含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

针对目前大规模分布式电源和电动汽车接入配电网后,给配电网可靠性带来一定影响的问题,提出了一种含有分布式电源和电动汽车的新型配电网的可靠性评估方法。首先,考虑到风光出力的不确定性和相关性,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,建立了风光联合出力概率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的电动汽车有序充放电控制策略。最后,基于改进IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,对系统的可靠性指标进行计算分析,结果表明所提的风光联合出力模型和有序充放电控制策略可以有效降低对配电网可靠性的影响。

基于改进的场景分类和去粗粒化MCMC的风电出力模拟方法

为实现风电出力时间序列的高性能模拟,文中提出了一种基于SAGA-KM(simulated annealing and genetic algorithms-K-means)算法实现典型风电场景分类和基于Copula函数进行风电日过程马尔可夫过程建模的风电模拟方法。SAGA-KM算法将传统KM算法与遗传算法和退火算法相结合,能显著提高风电场景分类效果;基于Copula函数建立的马尔可夫链精细概率模型,以去粗粒化方式实现马尔可夫过程蒙特卡洛模拟,克服了粗粒化引起的概率分布偏差。针对甘肃省某风电场数据进行实际模拟,结果表明文中方法生成模拟序列的统计分布特性、自相关函数特性和日均功率的分布特性与实测数据都非常接近,该方法能很好地保留风电序列的概率分布特性和随时间变化的波动特性,具有重要的工程实用价值。

贵州省水风光一体化基地开发研究

水能、风能、太阳能等可再生能源具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染的特点,利用水能、风能、太阳能已成为全球实施经济社会和能源可持续发展的重要选择,但单一的风、光出力过程间歇性强、波动性大、可控性差,利用水电站的快速响应及调节能力可有效平滑新能源出力,提高电能品质,促进新能源消纳。本文从贵州省资源条件和开发现状出发,结合贵州省水电、风电、光伏出力特性和资源分布,提出了贵州省开展水风光一体化基地规划的优势。最后考虑风光出力与负荷的匹配性,提出了贵州省风光开发风电比例在0.4~0.6时对系统影响最小,考虑综合弃风光率5%,贵州省开展水风光一体化基地合理规模约8000MW。

太阳能电池电路的负载特性研究

在关于太阳能电池的文献中,一般都会给出输出电流-输出电压关系曲线和输出功率-输出电压关系曲线。但很少见到关于太阳能电池的输出电压-负载电阻关系曲线、输出电流-负载电阻关系曲线,以及输出功率-负载电阻关系曲线。本文从实验和理论两方面研究了这些关系曲线,实验测试和理论计算的结果相当一致,二者均表明,对确定的太阳能电池电路,随着负载电阻的增大,输出电压单调增大,输出电流单调减小,但输出功率不是单调变化的,而是存在一个最佳功率值,这个最佳功率值对应一个最佳负载电阻值。此外,我们也研究了入射光强对太阳能电池输出电压、输出电流,以及输出功率的影响,发现这些输出量均随光强的增大而增大。这些研究结果在太阳能电池电路的设计和应用中具有重要的意义。

变时间尺度的风光互补发电短期功率预测技术

该文探究适用于风光互补发电系统的变时间尺度短期功率预测技术。风力发电机组的功率预测模型以风速作为输入参数,光伏发电机组的功率预测模型以温度和光照强度作为输入参数。经过数据校正模块、地形变化模块、辐射量计算模块、功率预测模块的处理后,准确预测输出功率。在此基础上使用Simulink仿真软件构建风光互补发电模型,采集一天的风速和太阳能辐射数据作为输出量,仿真结果表明该模型的实际输出功率和期望输出功率基本一致,变时间尺度的短期功率预测技术达到预期效果,有助于实现风光互补发电系统的可靠并网。

金沙江下游可再生能源出力及水风光互补特性分析

随着中国经济的不断发展和人民生活水平的提高,对清洁能源的需求逐渐增加,可再生能源在能源结构中的地位愈发凸显。以金沙江下游四川侧地区为研究对象,通过对风电和光伏的季、日出力特性展开分析,深入了解该地区的可再生能源潜力,研究水风光互补特性。研究成果可为可再生能源的高效利用提供科学依据。

基于高比例新能源系统惯量的频率稳定性控制研究

风电和光伏发电作为清洁能源,正成为未来能源供应的重要组成部分。然而,由于新能源出力特性的波动性和间歇性,高比例新能源并网会影响电力系统的稳定性。针对该问题,虚拟惯量控制策略作为一种有效的解决方案被提出。虚拟惯量控制可以提高新能源电力系统的稳定性,通过模拟同步发电机的惯性特性,使高比例新能源系统能够提供类似于传统同步发电机的频率响应。通过建立风电机组、光伏系统和混合储能设备的模型,给出虚拟惯量和时间常数。以风-光-储互联系统为对象,建立等效电路分析模型,分析功角摇摆特性和能量状态方程,阐述虚拟惯量改善系统稳定性的机理,进而提出基于LQR的自适应虚拟惯量控制策略,并通过实际工业园区的电力系统参数,对控制策略进行仿真,验证了自适应虚拟惯量控制策略的有效性。

龙羊峡地区水-风-光出力互补特性研究

准确掌握流域水-风-光多能源互补规律对于指导清洁能源规划布局、开展多能互补调度以提升能源利用效率具有重要意义。运用数理统计方法,计算得出了龙羊峡地区典型年的水-风-光出力逐日标准化数据的多个统计量,据此分析了水-风-光出力在长期时间尺度下的互补特性。建立了基于Spearman秩相关系数的水-风-光三能源出力互补性评价指标,根据龙羊峡地区典型年的水-风-光出力逐日标准化数据,在长期时间尺度上对龙羊峡地区的水-风-光出力互补特性进行了重新定量评价,并与数理统计方法的结果进行对比印证。此外,提出了基于K-means聚类算法的典型日出力特征辨识模型,分析了不同时间尺度划分对水-风-光出力互补规律评价的影响。结果表明:①龙羊峡地区的水-风-光出力在长期时间尺度上的互补特性较强,春冬季节水电出力较小,风光出力较大,而夏秋季节则呈现出相反的变化特征;②基于Spearman秩相关系数的水-风-光三能源出力互补性评价结果为“较互补”,与数理统计方法结果一致;③不同时间尺度划分对水-风-光互补特性评价影响显著,随着时间尺度的增加,水-风-光出力互补规律呈增强的趋势,具体体现为:季节互补特性强于月间互补特性,月间互补特性强于日间互补特性。

基于AP聚类-跳转持续MC的风电出力时间序列模拟生成方法研究

模拟生成概率等效条件下的风电出力时间序列对分析未来场景下风电出力不确定性以及提高风电消纳水平具有重要意义。针对传统马尔科夫链存在的问题,文中提出一种基于AP聚类-跳转持续马尔科夫链(Affinity Propagation Clustering-Transition and Persistence Markov Chain,AP-TP MC)的风电出力时间序列模拟生成方法。首先,对历史风电出力数据进行AP聚类,并对每一聚类类别下的风电序列建立相应的状态跳转矩阵;其次,依据马尔科夫链模型,结合风电出力状态持续时间特性,抽样并叠加符合混合高斯分布的波动分量,形成某一聚类类别下的风电出力时间序列;然后,依托类间转移矩阵,模拟生成风电出力时间序列;最后,通过对比传统马尔科夫链法与文中方法生成的风电出力时间序列与历史序列之间的统计指标、概率分布指标及自相关性指标,验证所提方法的有效性和准确性。

A Multi Input Multi Output Converter for Hybrid Energy Systems

Multi input and multi output converters are becoming popular because they are cost effective and compact. This paper proposes a multi input multi output converter for Grid-Solar power integration for uninterrupted power supply. The proposed converter uses four winding transformer with two primary windings and two secondary windings. The grid supply is connected to the first winding of transformer through rectifier-inverter for controlled power transfer. The solar energy is inverted and applied to the second winding of primary. Two output ports are considered. The circuit is designed to get zero current switching during turn-off and zero voltage switching during turn-on to alleviate the switching losses. The simulation results for the proposed configuration are presented in this paper.

基于多自由度运动条件下风力机动力学特性研究

该文提出耦合无规则、多自由度旋转运动的风力机试验方案,通过物理模型试验,研究风电场阵列布置、不同风力机轴向间距工况下,各排风力机来流速度、功率及其波动特性。结合功率时间尺度积分的概念,探究其与风力机平均输出功率的关系,并建立预测功率波动特征的数学模型。研究结果表明:风力机的来流速度有大尺度、低频率和小尺度、高频率的信号特征,从功率时间尺度积分的趋势可看出,处于下游的风力机,功率波动逐渐增加。由功率能谱特性曲线可知功率波动的能量随着频率的增大而衰减,在低频率段衰减曲线近似f-2的变化规律;在高频率段,能谱特性曲线近似f-5/3-2的变化规律。

计及灵活性供需平衡的储能优化配置

针对因新能源在电力系统中占比不断提升而带来的电力系统规划和运行过程均需提高供需灵活性的问题,提出了兼顾灵活性和经济性的电力系统储能配置方法。首先,在源荷两端灵活性需求分析的基础上,从电力电量平衡角度对系统灵活性进行了评估;然后,考虑风光出力的不确定性、相关性,利用Frank-Copula函数场景生成方法得到风光联合出力的典型场景;最后,建立了双层优化模型。在模型中,上层模型用于从储能投建经济性最优的角度制定储能的配置方案;下层运行优化模型用于从综合运行成本最优的角度制定优化调度方案。利用上、下层模型对方案进行不断迭代优化,最终得到兼顾经济性和灵活性的最优储能配置方案。以改进的IEEE-RTS 24节点系统为算例进行验证,结果表明所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和灵活性。

考虑电站集群与发电时变特性的风光出力描述方法

风光电站群“点多面广”及发电间歇性、波动性带来大规模并网消纳挑战,如何对风光电站合理分组并准确刻画风光集群出力特性是解决这一挑战的重要途径。依托云南电网实际工程,提出考虑电站集群与发电时变特性的风光出力描述方法。构建了电站群出力互补准则,采用凝聚层次聚类方法进行集群划分,刻画了互补性指标与集群数量二维关系,以确定合理的集群划分方式;引入时变特性,提出集群电站时序出力分段方差最小目标,利用分裂层次聚类确定最优分段及时段数量,建立了分段差异化集群出力概率密度分布函数。采用21座风、光电站实际工程数据进行验证,给出了单一类型电站集群和风光电站混合集群3个实例,结果表明90%置信区间的可靠性均超过92%,与单站调度方式相比,平均区间宽度分别减小29%、33%、43%,与全时段统一描述方式相比,前述区间宽度分别减小7%、34%、9%,呈现出较好的可靠性、集中度和实用性。

金沙江、雅砻江、大渡河流域水风光互补性分析

把握水风光电源的多维发电特性及多能源之间的互补规律,对于优化配置调节性电源,促进新型电力系统的健康发展意义重大。聚焦四川电网金沙江、雅砻江、大渡河三江流域,研究水风光清洁能源发电特性,基于数理统计、相关分析等方法研究了流域内部以及跨流域间水风光出力互补规律。结果表明:大渡河水电丰枯出力差异最大,雅砻江流域水电年利用小时数最大,金沙江流域水电年发电量最大;大渡河流域风光利用小时数最高,金沙江流域光伏最稳定,但风电波动最大;三江流域内部水风光具有互补性,三江跨流域之间,水风光单一电源具有同步性,不同电源两两具有互补性。

基于高斯混合聚类的海上风电出力特征曲线提取方法及其在电量平衡计算中的应用

[目的]为了减少化石能源消耗和改善环境污染问题,海上风力发电是解决问题的有效方式之一。然而,海上风电存在间歇性强、波动性大、双向调峰性等问题,研究其出力特性曲线对海上风电消纳具有重要意义。[方法]提出一种基于贝叶斯信息准则的高斯混合聚类模型,对海上风电原始出力曲线进行分类和特征曲线提取。[结果]得到能够反映不同海风区域特点的海上风力特性曲线,并应用于海上风电出力的电量平衡计算。[结论]最后,以沿海某省份海上风电15 GW装机规模下不同海风区域原始海上风电出力曲线为研究对象,验证所提方法的有效性。

多时间尺度下地区电网新能源出力特性及源荷相关性分析

新型电力系统构建的源网荷协调发展新生态,需要对新能源特性进行更深入的精细化研究和协同分析。提出适应电网发展的新能源出力特性及源荷特性分析方法,建立标准化新能源数据评估流程,实现源荷数据深度融合,适用于不同时间尺度下新型电力系统各类场景量化描述。最后以某地区风光荷实际数据为例进行分析,结果表明所提方法能有效评估电网中新能源出力特性和源荷特性,反映不同尺度下新能源出力规律性和分布特性,有助于开展新型电力系统下的电网规划和实际运行。

黄河上中游水风光发电出力特性研究

实现碳达峰、碳中和,是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策,是构建人类命运共同体的庄严承诺,在此背景下,需开展水风光一体化建设,推动清洁能源高质量发展。分析“双碳”背景下黄河干流调节能力较强的宁木特、茨哈峡、龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、小浪底水电站典型年出力特性,开展其周边风能资源、光能资源出力特性研究,为水风光一体化开发提供支撑,为推动太阳能、风能、水能高效转化奠定基础。研究表明:茨哈峡、龙羊峡、刘家峡、古贤、碛口、小浪底水电站年内丰枯出力比较小,宁木特、黑山峡水电站年内丰枯出力比较大;研究区域内风电年内出力高峰发生在冬季、春季或夏季,不同电站周边区域日内出力高峰发生时间不尽相同,出力系数峰值为0.5左右,风电全年平均出力系数为0.30~0.48,保证率为31%~45%;光伏电站出力系数春夏季较大、秋冬季较小,昼夜出力变化较大,多数在每日13:00~14:00出力达到峰值,出力系数峰值为0.70~0.79,光伏电站全年平均出力系数为0.23左右,保证率为36%左右。

联网风电机组风速-功率特性曲线的研究

介绍了变速恒频风力发电机的基本运行机理及其PSASP/UPI仿真模型的开发原理。采用统计学方法分析了风电场中风电机组的实测运行数据,并在此基础上重新建立了适用于联网风电机组仿真模型的风速–功率特性曲线。仿真结果表明,该曲线更接近于风电机组的实际运行情况,在变速恒频风力发电机的仿真模型中,采用上述曲线能显著提高仿真的精确性。

储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析

在大规模风电集中并网的电力系统中,风力发电不同于常规发电的静态出力特性和动态响应特性给电力系统供电的充裕性及运行的安全稳定性带来新的重大挑战。各种储能装置由于具有对功率和能量的时间迁移能力,是改善常规发电静态出力特性及风力发电动态响应特性的有效手段。文中阐述了应用储能装置解决大规模风电并网问题的基本思路,并就目前储能技术大规模应用所面临的问题及前景进行了展望。

风光储联合发电系统储能容量对有功功率的影响及评价指标

风力发电、太阳能光伏发电以及储能的技术特性、容量配置及控制策略对联合发电系统总有功功率特性有重要影响。分析了风光储联合发电系统的结构特点、数学模型和技术特点,提出了一种储能单元充放电优化模型,该模型以有功功率波动最小为目标函数,其约束条件考虑了每个步长的储能初始容量和储能充放电控制策略。根据该模型,提出了衡量风光储联合发电系统有功功率波动的3个指标,并结合评价风光储联合系统供电可靠性指标,综合评价总输出功率特性,通过Matlab编程进行了实例验算,分析了有功功率特性随储能容量配置方案的变化趋势及各指标的意义。