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.     

大规模海上风电的非并网多元化应用研究——变海上风电场输电上岸为直接输产品上岸的探索

针对海上风电大规模发展成本高、并网难、故障概率高的瓶颈，提出了一种海上大规模风电非并网多元化应用系统。该系统突破海上大规模风电并网的单一应用模式，通过必要的技术创新与集成，将大规模海上风电与高载能产业（如海水淡化、电解水制氢和电解铝等）直接耦合形成一个完整的新系统，变海上风电场输电上岸为直接输产品上岸，不仅破解了大规模、超大规模海上风电应用难题，而且大幅度节省海上风电场投资成本，提高了风电利用效率，具有十分重要的现实和战略意义。     

用于提高电网中风电渗透率的混合储能容量优化分析

为提升电网中风电渗透率,通过提出由电池、超级电容器和抽水蓄能构成的混合储能系统,构建缓和风电并网时不稳定性的双层容量优化模型。首先,提出了风电典型场景和极端场景的提取方案,获得充分逼近原风电出力场景的场景集合。然后,使用小波包分析法,配置电池和超级电容器的容量用来平抑风电功率波动,并在电力系统中利用抽水蓄能进行削峰填谷,建立双层混合储能容量优化模型对储能容量进行优化。最后,利用某风电场一年输出功率数据,对改进的 RTS-96 系统进行仿真验证并分析。算例结果表明：建立的双层混合储能容量优化模型在确保经济性的条件下提升了风电渗透率。     

基于超级电容器储能的直驱风电系统并网性能分析

为改善直驱风电系统的并网性能,在直流母线电压端并入超级电容器储能装置.分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过控制双向直流变换器及并网变流器,抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率.在电网电压跌落时,使直驱风电系统安全实现低电压穿越,并向电网提供一定的无功功率支撑.利用依兰风电场18#风机实际输出功率作为控制对象进行仿真.结果表明,加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能.     

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。     

漂浮式风电场的基础形式和发展趋势

阐述了海上风电场的分类,并对漂浮式风电场风电机组的浮式基础作了详细的介绍。随着风电开发技术的成熟,风机容量大型化、垂直轴风机的应用及建立非并网风电多元化应用系统将是以后漂浮式风电场发展的趋势。     

风电接入后的电力系统可靠性研究综述及展望

对风电场可靠性建模中风速的模拟、尾流效应、风速相关性、风电机组的随机停运模拟等内容进行了综述,对风电机组参数、风电渗透率对系统可靠性指标的影响进行了总结;对解析法和模拟法在风电接入后的电力系统可靠性评估中的应用进行了分析;指出电动汽车储能、VSC-HVDC输电、混合发电、系统运行可靠性等是未来风电并网电力系统可靠性研究的重要内容.     

海上风电经混合直流并网的控制策略

海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在PSCAD/EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风电场的风速跟踪性能、逆变侧故障状态下采用不同控制策略时系统的暂态特性.仿真结果表明:风电场输出的有功功率、无功功率能随风速的波动而变化,系统具有良好的风速跟踪能力;改进的控制策略能有效提升系统直流电压的稳定性、抑制有功功率的波动、降低故障带来的冲击、加快恢复系统的稳定状态,适用于海上风电并网.     

风电并网系统静态电压稳定条件研究

风力发电具有波动性和间歇性,且分散接入配电网系统,势必影响并网系统电压稳定性.首先从静态电压稳定性角度出发,采用PV曲线潮流分析法,根据风电并网系统潮流计算,推导出基于潮流解存在的静态电压判据L以及基于考虑综合参数的电压—有功灵敏度的静态电压稳定裕度Kp;然后,研究提出了风电并网系统静态电压稳定充分必要条件,给出了风电并网系统静态电压稳定性流程框图与判别步骤;最后,实验验证了风电并网系统静态电压稳定充分必要条件的正确性.在此基础上,提出了改善风电并网系统静态电压稳定性的措施.     

风电系统中变流器与蓄电池容量优化配置策略

以直驱永磁风电系统中双PWM变流器和蓄电池为研究对象,建立了以风电系统收益最大为目标的变流器与蓄电池容量优化模型,提出了基于非线性规划遗传算法的变流器与蓄电池整体容量配置策略.该策略分析了风电系统的发电收益、损失电能效益、双PWM变流器成本、蓄电池成本,建立了风电系统年收益的目标函数;同时考虑国标对风电系统并网功率波动的限制条件;并通过非线性规划遗传算法求解目标.为验证该策略的正确性,以某风电场的发电系统为仿真对象进行了分析,结果表明,相对于传统的容量配置方法,本文提出的容量优化配置策略可以使风电系统的年成本降低10.3%.     

含风电场电力系统电压稳定裕度模型

大量风电并网运行将会影响电力系统电压稳定性,为准确评估风电对电力系统的影响,提出了一种求取含风电场系统电压稳定裕度概率分布的算法。该算法在计算电压稳定裕度与风速之间的灵敏度矩阵的基础上,求取各风电场风速分布的中心距以及各阶半不变量,利用G ram-Charlier级数反变换得到电压稳定裕度的概率分布。在IEEE 39节点标准测试系统中进行了测试,计算结果表明了该算法的正确性和实用性。     

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.     

一种新的电力市场交易模式和阻塞管理方法

电力市场交易模式的制定以及交易中的阻塞管理是保证电力市场健康运营的关键．文中借鉴国外的一些经验,针对我国电力市场改革初期的特点,基于对广东省电力市场的研究,提出了一种新的交易模式和阻塞管理方法,在进行阻塞管理时考虑由此产生的社会效益减少值最低,并通过负荷阻塞分配因子进行阻塞调度费用的分配．文中最后用算例证明了所提方法的有效性．该方法对于电力市场的发展特别是电网建设具有实际意义．     

目标函数带有阻塞率的输电阻塞成本控制优化模型及其求解

研究了电力系统输电阻塞管理成本控制的建模与求解问题.将输电阻塞率引入阻塞费用优化模型的目标函数中,考虑当电力系统发生最大输电阻塞时的费用调整最小的优化问题.针对发电侧单独开放,以及负荷侧和发电侧同时开放两种情形,分别给出了约束相同目标不同的两个优化模型.采用免疫遗传算法讨论了模型求解问题,得到了全局最优解.对三种情况进行了仿真研究,仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

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。     

基于置信度机会约束规划的风电场无功优化技术

风电不确定性给其功率预测带来一定困难,功率预测误差过大容易引发电压越限问题。为了保证电压安全并兼顾运行经济性,本文以网损最小为目标函数并考虑控制电压越限风险,对系统进行无功优化,通过一定置信度下的电压约束将随机优化模型转变成机会约束规划模型,再用内点法求解。提出了三种考虑电压安全裕度的优化方法,分析了它们各自特点和适用工况,制定了根据不同风电预测精度来灵活选用的综合方法。本文利用解析化梯度矩阵和海森矩阵的改进算法来求解无功优化模型,与以往采用差分近似梯度的算法相比大幅提升了计算效率,减少了一半以上的迭代次数和计算时间。最后在含风电场的IEEE-39节点系统和我国内陆某实际风场中验证了所提方法的有效性和优越性。     

海上风电场环形结构集电系统可用率等值计算方法

为了在规划阶段做好海上风电场集电系统的可靠性评估,避免可及性差导致的维护困难,提出将概率性方法与确定性方法结合的可用率等值计算方法。首先根据大规模海上集电系统的特点将其划分为变电站层、风机层、电缆层,通过故障树算法对环形集电系统的可用率进行分层描述;然后根据环形结构可能出现的运行状态,分别计算单串环网的可用率;最后以某规划中的海上风电场为例对其集电系统的可靠性与经济性这对矛盾指标进行对比分析,实现集电系统不同拓扑方案的优劣比较,为海上风电场集电系统的拓扑规划提供量化的参考指标。     

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。     

计及输电阻塞的发电公司最优竞价模型

为了实现电力市场环境下发电公司最优竞价,根据对市场内其他机组报价系数的预测,建立计及竞争对手报价的发电公司竞价模型,求取未计及输电容量约束时的最优竞价系数.建立市场出清模型,计算各机组出力期望值,根据上述期望值进行潮流计算.当预测有输电阻塞发生时,将输电阻塞对电力公司竞价策略的影响引入竞价模型中,并基于灵敏度分析以阻塞费用最小为目标确定发电公司出力调整量.通过Matlab仿真分析表明,采取上述方法得到的最优竞价系数进行报价时,能实现发电公司利润最大化的目标.