考虑需求响应和储能的风水火联合系统经济调度

针对大规模风电并网对电力系统造成的威胁,通过充分考虑储能系统(energy storage system,ESS)与需求响应(de-mand response,DR)之间的有效配合,提出了一种计及ESS和DR的风水火联合电力系统经济调度模型.首先,模型将用电负荷划分为基础负荷及可调节性负荷,充分考虑了DR对可调节性负荷进行的精细化调整,有效地配合ESS装置运行,从而最小化电力系统运行总费用.其次,针对风电出力的不确定性,通过建立鲁棒优化模型确保模型具有可行解.最后,通过划分四种不同场景验证模型的有效性.仿真结果表明,考虑ESS和DR之间的互补特性后,在实现风电出力全额消纳的同时,电力系统有效地降低了运行总费用,减少了火电机组频繁启停,降低了火电机组出力的波动性.     

基于滑动窗双边CUSUM算法的风电爬坡事件检测方法

随着新能源并网进程的推进,风电装机规模逐年扩大。受区域内天气变化影响,风机出力的间歇性和波动性特征对电网的威胁亦越发显著。极端天气所引发的风电出力异常爬坡事件,易导致电网功率失衡,对电力系统机组调度、源荷平衡造成了极大压力。合理的风电爬坡事件检测以及精准的风电功率预测能为风电场运维及电力系统调度提供先验指导,有力缓解风电不确定性带来的危害。首先讨论了目前主流风电爬坡事件定义的盲点,分类并分析了3种风电爬坡场景的功率变化特性,据此提出基于滑动窗双边累计和(cumulative sum, CUSUM)算法的风电爬坡事件检测方法,提取时序耦合信息,捕捉短时间窗口内风电功率数据的异常波动,提高风电爬坡事件检测精度。其次,采用贝叶斯优化的长短期记忆(long short term memory, LSTM)神经网络,最优化模型超参数,提高模型对于爬坡事件发生时风机出力的预测性能。进一步应用所提风电爬坡事件检测方法,对模型预测区间内的风电爬坡事件进行检测实验,验证了所提方法的有效性。     

并网运行风电机组电压稳定性分析

分析了并网运行的风电机组对电力系统电压稳定性的影响。从静态电压稳定性角度,将风电机组等效成随风速变化的有功和无功电源,分析了风电机组的控制方式、无功功率出力对电压稳定性的影响。动态稳定性的研究中,采用IEEE39节点标准测试系统,仿真结果表明:在提高电压稳定性方面,恒电压控制比恒功率控制具有明显的优越性。     

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。     

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。     

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。     

考虑CO2排放成本的风储联合调度优化

储能系统越来越多地应用于电力系统,其与风电配合可以减少风机出力的波动性,因此有必要对风电储能联合调度。提出了一种考虑CO_2排放成本的风电储能联合调度优化模型。首先说明了CO_2排放成本。然后建立了以火电机组成本费用、排放成本、火电机组启停成本、风机成本、电池成本最小为目标,考虑有功功率平衡约束、风机出力约束、火电机组启停约束、电池储能充放电约束等条件的优化模型。接着利用非线性遗传算法对本文所建模型进行求解。最后在IEE30节点中进行仿真分析,说明了所提方法的正确性和有效性。     

柔性直流系统中变速抽蓄机组与风电的协调控制策略研究

柔性直流输电逐渐成为当前输送新能源最具优势的输电方式之一,同时也对电力系统的稳定运行提出了更高的要求.为了解决柔直系统中新能源固有的波动性带来并网冲击的问题,考虑接入变速抽蓄机组平抑风电出力波动,保证柔性直流输电送出功率的稳定性.为此,本文首先介绍了变速抽水蓄能机组的基本原理;其次构建了风电机组、变速抽蓄机组与柔性直流联合系统的模型,并提出了利用变速抽水蓄能机组平抑风电波动的协调控制策略,最后,对变速抽蓄机组的响应能力及其与风电系统的协调控制能力进行了仿真分析.结果表明变速抽蓄机组具有较高的灵活性和可靠性,是保障电网安全、稳定运行的可靠工具,也验证了本文所提协调控制策略的有效性.     

考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定预防控制

波动性新能源的高比例接入为电力系统运行引入了随机性,对系统安全稳定运行造成影响。为提高系统安全稳定运行水平,本文计及了风电功率多点随机耦合注入为代表的源不确定性、节点负荷不确定性,以及故障类型、故障位置和切除时间为代表的网不确定性,提出了考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定预防控制模型(PC-PTS),以及基于粒子群方法(PSO)和2m+1点估计 (PE)的PSO-PE综合求解方法。最后通过多点耦合注入风电功率的New England 10机39节点系统对本文提出的PC-PTS模型和求解方法进行验证。仿真结果表明：所提出的PC-PTS模型合理,PSO-PE综合优化方法快速有效,两者结合可提高考虑源网荷不确定性的电力系统概率暂态稳定水平。     

含储能系统及风电的电力系统动态经济调度

风电的随机性和波动性给传统的调度带来困难,为此在模型中引入储能系统,分析了储能系统对含风电的电力系统经济调度的影响,尤其是对系统调峰的影响。将含风电和储能系统的经济调度描述为一个非线性优化问题,建立了一个风电场与储能系统相配合的清洁经济调度模型,其目标函数在传统火电机组运行费用的基础上兼顾了火电的排污成本,寻求经济和环保总成本的最优解,采用粒子群算法对该模型进行求解。通过6机系统算例分析,表明该模型能够有效地控制储能系统的出力;储能系统的引入可明显降低系统的运行费用,尤其是火电机组调峰的费用,且提高了风能利用率。     

考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析

天然气管网余压资源利用是实现双碳目标的关键技术路径之一,压力能出力特性分析是支撑其高效利用的基础,为提高能源利用率和改善天然气管网运行经济性,提出考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析方法。首先,提出一种并联式天然气管网压力能发电系统架构,并对其出力影响因素进行分析。然后,建立天然气网络模型及其各类负荷需求模型,并基于不确定性理论,构建考虑天然气流量与压力的双重不确定性模型;在此基础上,构建压力能出力?分析数学模型,并提出波动性指标对压力能出力特性进行分析。结果表明：①天然气压力能发电功率随膨胀机入口天然气流量、温度与压力增大而增大;②天然气压力能发电具有典型的时空特性与不确定性;③压力能发电波动性受时间尺度影响,时间尺度越大,波动性越强。     

混合储能平抑风电功率的方法研究

由于风速变化的随机性,风电场的输出功率波动性较大,导致风电场并网会对电力系统稳定性造成影响。为了克服风电输出的波动性问题,提出一种基于混合储能装置平抑风电功率波动的控制方法。首先,对风电输出波动功率进行分解,针对波动功率的特点选择蓄电池和超级电容作为储能装置;其次,设计储能系统的运行控制方式,使其能与风电场进行快速的功率交换,使得风电场输出功率跟踪发电指令;最后,在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真验证。仿真结果表明该方法能够有效地平抑处理风电场输出波动功率,使得风电场输出功率稳定地跟踪发电指令,蓄电池和超级电容各自发挥优势,延长了蓄电池使用寿命。     

风力发电机组出力组合区间预测算法

论述风电机组出力的准确预测对含大规模风电场电力系统的经济、安全运行具有重要意义,提出基于模糊信息粒化-最小二乘支持向量机和混沌时间序列的出力组合区间预测方法.首先用最大-最小贴进度的方法建立风速组合区间预测模型,然后在风速区间预测的基础上,通过风速与出力之间的关系-功率曲线,得到风电机组出力在未来时刻的变化区间.对提出的预测模型,使用甘肃酒泉某风电场和美国Wisconsin州Butler ridge风电场的现场实测数据进行测试验证,结果表明通过该预测模型得到的风电机组出力变化区间具有较高的精度和置信水平.     

考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度方法

高比例风电接入电网后,风电有功功率的不确定性给电力系统调度决策带来了新挑战,增加了系统运行经济性与风险性之间的矛盾。针对此问题,本文提出了一种考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度方法,首先从运行风险性角度,基于风电出力概率特性,利用金融领域中的条件系统风险（Conditional System Risk, CSR）指标,表征风电接纳风险,然后从运行经济性角度考虑,考虑了实时调度中的发电量自动控制（Automatic Generation Control,AGC）机组运行和备用成本以及风电消纳效益,表征系统运行成本,最后依据风险性指标和经济性指标,综合利用鲁棒优化和随机优化方法,构建考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度优化模型,获取AGC机组运行基点及备用容量、风电可接纳范围,从而实现在最大程度保证系统风险难以发生的同时,提高系统运行经济性,提高风电消纳水平。通过对IEEE30节点测试系统的计算和分析验证了本文所提方法的有效性。     

基于VMD分解与MIC特征分析的风电功率组合预测

风力出电预测结果的准确性直接影响电力系统的调度安全,故提出一种基于变分模态分解(VMD)和最大信息系数(MIC)的风电功率组合预测方法.针对风力发电功率时间序列的随机性和波动性,利用VMD将原始风电功率序列分解为具有不同波动特性的模态分量;然后考虑气象信息与风电机组运行条件,采用MIC在考虑时间尺度后对各分量进行特征选...     

含储能系统及风电的电力系统动态经济调度

风电的随机性和波动性给传统的调度带来困难﹐为此在模型中引入储能系统﹐分析了储能系统对含风电的电力系统经济调度的影响﹐尤其是对系统调峰的影响。将含风电和储能系统的经济调度描述为一个非线性优化问题﹐建立了一个风电场与储能系统相配合的清洁经济调度模型﹐其目标函数在传统火电机组运行费用的基础上兼顾了火电的排污成本﹐寻求经济和环保总成本的最优解﹐采用粒子群算法对该模型进行求解。通过6机系统算例分析﹐表明该模型能够有效地控制储能系统的出力;储能系统的引入可明显降低系统的运行费用﹐尤其是火电机组调峰的费用﹐且提高了风能利用率。
     

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。     

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。     

基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估

提出一种基于负荷节点PQ曲线的风电并网系统电压稳定性能的评估方法,并且考虑不同负荷特性及风力发电机输出功率特性对电压稳定性的影响.首先,用电力系统仿真软件得到各节点的功率信息,然后依照节点的特性构造出风力发电机不同运行状态下的节点PQ曲线图.计算出节点功率运行点到PQ边界曲线的几何距离及其相对应的概率,由此构造出一种基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估指标,并将该指标用于确定系统中的薄弱节点.最后以IEEE30系统数据为算例,应用基于PV曲线的裕度灵敏度法验证本文中所提方法的有效性.为电网的规划和运行部门在进行电力系统电压稳定性评估时提供一种新的途径.     

考虑风电出力相关性的输电网规划

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。本文采用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。以我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,验证了本文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。