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。     

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。     

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。     

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。"     

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。     

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。     

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.     

考虑风电场随机注入功率的电网静态安全分析

随着风电大规模并网,致使电力系统运行状态存在随机性和不确定性.利用传统方法对系统进行静态安全分析已难以满足现阶段新能源的并网需求.分析了风速的概率分布特性,并对风电场随机输出功率进行研究,编写了电力系统静态安全概率分析程序.采用鲁棒性优越的非序贯蒙特卡洛方法对风电场有功出力进行模拟仿真,利用PSD-BPA软件对系统进行潮流计算与静态事故预想,检验系统能否满足N-1开断要求,得到系统各指标的越限概率,并通过IEEE-14系统的测试结果验证模型与方法的有效性和可行性.     

基于GSPN的海上风电场维护过程建模与分析

随着海上风电产业的规模化发展,大型海上风电场对风电机组维护保养的要求也将越来越高,全面地考虑影响海上风电场维护工作的各项因素,科学合理地实施风电机组维护工作,对于降低风电场运营成本、提高风电场运营效率具有重要的作用。该文着眼于提高海上风电场维护工作效率,提出了基于广义随机Petri网(GSPN)的维护过程建模仿真方法。通过对海上风电场维护工作全过程的分析,按照维护工作过程的层次结构自顶向下建立了相应的着色Petri模型,运用GSPN相关理论对工作票的执行过程及其实施效率进行了深入论述,采用着色Petri网仿真工具CPN Tools对维护过程进行了仿真,并对影响维护工作的相关因素进行了分析。     

考虑多主体博弈的海上风电场接入系统规划方法

海上风电可提供高效清洁的新能源,是我国能源结构转型的重要战略支撑,但其接入系统的规划存在对不确定性市场竞争环境下多利益主体间交互行为的影响考虑不充分的问题.提出了一种考虑多主体博弈的海上风电场接入系统规划模型,结合海上风电接入系统投资主体、运营模式多样的特点,兼顾多个参与主体的利益,通过优化接入系统的接入方式和投资运营合作模式,得到最优的海上风电接入系统规划方案.该方法可为多主体投资运营下海上风电场接入系统的科学灵活规划和有效运营管理提供参考.     

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。     

考虑风电场运行方式的风电支路导线选型建模

建立了风电场的随机模型,分析了风电场对配电线路电压和潮流的影响,定义了风电支路和风电平行支路并对其进行仿真,分析了风电场对其线路输送功率的影响,并建立了兼顾大电网和风电场送电容量的线路选型的数学模型,揭示了不同位置、不同容量的风电场接入电网线路选型的一般规律,用以解决风电场影响下的架空线路的选型和配置问题.算例分析结果验证了文中方法的有效性.     

考虑风电不确定性的主动配电网阻塞管理策略

随着需求侧灵活性资源和风电等分布式资源的快速发展,灵活性资源用电行为的随机性以及风电出力预测的误差,使配网系统潮流发生改变,增加配电网潮流阻塞风险。为了解决风电不确定性造成的配网阻塞问题,研究考虑风电不确定性的主动配电网阻塞管理策略。首先基于Copula函数抽样生成表征风电不确定性的典型出力场景,将不确定变量转化为确定性场景进行优化计算,进而考虑主动配电网元件的运行特性,建立主动配电网双层阻塞管理优化模型。上层模型中,负荷聚合商预测日前电价,基于收集的风电、微型燃气轮机出力信息以用户用电成本最低为目标制定用电需求计划,并上报至配电网系统运营商;下层模型中,配电网系统运营商以总社会利益最大为目标对日前电价进行迭代,以线路功率和节点电压安全为前提求解最优潮流,得到节点边际电价并发布至负荷聚合商,指导其调整日前用电计划;通过上下双层的迭代交互,实现阻塞管理和社会利益最优。最后,通过IEEE 33节点算例进行仿真验证。结果表明：所提阻塞管理策略能保证线路功率和节点电压满足安全约束,有效解决主动配电网的阻塞问题。     

含风电的电力系统动态频率分析

研究了风电接入某实际电力系统对系统动态频率产生的影响。通过建立直驱式永磁同步风电机组动态模型和含风电的实际电力系统模型,对含风电的电力系统动态频率进行了仿真分析。研究了风速扰动对系统动态频率的影响、风电渗透率上升对系统频率调节能力的影响以及风机脱网故障对系统动态频率的影响。在风机增加了基于虚拟惯性的频率控制系统,研究了具有调频系统的风电机组对系统动态频率的影响。研究结果表明大规模风电场的风速扰动将导致系统频率出现显著波动;随着系统风电渗透率的增加,系统的调频能力将明显下降;风电场在故障下的风机脱网事故将对系统动态频率造成严重影响。增加频率控制系统使风电机组具备了一定的调频能力,有效地抑制了扰动情况下的系统频率波动。     

基于特征聚类的光伏集群出力时空随机模拟方法

随着分布式光伏集群的建设和集群控制的需求,不仅需要单个光伏站点的信息,而且需要光伏集群内各站点的综合信息,亟须发展光伏集群出力时空的随机模拟模型.而光伏集群内各站点出力在时间和空间上的相关性,使得光伏集群出力特性的随机模拟模型的准确性不能保证.为此,文章提出了一种基于特征聚类的光伏集群出力时空随机模拟模型.该方法基于k-means特征聚类方法,考虑不同站点出力时空相关性特征,将光伏出力以天气类型划分为4类,并依此构建单站点出力的马尔可夫链的时序模型,利用不同站点间时空的相似性完成对光伏集群的数据模拟,为分布式光伏集群的建设和集群控制提供数据参考.基于河北电网部分实际光伏电站的仿真计算,验证了所提数据模拟方法的正确性和有效性.     

基于聚类分区的风电场无功电压优化控制策略

随着风电渗透率的不断增大,并网风电场的机端电压稳定面临巨大挑战。研究了风电场内部各节点的无功电压特性,提出一种基于机组有功出力聚类分区的无功电压优化控制策略：通过 自动电压控制系统获取风电场当前的电压指标与实际运行数据,计算出风电场的无功需求;以历史有功出力数据对场内机组进行模糊C聚类分区;利用改进的粒子群算法寻找最优无功分配方案,对每一区域进行无功电压控制。在MATLAB上进行仿真,与传统根据各机组无功容量进行分配的方案进行对比,仿真结果表明,所提控制策略能够有效改善风电场并网点电压控制性能,减小风电场内机组机端电压的波动。     

基于WRF模式的山西省风电功率短期预报系统

风电具有很大的随机性、间歇性和不可控性,大容量的风电接入电网将会对电力系统安全、稳定运行带来严峻的挑战,若能对风电场的风场进行短期预报,将是解决这一问题的有效途径。利用中尺度数值模式与风电功率统计预报模型,构建了山西省风电功率短期预报系统。通过模拟发现,预报的发电量与实际电量的一致性和相关性较好,可以满足风电场风电功率预报的服务要求。     

基于CQPSO算法的含风电场电力系统经济调度研究

为了克服风电场出力波动的不利影响,提高调度经济性,构建含常规火力发电燃料费用、风电预测误差备用费用以及风电弃风成本的多目标动态调度模型,并提出一种混沌量子粒子群算法对模型进行求解。标准测试函数的仿真结果表明本算法比对照算法具有较高的收敛精度和稳定性。对含风电场的IEEE30节点系统算例进行仿真实验,结果表明采用混沌量子粒子群算法对调度模型求解的调度费用最低。