透功率极限的评估方法,从电压和频率的变化范围两个限制方面来考虑,在这两种约束条件下,迭代找出风电并网功率最大值。

风电并网系统稳态运行的研究

介绍了风力发电并网的稳态运行的研究现状,包括含风电场的电力系统潮流计算及模型,风电场的静态电压稳定性的分析方法与模型,电压静态稳定性指标和控制电压失稳措施,风力发电最大注入功率的影响因素及主要分析方法,衡量发电规模的指标及容量可信度等。对研究方向进行了理论分析并对方法和措施进行了分类与评价。

江苏风电接入系统的若干问题

从江苏电网的现状、“十一五”规划出发,分析影响江苏电网以及沿海地区电网可承受最大风电容量的主要因素,对大型风电场接入系统的电压等级、含风电的江苏电网在运行管理中可能遇到的问题和应做的工作提出建议和意见。