基于时序仿真的风光容量配比分层优化算法EI北大核心CSCD

中国风能和太阳能产业发展迅猛,由于其规划和建设周期短,开发过程中与地区电源、电网规划脱节,导致"弃风"、"弃光"现象严重。该文综合考虑区域资源特性,提出基于时序仿真的风光容量配比分层优化算法。内层建立省级电网年度风电、光伏接纳能力优化模型,采用分支定界法优化系统全年运行方式,最大化提升电网的节能减排效益,使规划结果更加符合电力系统实际运行。外层以内层模型的电网节能减排效益作为适应度函数,建立风光配比优化模型。采用细菌觅食算法结合粒子群算法求解风光最佳配比,提高计算效率和求解精度。以某省级电网为例进行研究,计算结果验证了提出的模型合理、算法可行。该方法可为地区风电和光伏建设、实际电力系统调度以及政府相关政策的制定提供指导。     

基于时序生产模拟的新能源消纳能力分析

基于风电和光伏发电发展规划,建立新能源发电并网仿真模型和生产模拟仿真模型,构造仿真基础数据,分析新能源发电接入影响和新能源发电接纳能力。以某省级电网为例,基于历史运行数据,模拟并预测2020年规划的风电和光伏发电接入后全年消纳情况,包括风光发电量、限电量,常规电源的发电量和利用小时数等结果。并提出提高新能源消纳能力的措施和建议。     

基于时序仿真的新能源消纳能力分析及其低碳效益评估

从新能源消纳角度出发,对影响大规模新能源并网低碳效益的关键因素进行了理论分析,以新能源限电率作为衡量新能源并网的低碳效益评估指标。基于此,综合考虑风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、供热机组热电耦合特性、开机方式和电网输送能力等因素,建立了计及大规模风能和太阳能发电的年度时序生产模拟仿真模型。该模型是混合整数规划问题,采用分支界定法对其进行求解。以某省级电网为例,对影响电网低碳经济因素进行量化分析,计算结果验证了所提时序仿真模型的合理性及理论分析的正确性,对中国低碳经济要求下的网源规划及政府相关政策的制定具有重要指导意义。     

基于电网消纳能力的新能源发展策略研究

随着新能源大规模开发,新能源消纳问题逐渐突出。在保证太阳能及风电可靠并网发电、电网能够维持安全稳定运行的前提下,不同的网架强弱程度、不同的电源构成以及不同的负荷水平,电网消纳新能源发电的能力也将有所不同。为了综合协调电网电源资源,合理安排新能源的发展规模和建设时序,保障新能源发电的科学发展和有效利用,本文基于电网光伏风电消纳能力,并根据风电发电特性、光伏发电特性及风光互补特性,提出一种探索电网新能源消纳能力最大的方法,为后续新能源并网提出指导性意见,避免大量的弃风弃光现象发生。     

大型风光联合发电系统建模及故障特性研究

在风力发电和光伏发电理论研究的基础上,建立双馈变速风电机组和光伏发电单元的机电暂态模型,并采用组合建模的方法建立某大型并网风光联合发电系统模型,研究风光联合发电系统不同运行模式下的故障特性,分析风电、光伏发电各自的故障特性及发电系统整体的故障特性之间的关系,为风光联合发电系统并网研究提供了分析手段和技术储备。     

计及调峰能力的风光储联合系统优化调度

光伏、风电等可再生能源接入电网引起系统调峰资源紧张,并进一步限制了其并网容量,研究系统低谷负荷时段负调峰能力具有重要意义。文章分析了光伏发电及风电出力的时间互补性对系统调峰的影响,提出了综合考虑风、光机组并网引起系统调峰需求增大的2种场景,以负荷低谷时段负调峰能力极限为目标建立风光储联合系统优化调度模型。以华北某省实际电网为例,验证了模型的有效性。结果显示,综合考虑风光储的联合调度将显著缓解系统调峰紧张压力,促进新能源消纳。     

考虑常规机组调峰特性的新能源生产模拟系统

为应对规模化新能源接入电网面临的巨大挑战,通过对宁夏地区常规机组及新能源场站的深入研究,建立了常规电源的出力特性、调峰特性模型,并在考虑网架约束条件下,开发了适用于宁夏电网的新能源生产模拟系统,可用于量化评估新能源发电的接纳能力以及新能源规划的经济性。仿真结果验证了系统的有效性和先进性,可为新能源规划及调度运行部门提供技术支撑。     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

基于时序仿真的风电年度计划制定方法

国内风电发展迅猛,但"三北"地区电力系统调峰能力有限,造成风电"弃风"现象严重。现有风电年度计划方法只能将风电电量预测结果纳入年度计划,与风电运行受阻的实际情况偏差较大,年度计划难以执行。文中提出一种基于时序仿真的风电年度计划方法,综合考虑风电出力特性、负荷特性、机组调峰特性、电网送出能力等因素,逐时段优化全网含风电的电力平衡,建立了用于研究省级电网年度风电计划的优化模型。以某省级电网为例,对比分析了时序仿真法和典型日分析法的风电平衡能力及其节能减排效益,研究了不同开机方式对风电平衡能力的影响。结果表明,采用滚动3d优化风电平衡模型符合电网调度实际情况,计算速度快,且能够提高年度风电上网电量,为年度计划制定提供了参考。     

新能源场站调度管理优化分析

针对风电、光伏等新能源大规模接入电网加大发电侧不确定性的问题,根据风电、光伏发电原理和特点,利用风电、光伏出力预测系统及天气预报信息,优化新能源场站的设备计划检修、设备临时检修、事故处理调度管理工作流程。实例分析结果表明,新能源场站调度管理工作流程优化后,缩短了各种因素造成的新能源场站少发、停发电时间,增加了新能源场站的发电量,节能减排成效显著。     

风光储协同调度的多时间尺度决策方法

大规模可再生能源的接入给电网调度带来重大挑战,而电动汽车充电与风电、光伏发电等可再生能源之间潜在的协同性为电网更多的接纳可再生能源提供了一种可行途径。通过优化地区电网电动汽车充电站的充电计划,在满足电动汽车能源需求的前提下,能够平滑电网等效负荷波动、减轻火电机组调峰压力,进一步提高消纳可再生能源的能力。且日前计划、滚动计划、实时调度的多时间尺度协同调度决策模型的建立,能够逐级消减风电、光伏等可再生能源预测误差的影响,进一步改善等效负荷的负荷特性。最后给出了以某地区电网的实际数据为基础的应用实例,证明模型的有效性。     

风光发电科学发展的关键在于统筹协调

大量化石能源消费和碳排放,是大气污染、气候变化的主要原因。加快发展可再生能源,减少对化石能源的依赖,构建清洁、低碳、高效的能源体系,是解决人类面临的环境污染、气候变化,及实现能源可持续发展的重要举措。近年来,中国大力发展可再生能源,水电有序开发,风光发电“跨越式”发展,规模居世界首位。与此同时,由于统筹协调力度不够,风光发电暴露出发展不合理、利用不充分等问题。以风光发电科学发展为主题,在分析发展效益和影响的基础上,从战略、规划、管理、技术等多个方面,提出合理的发展思路和政策建议,为全面促进行业高质量发展提供参考。     

上海地区发展电动汽车的综合效益分析

随着环境与能源问题日益严峻,发展电动汽车成为国家关注的焦点问题之一。为了引导电动汽车在上海电网区域的发展,建立了电动汽车的节能减排模型,并在此基础上分析了未来3个阶段上海区域内电动汽车的节能减排效益。同时,电动汽车储能作为电网的可调度资源,不同的调度方式会给电网带来不同的影响,以2015年上海的典型日负荷为例,针对不同类型的电动汽车进行了分析。结果表明,电动汽车的合理调度可以平滑负荷曲线,减小峰谷差,提高电网运行可靠性、经济性,还可以有效的节约不可再生能源,并减少温室气体CO₂的排放,具有良好的环境效益。     

Assessment of Optimal Power Generation Mix Considering Extensive Variable Renewable Energy and Nationwide Power Interchange through Tie Lines

This paper evaluates the optimal power generation mix considering massive deployment of variable renewable energy and regional power interchange. Japan has initiated the feed‐in‐tariff (FIT) and expected the significant introduction of PV and wind power for energy self‐sufficiency and climate change. However, wind power resources in Japan are concentrated mainly in Hokkaido and the Tohoku region, which are remote from electricity‐consuming areas such as Tokyo, and facilitating the considerable deployment of wind power requires the establishment of inter‐regional power transmission lines. Against these backgrounds, we develop an optimal power generation mix model including regional electricity exchange as a large‐scale linear programming model with 10 million variables and 30 million constraints. The calculation results show that regional grid expansion encourages wind power installation in the Hokkaido and Tohoku regions for power supply to the Tokyo area, where PV power and stationary batteries are alternatively replaced. Grid expansion too promotes the shift of PV installation to the Kyushu and Shikoku regions, which have longer sunshine duration, and interchangeably mitigates PV deployment in other regions through the transport of PV power from those two regions.     

用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

针对可再生能源(大型风电场和光伏电站)电站侧蓄电池储能电站(BESS)平抑随机输出功率渡动的功能定位,建立了基于钠硫电池的储能电站动态性能分析与评价模型.根据电网对可再生能源功率输出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了BESS动态充放电控制策略和2种运行优化目标,建立了不同的评价指标,以便从各种角度对BESS的动态效...     

计及源网荷交互影响的区域电网热稳安全供电区间计算方法

新能源和负荷的不确定性与输电通道的潮流转移存在交互影响,区域电网供电能力呈现出强不确定性的特点。提出一种计及源网荷交互影响的区域电网热稳安全供电区间计算模型及其求解方法。采用安全供电区间来描述区域电网供电能力的分布范围,考虑新能源和负荷的不确定性,建立区域电网热稳安全供电区间的线性化模型。在输电通道安全运行约束中考虑可中断负荷参与调控的影响,挖掘区域电网的供电能力。实际电网的算例结果表明,不同源荷分布下的供电能力分布在一个较宽的范围,可中断负荷的分布和容量均对供电能力影响较大,验证了所提模型的正确性。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

协调大规模风电汇聚外送的储能配置优化规划

可再生能源富集中心与负荷中心分布上的不均衡,以及风电出力的反调峰特性,导致网络潮流对可再生能源高渗透率地区的大规模风电汇聚外送的约束日益凸显。结合风电汇集区及外送通道的布局特征,计及配置储能前后外送电通道利用率提升的影响,以储能系统配置净收益最大化为目标,建立协调大规模风电汇聚外送的电网侧储能优化配置混合整数线性规划模型,优化决策电网侧储能的选址定容及运行策略。算例分析表明,协调风电汇集区和外送通道空间分布优化规划电网侧储能,可提升外送通道的利用率,促进可再生能源消纳。     

并网光伏电站的一次调频特性分析

太阳能作为一种可再生、无污染的能源,具有较好的发展前景。当大规模光伏电站接入孤立电网时,将导致系统惯性降低,调频能力不足,威胁到电网的安全运行。针对此,文中改变光伏电站的功率控制方式,设定了光伏电站的减载水平和功频静态特性,使光伏电站参与系统的一次调频。通过在PSCAD/EMTDC软件中仿真分析,表明光伏电站在所提控制策略下实现了一次调频的功能,分担了常规电厂的一次调频压力,减小了系统频率的变化量,提高了系统的频率稳定性,验证了所提方法的有效性。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。