风电波动对电网的影响及衡量指标

大规模风电并网在给人们提供清洁能源的同时,也给电网带来了一系列的不良影响。随机波动性是其根本原因。本文先总结了风电并网对电网造成的影响,重点说明了有功平衡问题及相应的“弃风”,然后探讨了可能的解决之道,最后从电网的角度出发,分析了不同时间尺度下,风电波动性的衡量指标。以期能够为减轻风电波动对电网的影响提供参考。     

风电机组有功功率集散优化控制系统研究

研究了一种风电机组有功功率集散优化控制策略,并基于此提出一套风电机组有功功率集散优化控制系统开发方案,该系统架设于风电场自动发电控制（automatic generation control,AGC）系统以及风电机组机群能量管理系统（energy management system,EMS）之间,不改变AGC系统与EMS的原有架构,并且可综合考虑风机机群上网电价差异、设备稳定性、发电能力及寿命等因素,以利用上网电价较高、稳定性较好的发电设备为目的,从而实现风电机组有功功率的集散优化控制。     

灰狼算法在风电水电协同运行中的应用

风电随机波动给电网的功率平衡带来了困难,因此出现了弃风问题。为了减少风电功率波动对电力系统功率平衡的影响,可以实行风电水电协同运行。充分利用水电的调节能力和风电的能量,用水电厂来平抑风电场输出功率的波动,通过控制水电机组实现风电水电协同运行,使风水协同系统按照计划输出功率。为了实现风电水电协同运行和提高风水协同输出的平稳性,采用灰狼算法优化水轮机PID控制,使水电可以稳定地跟踪风电的变化,使风电与水电出力按照计划输出。仿真结果验证了控制方法的有效性。     

双馈变速抽蓄机组参与平抑风电功率波动研究

由于风电功率存在间歇性、波动性,大规模风电并网给电网安全稳定运行带来了挑战。为此,提出了基于双馈变速抽蓄机组的风电功率波动平抑控制策略。首先,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,建立了双馈变速抽蓄机组发电、抽水状态下的仿真模型,验证其快速功率控制能力。其次,基于低通滤波原理,结合风电预测功率,建立双馈变速抽蓄机组在发电、抽水2种工况下参与平抑风电功率波动的控制模型。最后,通过仿真算例进行验证,结果表明：双馈变速抽蓄机组具有快速功率响应特性;在发电和抽水2种工况下,均可有效平抑风电功率波动,减小常规机组调节压力,改善地区电网稳定性。     

电动汽车参与风电场输出功率波动平抑方法研究

由于风电固有的随机性与间歇性,使得风电场输出功率往往具有较大的波动。然而考虑到储能装置的昂贵成本,单独为风电场配置储能装置不利于其经济运行。为此,文中针对考虑电动汽车参与的风电场输出功率波动平抑方法进行了研究。根据国家标准中风电“有功功率变化”的要求,通过爬坡率概念来描述风电场输出功率变化率。采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,建立风电机组和电动汽车协调控制的双层优化模型：上层模型决策者是风电场,以风电场售电收益最大化为目标函数;下层模型决策者是电动汽车车主,以电动汽车电费支出成本最小化为目标函数。通过线性规划对偶定理和Karush-KuhnTucker（KKT）最优性条件将此鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。最后,通过仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

大规模风电接入电网面临的问题及建议

规模化开发已经成为风电开发的主要模式,但电网发展及资源分配并未及时跟上,造成风电发展受到极大的制约,风电行业面临弃风限电的巨大挑战。本文对针对目前我国大规模风电接入电网面临的问题,深入分析了限电弃风问题的原因,最后提出了解决限电弃风问题的建议和措施。     

潮流分析和鸟群优化在风水协同运行中的应用

风力发电的随机性导致弃风。考虑在实际发电约束以及电网络约束条件下,运用水电的调峰调频特性,最大化平抑风电出力的波动性,使风电出力与水电出力之和按照计划输出,将风电处理成可供电力系统实施调度计划的稳定发电节点。为了提高风水协同发电总输出功率平稳性,提出了基于鸟群算法的风水协同运行控制方法。在控制系统寻优前进行系统潮流计算,在保证系统潮流安全条件下,有效地控制水轮机组出力,快速追踪期望输出功率。算例验证了上述方法的有效性,并且分析了高弃风惩罚和高功率波动惩罚对风电水电协同运行的影响。     

CEEMD双层分解和Granger因果变量选择风电功率预测

针对风电功率时间序列具有高度随机波动性而无法精准预测的问题,提出一种基于完备集成经验模态分解（CEEMD）、Granger因果关系检验和长短时记忆网络的新型混合预测方法用于预测风电功率。首先,为研究风电功率和风速的隐性相关性,通过CEEMD算法对风电功率和风速时间序列分别进行序列分解,实现双层分解。其次,通过Granger因果关系方法对各风速分量与各风电功率分量进行因果关系检验,分析风电功率分量与各风速分量间的相关性,以此实现各风电功率分量的输入变量选择。最后,采用长短时记忆网络对各风电功率分量进行预测,并集成得到最终的风电功率预测结果。通过风电厂的实际数据进行了试验,并与多个应用广泛的经典模型进行对比,结果表明该方法的预测精度取得了大幅度提高,能够对风电功率实现精准预测。     

对于风电预测数学模型的研究

风电厂发电功率的调整对于电力系统稳定运行具有十分重要的意义。而如何对风电场的发电功率进行尽可能准确地预测,是急需解决的问题。本文通过对多种预测模型进行研究,以较好地实现风电功率的短期预测。     

风氢互补发电系统构建初探

为了解决风力发电输出功率的不平稳性和电压的波动性,以解决并网的瓶颈问题,提出风氢互补发电系统,将风力发电输出"波谷"对应的可控出力作为风电场能保证恒定输出的功率,"波峰"至"波谷"之间对应的不可控的出力,采用"波峰"制氢进行"削峰"、"波谷"氢气发电进行"填谷"的方式进行平衡。并以如东风电场为例进行了实例分析与计算,结果证明采用该风氢互补系统基本能保证发电输出平衡,是解决风电并网有效可行的途径。     

考虑储能寿命和参与调频服务的风储联合运行优化策略

储能系统与风电场联合运行,不但可跟踪风电场计划出力,还可参与电网的辅助服务。以风储联合运行的总收益最大为目标,考虑储能系统跟踪风电计划出力与参与电网二次调频服务,建立风储联合运行的优化模型。该模型重点考虑了计及不同荷电状态下的储能寿命损耗和储能参与调频时向上调频电量与向下调频电量的平衡。基于实际风电场运行数据设计算例并进行仿真分析,结果表明,考虑储能寿命损耗和储能调频电量水平,不仅可以合理衡量储能参与各项服务所带来的收益,还可以充分发挥储能的作用并提高风储联合的收益。     

考虑风电消纳的源-荷协同优化调度策略

为提升风电消纳比例,提出一种基于遗传算法的源-荷协同调度策略。旨在通过负荷侧需求响应与源侧发电机组共同参与电网优化调度,缓解由于风电反调峰特性导致的大规模弃风问题。在电力用户自愿参与电网调度的基础上,分析激励型需求响应参与电网调度对风电消纳的影响机理,以系统总成本最低为目标建立源-荷协同优化调度模型,在保证系统安全、可靠的前提下,采用遗传算法对模型进行求解。利用Matlab对算例进行仿真计算,与仅考虑源侧优化的调度策略相比,风电消纳比例提高了27.56%,总调度成本降低了4 798元,验证了所提策略对于提升风电消纳的有效性。     

含不同机组风电场低电压穿越能力仿真研究

在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立双馈风力发电场及恒速恒频风力发电场交流并网仿真模型,通过交流系统三相短路故障仿真,研究对比2种不同风力发电机组的低电压穿越能力。仿真得出恒速恒频风力发电机组避免飞车的极限切除时间,故障持续时间小于极限切除时间便可维持恒速恒频风力发电机组的稳定不脱网运行。通过在不同点设置短路故障对比得出,故障点距离风电场电气距离越远,风电场低电压穿越能力越强。     

风电场接入系统设计研究

广东大规模风力发电场的建设已经日益兴起,风电事业正逐步向产业化、规模化迈进,目前省内风电场多采用就近接入的原则.本文结合实际工程,对风电场接入系统方案进行较为系统性地论证,从技术、经济、风电场短路容量比等方面进行比较,最终推荐风电场接入系统的较优方案,力求为今后风电场接入系统设计提供参考.     

风电出力时序特性及其对省级电网的影响

随着风电的快速发展,大规模风电接入给省级电网调度运行带来一系列问题。首先,对风电出力的重要特性指标及其对电网运行的具体影响进行阐述分析;其次,为了更好地量化计算风电出力不同时序特性对电网的影响,建立一套从多角度反映风电时序特性对电网调度运行影响的特征指标,然后根据多个风电场群的真实出力数据,分别从不同时空尺度分析风电出力时间序列的分布特性、波动性及相关性;最后,基于某省级电网数据及其并网风电出力数据,研究分析风电时序特性对电网调频、调峰等影响,为省级电网风电优化调度提供参考。     

Bottlenecks and Countermeasures of High-Penetration Renewable Energy Development in China

China has become the world’s largest producer and consumer of energy, and ranks first in its wind and solar power installation capacity. However, serious wind and solar curtailment in China has significantly hindered the development and utilization of renewable energy. To address problems in the consumption of renewable energy, this paper analyzes four key factors affecting the capacity of power generated from renewable energy sources: power balance, power regulation performance, transmission capacity, and load level. Focusing on these bottlenecks, we propose seven solutions: centralized and distributed development of renewable energy, improving the peak-load regulation flexibility of thermal power, increasing the proportion of gas turbines and pumped-hydropower storage, construction of transmission channels and a flexible smart grid developing demand response and virtual power plants, adopting new energy active support and energy storage, and establishing appropriate policies and market mechanisms. The Chinese Government and energy authorities have issued a series of policies and measures, and in the past three years, China has had remarkable achievements in the adoption of renewable energy. The rate of idle wind capacity decreased from 17% in 2016 to 7% in 2018, and that of solar decreased from 10% in 2016 to 3% in 2018.     

Perspectives of China’s Wind Energy Development

Wind energy is a kind of clean renewable energy, which is also relatively mature in technology, with large-scale development conditions and prospect for the commercialization. Wind energy’s development and utilization is an important measure to increase energy supply, adjust energy structure, ensure energy security, protect the ecological environment, reduce greenhouse gas emission and build a harmonious society. Wind energy is a kind of clean renewable energy, which is also relatively mature in technology, with large-scale development conditions and prospect for the commercialization. The development of wind energy is a systematic project, involving policy, law, technology, economy, society, environment, education and other aspects. The relationship among all the aspects should be well treated and coordinated. This paper has discussed the following relationships which should be well coordinated: relationship between wind resources and wind energy development, relationship between the wind turbine generator system and the components, relationship between wind energy technology and wind energy industry, relationship between off-grid wind power and grid-connected wind power, relationship between wind farm and the power grid, relationship between onshore wind power and offshore wind power, relationship between wind energy and other energies, relationship between technology introduction and self-innovation, relationship among foreign-funded, joint ventured and domestic-funded enterprises and relationship between the government guidance and the market regulation, as well as giving out some suggestions.