基于Copula理论的风电出力相关性建模及在输电网规划中的应用

在风电大规模并网的背景下,考虑风功率不确定性,以及多个风电场随机输出功率之间的关联特性,成为电网规划中必须考虑的关键因素。采用Copula理论研究了邻近风电场随机出力间的关联特性;并通过蒙特卡洛模拟技术对大规模风电接入后的直流概率潮流特性进行了分析;在此基础上,构造了基于逐步倒推法的输电网规划模型。以中国西北两座实际风电场的历史出力数据为样本,对基于Copula理论构建的风电随机出力相关性模型进行了准确性评估;并将其接入Garver 6节点系统,构建了仿真算例,验证了所提模型及算法的可行性。仿真结果表明,输电网规划中考虑风电出力相关性具有重要意义。     

考虑波动趋势和相关性的多风电场模拟出力数据生成方法

为构建多风电场出力序列以便为电力系统规划与运行提供依据,在深入分析风电场出力波动特性的基础上,提出了一种考虑多风电场出力波动趋势和相关性的模拟出力序列建模方法。首先,将各风电场出力序列划分为多个顺序连接的风过程,将其定义为局部的波动过程,并定量表达得到反应出力局部极值和变化趋势等特征的拟合参数;然后,在对特性相近月份聚合后,统计拟合参数,并从拟合参数的角度分析各风电场出力的相关性,构建描述互相关性的Copula函数;最后,结合Copula函数序贯抽样多风电场的拟合参数,构建具有显著相关性的模拟趋势序列,并重构为模拟出力序列。提出的方法从波动过程的角度考虑了局部相关特性,避免了以往只关注整体相关性而不能很好模拟局部特性的问题。对中国某省两风电场进行了仿真模拟,在满足局部相关特性的同时,两风电场的历史与模拟序列的互相关性和统计特性基本一致,验证了方法的有效性,为电力系统随机生产模拟、电力系统风电接纳能力评估等奠定了基础。     

含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型

针对大规模风电并网导致的电力系统运行风险和水电、风电出力的互补特性,提出一种计及风电出力不确定性的含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型。采用高斯混合模型-吉布斯采样法生成融入不同时间尺度关联特性的风电出力动态场景集。综合考虑水头、流量多重因素及多种复杂运行约束的影响,建立流域梯级水电站群耦合模型。在此基础上,构建以基准风电场景下机组发电、排放成本和风电动态场景下机组调整成本为整体优化目标的两阶段随机规划调度模型。以改进的IEEE-24节点系统为例进行仿真分析,验证了所提模型的有效性,从而为大规模水火风互补发电系统的联合优化调度提供了参考。     

基于Copula理论考虑光伏出力与负荷相关性的含光伏电站发电系统可靠性分析

由于光伏出力的间歇性和随机性,大容量的光伏电站接入会对发电系统可靠性造成影响。考虑光伏出力与负荷之间存在的相关性,在应用Copula理论的基础上提出了一种联合概率分布模型构建方法,并结合地区光伏出力及负荷数据进行含光伏电站的发电系统可靠性评估。首先基于我国某地区含光伏电站发电系统实测出力数据,通过非参数估计的方法得到光伏出力、负荷的概率分布。进而根据相关性测度和拟合优度选取合适的Copula函数,得到光伏电站出力与负荷的联合概率分布用于含光伏电站的发电系统可靠性评估。算例分析结果表明,所建模型能够很好地反映光伏发电系统的概率特性,且可靠性分析结果更加准确。"     

大规模风电基地无功补偿方案分析

随着我国风电的大规模开发,风力发电占总装机容量的比例越来越大,电压问题对电网稳定运行带来不稳定因素。分析风电场、大规模风电基地有功出力变化的时间尺度特性;研究风电机组、风电场、大规模基地在不同有功出力的情况下的无功电压时间尺度特性以及各类无功补偿(静态与动态)装置无功补偿时间尺度特性。结合风电基地接入电网最佳运行功率因素提出风电场、大规模风电基地无功补偿设备设计方案。     

风电出力特性研究

以张家口地区某风电场的年出力数据为基础,重点分析了风电场年、月、日出力特性,并以概率出力作为分析指标,深入分析了尖峰电量与风电出力的关系;并对电力平衡及调峰平衡时如何考虑计入风电场进行了探讨。通过风电场出力特性研究,可为电力系统规划、电网调度运行提供重要的参考依据。     

基于生成对抗网络的配电网与多微网随机调度

随着可再生能源机组以多微网的形式接入配电网,其出力的不确定性会给配电网与多微网调度带来挑战。因此,如何对配电网与多微网中可再生能源的特性进行分析,准确把握可再生能源的出力特性,建立考虑可再生能源出力特性的配电网与多微网调度模型,成为目前亟待研究和解决的问题。本文提出了一种基于Wasserstein生成对抗网络的配电网与多微网日前随机调度方法。首先针对风电以及光伏日前预测的不确定性,采用基于Wasserstein生成对抗网络的数据驱动算法,对风电和光伏出力预测误差进行场景生成;对于生成的风光出力场景,基于K-mediods场景削减法得到风光典型场景;在配电网与多微网调度目标函数中综合考虑调度的经济性指标以及韧性指标,基于场景法模拟可再生能源出力的不确定性,建立配电网与多微网日前随机调度模型并求解。仿真结果表明,所提的配电网与多微网随机调度模型在可再生能源出力场景生成方面,相比于传统假定概率分布的生成方法,其生成的场景更接近实际场景。     

考虑风电出力偏差和调度经济性的风电接纳水平优化

采用威布尔风速分布模型,给出风电出力偏差期望值,并分析风电出力偏差给常规机组和风电并网运行的经济性带来的影响.在此基础上,建立综合考虑常规机组发电成本与风电场运行经济性的多目标经济调度模型,采用多目标粒子群优化算法,以风电出力预测值作为基准来定量优化与评估风电接纳水平.算例表明,该模型能够平衡常规机组与风电场运行的经济性,从经济性角度评估系统接纳风电的能力并为电网调度和风电场运行与规划提供一种依据.     

基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的。为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法。首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计。通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数。最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型。结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性。     

基于限幅环节动作时间的直驱永磁风电场等值建模

提出基于网侧控制器限幅环节动作时间分群的直驱永磁风电场动态等值建模新方法。分析了直驱永磁风电机组网侧控制器电流限幅环节动作特性的影响因素,指出网侧控制器限幅环节的动作特性主导了风电机组的动态。提出了基于稳态出力以及电压跌落程度的直驱永磁风电机组网侧控制器限幅环节动作时间的快速估算方法,进一步采用K-means方法将网侧控制器限幅环节动作时间相近的直驱永磁风电机组进行分群聚合。以某一风电场接入10机39节点系统为例,比较风电场分别采用详细模型和等值模型下的动态响应结果,以及风电场动态等值前后原系统的小干扰稳定性和暂态稳定性,证明了本文所提动态等值方法的有效性和可行性。     

考虑碳交易成本及区域能源优化的配电网扩展规划研究

随着《碳排放权交易管理办法》的正式实施,加速了碳排放权交易的进度,在此背景下考虑区域综合能源系统(re-gional integrated energy system,RIES)接入配网后需求响应、可再生资源消纳和碳排放交易成本的影响,提出一种新的配电网规划方法.首先,对区域综合能源系统结构进行概述,介绍典型区域综合能...     

基于LSTM-XGboost组合的超短期风电功率预测方法

受数值天气预报信息影响,风电功率变化具有较强的随机波动性,传统单一预测模型精度较低,难以满足现实预测需求。为此,提出基于LSTM-XGboost组合的超短期风电功率预测方法。首先,基于风电场的气象数据,采用皮尔逊相关系数法筛选与风电功率强相关的气象数据,建立风电功率预测模型数据集;然后,将归一化处理的数据集作为LSTM和XGboost的模型输入,分别构建LSTM和XGboost的超短期风电预测模型,在此基础上,采用误差倒数法对LSTM和XGboost的预测数据进行加权构建组合预测模型;最后,以张家口某示范工程风电场实际运行数据验证组合模型的有效性。结果表明,相较于其他四种单一预测模型,组合模型具有更高的预测精度。     

海上风电柔直输电系统黑启动研究进展

随着绿色能源的快速发展，海上风电场的规模也越来越大，同时柔性直流也是海上风电场对外传输电能的主要方式。海上风电柔直输电系统在遇日常或故障检修后，需要由换流站等独立完成系统的黑启动。本研究从系统黑启动电源的选择、风电场和换流站的启动方式展开，总结出一种适用于海上风电柔性直流输电系统的黑启动策略，并归纳分析了系统启动过程中注意事项及难点，最后提出系统黑启动的未来发展方向，为今后海上风电柔直输电系统黑启动的研究和应用提供参考。     

Economic Assessment of Large Grid-connected Wind Farms--Avoided Cost Method

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｍｏｆｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ,ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙｓｈｏｒｔａｇｅｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏ...     

Economic Assessment of Large Grid-connected Wind Farms--Avoided Cost Method

Among the many forms of renewable energy generation, wind power is th e most mature. However, the method used to assess the economic value of large gr id-connected wind farms still needs further study. At present the traditional m e thod of project economic assessment as widely used in China isolates the wind fa rm from the whole power system and ignores the influence of reliability on the cost of wind generation; therefore, the evaluation results can not reflect the t rue economic value of wind power generation. After reviewing the many assessment methods used at home and abroad, this paper uses the Avoided Cost Method as the oretical basis to establish an economic evaluation model for large wind farms including the characteristics of other conventional forms of power generation li ke thermal power as well as the system load. The generating reliability is also combined into the economic evaluation. The model is used to evaluate China's lar gest wind farm, Dabancheng Wind Farm in Xinjiang.     

并网风电场动态无功补偿方案仿真研究

以异步风力发电机组为研究对象,针对目前并联电容器组的无功补偿方式所显现出来的弊端,采用动态无功补偿改善并网风电场无功特性。在风速渐变和电网短路故障的情况下,分别采用静止无功补偿和静止同步补偿进行无功补偿,并以Matlab/Simulink环境为平台,搭建风电场模型、动态无功补偿和风速模型。仿真结果表明,虽然两者均可向风电场提供无功功率补偿以稳定并网风电场电压,但是静止同步补偿器能更快地使系统电压和有功功率接近故障前的稳定运行状态,需要无功补偿容量少,更适合用于并网风电场的动态无功补偿。     

风电场风速和风电功率预报准确率评判方法

 对风电场风速和风电功率预报进行客观准确的评判,可以有效促进风电场风速和风电功率预报水平的提升,为减缓风电并网对电网的影响服务.本文在对风电场风速和风电功率预报准确率评判方法进行全面回顾的基础上,分析了常用数学预报准确率评判法、相对于风电场额定值的预报准确率评判法、等级预报准确率评判法和与风力发电特征紧密结合的风电场风速预报准确率评判法.同时还分析了这4类风电场风速和风电功率预报准确率评判方法的特质,及其与风力发电特征的结合程度和适用范围.     

双馈风力发电机组仿真装置研究

以某风电场2 MW风力发电机组为仿真对象,对风力发电机进行结构分析,并采用模块化建模方法分别建立风速模型、风机模型、传动模型、电机模型和控制模型,给出了相应的数学模型.在南京工程学院JSCC仿真支撑系统下,用Fortran语言编写了仿真算法并建立全范围风力发电机组仿真模型.根据该风电场典型工况进行模拟计算,模拟风速从8 m/s至20 m/s变化时风电机组系统的变化动态特性,模拟结果表明所建立仿真模型能够反应实际机组的动态特性,系统能够满足风电场运行人员培训及风电系统优化等要求.     

基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术

实现输电线路覆冰预测是保障北京地区输电线路在覆冰季正常运行的关键技术。针对北京地区输电线路覆冰预测技术研究,采用皮尔逊相关系数和灰色系统关联度分析方法,利用历史数据研究覆冰厚度与微气象微地形的相关性,得出湿度、坡向、风向和高程对覆冰厚度影响程度较高;通过多种环境特征要素组合构建基于极限随机树模型和灰色系统预测模型的覆冰预测模型,对比不同模型的预测结果的均方根误差（RMSE）,得出由湿度和风向组合构建的灰色系统覆冰预测模型效果最佳。研究结果表明,与同类预测方法相比考虑了微地形对覆冰厚度预测的影响,得到北京地区输电线路覆冰厚度相关性较高的环境因素为湿度、坡向、风向和高程;对比多种环境要素构建的覆冰预测模型,湿度和风向组合的灰色系统预测模型的均方根误差明显优于其它组合,可以有效实现北京地区输电线路覆冰预测。     

架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以某架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明：随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;本文提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。