风电场可靠性建模

考虑风速和风向的随机变化、风电机组的功率特性、不同风电场之间风速的相关性以及风电机组停运模型、风电场尾流效应和气温的影响,建立了风电场可靠性模型及尾流效应模型。仿真结果验证了所提模型的有效性。该模型为进一步研究含风电场的电力系统可靠性评估、风电场容量可信度以及其他风电场并网问题打下了基础。     

基于等可靠性准则的风电场容量可信度评估方法

风电容量可信度是衡量风力发电对电力系统可靠性贡献的重要指标。建立风速、风电机组和风电场出力模型,并考虑尾流效应,将风电场处理为等效的多状态发电机组。基于发电系统可靠性指标定义了风电场的容量可信度,采用截弦法计算得到风电场的容量可信度。以加入风电场后的IEEE RTS-96系统作为算例进行评估,通过风电渗透率、系统备用、常规机组强迫停运率等因素对风电场容量可信度的影响分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

风电场发电容量可信度研究

风力发电对电力系统发电可靠性具有一定贡献，如何衡量风电场的发电容量可信度是电力系统规划和评估风电场所必须解决的关键问题之一。文中建立了基于蒙特卡罗仿真的风电发电容量可信度的评估框架。风力模型、风机模型以及风电场模型构成了该体系的基础，其优点在于可以考虑不同风电场之间的内在关联特性。在此基础上利用可靠性指标，以风电场可替代的常规发电机组容量与风电场额定容量的比值作为定义考察了风电场的发电容量可信度，提出了多风电场系统风电容量可信度的计算方法。可靠性标准算例的仿真计算结果证明了所提出的评估体系的正确性和实用性。     

风电并网对南方电网可靠性的影响评估

在同时考虑发电机组和输电线路可靠性的前提下,引入了等效无风电场景,利用蒙特卡洛法来评估风电并网后对系统可靠性的影响,并基于此场景提出在可靠性意义下风电备用需求的计算方法,来量化风电间歇性对系统可靠性的影响。同时随着南方电网风电渗透率逐步增加,需要对风电在规划中的容量效益以及对系统容量充裕度的贡献进行评估,来减小电力供需预测产生的偏差,避免投资浪费,并为今后电力市场改革中容量市场的建立提供数据参考和支持。以上述可靠性评估模型为基础,基于序列运算对南方电网风电可信容量和容量可信度进行评估,并以南方电网实际系统为例,研究风电出力特性、渗透率和风区相关性等对容量可信度的影响。     

考虑尾流效应的风电场可靠性模型研究

考虑风电场的风况条件及风机排布阵列、风机强迫停运率、风电机组之间的尾流效应和风电机组输出功率特性曲线,建立了风电基地发电可靠性模型.据此,对东北地区某一风电场的风速和有功出力进行了仿真研究,结果表明,风电场可靠性评估考虑尾流效应,有利于进一步准确研究风电场可靠性模型的应用以及风电场对电力系统可靠性的影响.     

计及风电的电力系统检修备用容量评估及应用

系统的检修备用容量定义为满足系统机组检修而需要设置的容量。为评估风电出力的不确定性以及机组检修需求不确定性对系统检修备用容量评估带来的影响,建立了考虑机组检修需求不确定性和风电场风速相关性的检修备用容量评估模型,同时提出了风电接入后的检修备用容量不足概率这个检修备用容量充裕度指标来评估系统需要设置的检修备用容量。在检修备用容量评估应用方面,提出了包含机组检修需求和风电波动性信息的机组检修概率的概念,对机组的强迫停运率进行修正以用于电力系统随机生产模拟、发电系统、发输电系统充裕度评估以及风险评估等。算例中分析了风电场的相关性和风电装机容量对检修备用容量的影响,得到结论:风电场相关系数越大,系统所需检修备用容量越大;风电装机容量越大,系统所需检修备用容量越小。     

含风电场的互联发电系统可靠性评估

为得到更准确的风速序列,建立了小时级的时序风速概率分布模型,并根据该模型进行抽样获得时序风速序列。考虑风电机组的功率输出特性、尾流效应等因素,建立了风电场可靠性模型。采用分区的方法,结合增加了由25台风电机组组成的风电场的IEEE-RTS 24节点算例,利用时序蒙特卡洛模拟法对含风电场的互联发电系统进行可靠性评估。所提模型考虑了风速和负荷的时序相关性以及风电机组的功率输出特性、尾流效应等影响风电场出力的因素,使风电场接入系统后的可靠性评估更为客观、准确。     

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析

风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。     

考虑风速变化特性的风电容量可信度评估方法

随着风力发电在电网中穿透水平的提高,风力发电的容量可信度评估问题逐渐成为电网规划中关注的新热点。为描述风电出力与电网负荷的相关性,以规划阶段风电场可获得的数据为基础,基于半不变量法建立了考虑风速变化特性的风电出力模型;提出了基于拉丁超立方采样(Latinhypercube sampling,LHS)的风力发电容量可信度评估方法,通过对IEEE-RTS79系统进行评估验证了该方法的正确性和有效性,并分析了风电出力与电网负荷的相关性对容量可信度的影响。评估结果可作为风力发电参与电力平衡的重要依据。     

考虑风电并网的发电充裕度评估方法的比较

介绍了解析法、状态抽样法、状态持续时间抽样法3种可靠性评估方法的原理;提出了解析法和状态抽样法中考虑风电机组随机停运时的风电场建模方法,并与状态持续时间抽样法中的相应建模方法进行了比较;分别采用3种方法对风电接入前后RBTS和IEEE RTS79系统的发电充裕度指标进行了计算。算例分析表明,在风电机组独立停运的假设下,风电机组的强迫停运率对系统发电充裕度的影响较小;3种发电评估方法评估结果接近,其中状态持续时间抽样法具有便于计入风电机组强迫停运率、风电接入后系统的评估时间不会显著增加等特点,更适合进行风电并网后的大规模电力系统的可靠性评估。     

基于蒙特卡罗方法的风电场有功出力的概率性评估

风电具有随机性和间歇性的特点,常规确定性方法已无法准确评估风电场有功出力情况。为了解决此问题,引入概率性方法对风电场出力进行评估。考虑运行、停运和降额状态,建立了风电机组的多状态故障模型。在此基础上,考虑风速的随机性、风电场尾流效应建立了风电场的可靠性模型。基于此模型,应用蒙特卡罗方法给出了风电场有功出力概率评估的方法和流程。在Matlab中编写了相关程序,并对风电场的有功出力进行了概率评估,分析了不同可靠性参数和模型参数对评估结果的影响,从中可以看出风速模型中形状参数和尺度参数对评估结果影响较大。     

计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估

在含电池储能设备风电场功率时序模型的基础上,建立了含功率型和能量型电池储能设备的风电场可靠性时序评估模型.使用 RBTS 发电系统作为算例,分析了2类电池设备在不同储能策略下对风电系统可靠性改善的程度,并进一步分析了储能设备自身的运行参数对风电系统可靠性影响.算例结果表明:在具有同样设备容量的情况下,3种储能策略对可靠性的改善不尽相同;在同一储能策略下,能量型电池储能设备对系统的可靠性改善更佳;同时,设备运行参数变化对系统可靠性指标也有一定的影响     

计及用户行为的需求响应对分布式发电系统充裕度的影响

需求响应(DR)是未来新能源电力系统中的重要可控资源。随着可再生分布式电源渗透率的提高,DR资源在保证区域能源系统或分布式发电系统可靠性方面将发挥越来越重要的作用。文中首先基于改进后悔度匹配机制构建了考虑用户行为选择的DR动态时序模型,进而提出了基于序贯蒙特卡洛方法的DR资源对分布式发电系统发电充裕度的影响评估流程。通过算例仿真,分析了DR资源对于分布式发电系统发电充裕度的影响,定量说明了用户原始负荷特性以及行为选择都是影响DR可靠性效益的重要因素。     

基于改进Lissaman模型风电场内增设小风机的可行性分析

提出在已建成的风电场中,通过科学合理地优化布置增设小风机,使风电场的整体发电效益最大。在风电场现有风机已并网运行的基础上,分析在场内间隔中增设小风机的技术可行性。研究复杂地形下风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响,建立计及遮挡尾流效应的改进Lissaman模型,构建风速与不同塔筒高度的风机出力之间的关系。该模型具有通用性,可给出任意风电场内增设小风机的优化方案。算例仿真分析结果表明,通过合理规划布置场内小风机,能够有效增加风电场的整体发电效益。     

含风电场的发输电系统可靠性评估

基于序贯蒙特卡罗仿真方法,建立含风电场的发输电系统充裕度评估模型。计及输电线路故障和输电线路有功限制,建立考虑风向、尾流效应以及地形因素影响的风电场内各台机组捕获风速计算模型,并提出了新的关于风电场接入系统的可靠性指标。利用Matlab7编写了相应程序,对引入该模型的IEEE-RTS79系统进行可靠性评估。通过对比不同的接入方案,充分评估大规模风电场对发输电系统可靠性的影响。     

考虑先进绝热压缩空气储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估

风电的随机性会使得电力系统受到影响,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术具有大容量、低成本、高效率的特性,可作为平衡风力发电随机性的储能系统。为此,首先,考虑风力发电的随机性与AA-CAES电站的运行特性,构建AA-CAES电站运行与风力发电系统发电功率模型,采用蒙特卡洛仿真法对风力发电机的运行情况进行仿真;然后,将用户作为市场元素,计算可中断供电负荷的赔偿费用,并以系统综合成本与断电赔偿费用之和的总费用最小为目标,采用动态规划法优化AA-CAES电站的压缩/膨胀功率,建立含AACAES的风力发电系统的成本/可靠性评估模型;最后,通过仿真验证所提规划方法并分析AA-CAES电站容量对系统经济性及供电可靠性产生的影响。结果表明,当系统容量规模增加时,存在一个最优容量配置使得系统的总费用最低。     

计及风机故障相关性的发输电组合系统可靠性评估

随着风电场规模的不断扩大,风电并网对系统可靠性的影响越来越明显。基于非序贯蒙特卡罗模拟法建立了含风电场的发输电系统可靠性评估模型,该模型考虑了风速的随机性和同一风电场内风电机组停运事件的相关性。建立了计及风电上网量的多目标优化切负荷模型,并应用于风电场接入后系统可靠性评估。以IEEE RTS-79系统为例验证了算法和模型的有效性,并分析了风电场接入后系统可靠性的影响因素。