电力市场中发电容量充裕性评估方法及保障机制

随着电力市场化改革的推进和可再生能源占比的提高,如何评估并保障系统发电容量充裕性成为确保电力可靠供应的重要问题。文中提出一种可以定量计算每台发电机组充裕容量和系统发电容量充裕度的方法,从而评估机组可靠性价值和系统发电容量充裕性水平。基于发电容量充裕性评估方法和边际成本定价原理,设计一种发电容量充裕性保障机制。容量电价根据年度峰值负荷期间运行的边际机组的投资成本确定,充分考虑机组实际发电能力及系统实际需求来核定补偿容量,从而帮助发电企业在计划投资回收期内回收固定成本,保障系统发电容量充裕性。算例仿真验证了所设计的机制的有效性和适应性。     

2005年南方电网可靠性充裕度评估

对南方电网2005年规划方案进行了可靠性充裕度评估,评估的目标系统元件数量达到1437个.指出多重发电机元件故障是2005年南方电网经常出现的问题,应保证足够多的事故备用及负荷备用容量,计算了系统可靠性指标和节点可靠性指标,找到了系统的可靠性薄弱环节,通过计算联网各方的分区可靠性指标得知广东电网的可靠性水平是最差的,有必要增加广东电网的机组事故备用容量.     

满足充裕性指标的电力系统可接纳风电容量评估

立足于风电功率的统计特性,提出一种计及充裕性指标的系统接纳风电能力的评估方法.该方法基于历史的运行数据进行统计,通过模拟计算不同风电容量、储能容量下系统的调峰不足概率、调峰不足期望、发电不足概率以及发电不足期望4种充裕性指标,评估满足给定充裕性水平下的系统可接纳风电的容量.此外,提出一种含风、储系统的综合净负荷以及调峰需求的实用计算方法,基于双线性插值理论,建立了充裕性水平、可接纳风电容量、储能容量的函数关系,为风电容量、储能容量的规划设计提供了参考依据.最后,以实际电网接纳风电能力评估为例,对比了不含储能、含不同储能容量等多种情景下的风电接纳能力,对所提方法进行了分析和说明.     

综合资源规划下发电容量充裕度的优化设计方法

分析了电力市场中影响发电容量充裕度的因素,将区域外购电和需求侧响应作为备用容量资源,用于协调可用发电容量,并据此定义发电容量充裕度,给出了一种发电容量充裕度评估方法,用以量化评估系统充裕度,从而达到监控及保证发电容量充裕性的目的.并通过算例验证了所提方法的有效性,为电力系统规划、运营以及监管提供参考.     

基于序贯蒙特卡罗仿真的发输电系统充裕度评估算法

可靠性评估可为电力系统的规划及运行提供决策依据,使供电能够经济连续并保证电能质量.通过对充裕度算法和蒙特卡罗仿真研究,建立了基于序贯蒙特卡罗模拟法的发输电系统充裕度评估模型.同时建立了主要元件故障模型,并且应用深度优先搜索算法进行网络拓扑分析,考虑了南于潮流计算方法局限性导致潮流不收敛或线路潮流过大情况的处理.通过编制相应程序以lEEE-RBTS和IEEE-RTS79为例计算了可靠性指标,验证了该算法和模型的正确性及可行性,为电网的规划设计及其安全运行提供了有价值的参考依据.     

计及输电线路约束的华东电网备用容量可靠性评估

电力系统必须具有一定的备用容量来满足非计划的负荷需求,由于输电线路的约束、备用容量的数量及分布是否合理,关系到系统运行的安全性和经济性。通过建立计及输电线路约束的电力系统备用容量模型,采用蒙特卡罗重要抽样法对系统备用容量进行短期可靠性评估,给出相应的可靠性概率指标,并针对华东电网的实际运行数据进行分析,为华东电网备用容量管理办法的制定提供参考和依据。     

计及可中断负荷的旋转备用容量机会约束规划模型

针对电力系统备用容量的获取如何兼顾系统运行的可靠性和经济性的问题,将可中断负荷作为一种备用资源参与发电侧备用市场竞争,引入机会约束规划方法确定系统所需的备用容量。在计及发电机组强迫停运和负荷预测误差等不确定性因素的影响下,以最小化旋转备用容量的购买成本为目标,构造了可中断负荷参与旋转备用容量优化的数学模型,并采用基于蒙特卡罗随机模拟的遗传算法求解模型。对所提出的模型进行仿真,验证了利用该模型的有效性。     

基于光伏有功备用的电网预防-紧急协调控制方法

高比例光伏接入电网降低了电力系统的有功备用容量,导致电网的紧急控制能力不足.令光伏发电系统主动参与电网紧急控制是缓解该问题的途径之一.本文提出了基于光伏有功备用的电网预防-紧急协调控制思想,综合考虑电力系统运行风险、光伏有功备用成本、紧急控制成本,构建了电网预防-紧急控制协调控制指标,并建立了基于光伏有功备用的预防-紧急协调控制优化模型,通过引入协调因子优化故障发生前后的控制力度,在故障发生前通过光伏发电系统出力削减运行留出有功备用容量,在故障发生后利用光伏的有功备用和必要的切机/切负荷手段对故障进行紧急控制.基于改进IEEE39节点的仿真结果证明了所提优化模型的有效性.     

发电容量充裕性的混合优化

在发电容量充裕性的研究中,需求侧管理及需求侧备用市场通常是与发电侧备用市场孤立的.为改进发电容量充裕性控制,在低电价可中断负荷和高赔偿可中断负荷协调控制的基础上,将实施分时电价作为预防控制,将调用发电侧备用容量、中断需求侧低电价与高赔偿可中断负荷容量作为事故后控制.基于其不同的技术特性和经济特性,提出协调模型和优化算法,定量研究预防、事故后控制及其协调控制的效果.仿真验证了风险协调对备用服务的显著改善.     

发输电一体化检修计划安全评估与辅助决策方法

检修计划编制过程中需要对设定检修方式下的系统运行状态进行安全评估,而目前检修计划编制缺乏必要的安全分析手段,过度依赖经验,难以适应大电网运行控制需要。提出基于母线负荷供应充裕度和等效发电容量损失指标的检修计划评估与安全辅助方法。利用网络拓扑灵敏度分析技术计算满足静态安全约束的母线负荷供应充裕度和等效发电容量损失,并根据该指标评估检修计划的安全性。该方法已在某区域电网检修计划优化管理系统中得到应用,结果表明该方法能够为计划编制人员提供指导性意见。     

基于时序和随机风速模型的含风电场发电系统充裕性评估

建立基于蒙特卡洛模拟(MCS)的含风电场发电系统可靠性评估模型,包含时序和随机风速模型的建立及序贯和非序贯蒙特卡洛模型的建立,并把该模型应用到RBTS测试系统中。由不同风速模型和不同MCS方法构成4种组合可靠性评估模型,本文分析4种组合模型的系统缺电概率LOLP、缺供电时间期望LOLE、期望缺供电量EENS、可靠性指标,并确定时序和随机风速模型及序贯和非序贯MCS方法对系统充裕性的影响,同时分析了风电场装机容量、系统峰值负荷等因素对系统充裕性指标的影响。     

基于TPLAN的中国南方电网可靠性与经济性评估

南方电网是我国目前唯一投入运行的超高压、远距离、交直流并列输电的大型区域电网,其可靠性与经济性分析具有重要意义。首先探讨了交直流并联系统可靠性评估的特殊性及研究进展,并对发输电系统可靠性评估软件TPLAN的特点、方法和功能进行了简要介绍。利用该软件对南方电网进行了可靠性与经济性评估。通过计算系统整体可靠性指标,得出南方电网停电影响的严重级别为2级。通过计算各省区及主要负荷点的可靠性指标,得出广东省电网的可靠性水平最低,是整个南方电网的薄弱环节。引入用户停电损失函数的概念,对南方电网进行了经济性评估,计算出全网及各省的经济性指标。此外,还研究了系统可靠性评估结果对元件可靠性参数的灵敏度问题。上述分析所得结论对于今后南方电网及全国电网的规划、运行都有较高的工程意义和参考价值。     

电网规划运行数据库与集成管理平台的设计与实现

电网规划设计和运行管理中,需要使用电源规划、负荷预测、网络拓扑、电气参数等各类信息。目前这些数据存在统计口径不一致,信息不完备等问题。为此,提出了一种电网规划运行数据库与集成管理平台设计方案。该方案基于C/S软件架构,采用Oracle数据库进行数据存储,并以数据完备、减少冗余为原则进行了数据库的详细设计,涵盖了电网规划和运行管理所需的各类信息。在完成数据库设计的基础上,开发了集成管理平台,该平台主要提供了数据管理与维护功能以及电力系统元件模型自定义和电网运行方式管理功能。该设计方案已在南方电网得以实现,并作为后续各类高级应用的数据支撑和集成管理平台。     

国内外备用容量评估方法比较

以华东电网为例,对比了当前国内外3种典型发电系统备用容量的评估方法,指出华东电网现行的确定性方法的不足。应用解析法和蒙特卡罗模拟法分别评估了2003年华东电网现有的备用水平,分析了各自的评估结果,指出容量不足是主要问题。讨论了在计算可靠性指标时需要考虑的因素并提出了一些建议。     

南方电网促进可再生能源消纳的实践及发展展望

近年来,南方电网通过实施西电东送战略、建设可再生能源远距离送电通道、构建“市场+计划”的西电东送机制等措施,大力促进可再生能源消纳。2016年南方五省区非化石能源电量占比达50.7%,较全国平均水平高22.3个百分点。未来,南方区域的能源发展将呈现清洁化、分散化和多能融合的特征和趋势。“十三五”期间,南方电网公司将继续大力支持可再生能源发展,提高能源资源开发利用效率。到2020年,南方五省区可再生能源发电装机预计达到1.74亿kW左右,其中水电1.29亿kW、风电2800万kW、光伏发电1300万kW、生物质发电400万kW。     

电网运行RTDS分析的可行性及方式探讨

南方电网仿真实验室作为中国南方电网有限责任公司的重点实验室,拥有国际上最先进和最大规模的实时数字仿真装置(RTDS)资源,如何发挥资源优势,更好地为南方电网交直流并联运行系统提供仿真分析,一直倍受关注。鉴此,对RTDS应用于南方电网运行分析的可行性及方式进行探讨,指出RTDS具有与实际控制保护装置闭环连接进行试验的独特优势,但由于仿真规模有限,需要进行电网等值处理,电网仿真分析的时效性及适应性受限。在此基础上,提出了RTDS为南方电网运行分析提供支持的工作设想。     

南方区域复杂交直流互联电网系统运行特性与 安全稳定控制

南方电网交直流互联、远距离、大容量、超高压输电,通过多回交流线路与周边地区及国家互联互通,运行特性复杂。本文结合近年来南方区域电力系统运行实践,对复杂交直流互联电网运行特性进行深入探讨,揭示了当前南方区域电网运行的主要安全风险,包括:单一原因引发共模故障风险突出,一、二次设备拒动在交直流紧密耦合场景下稳定问题突出;频率、功角稳定问题严重影响主网安全。在总结梳理稳定控制措施的基础上,提出了构建基于广域信息的电力系统安全稳定防线,以提升未来南方区域电网安全稳定控制水平。     

含特高压直流的多馈入直流电网RTDS建模

为探索在实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)下的多馈入直流电网建模方法,搭建了以2012年丰大方式BPA软件等值数据为基础、含±800 kV特高压直流的南方电网等值系统模型。介绍了实验仿真平台的硬件配置及功能,给出了RTDS系统模型搭建的基本步骤及电力系统元件模型的选择原则。利用单机无穷大系统短路实验得到发电机的动态响应曲线,比对检验了各台发电机控制系统模型的正确性。在此基础上,通过与BPA稳态运行时各状态量比较以及典型的交流故障和直流故障的仿真结果比较,验证了所建电网模型的有效性和正确性。最后,详细分析了RTDS与BPA仿真结果存在偏差的原因,并比较了两者在仿真计算中的优劣性。     

基于风速时间周期特征的风电并网系统风险评估方法

目前的风电并网系统风险评估方法多采用风速的概率分布模型,评估的是系统全年的风险指标,不能反映风速和系统风险的时变特征。提出了风速的时间周期特征,并将其描述为风速长期、平缓的月变化趋势和短期、快速的日波动特征两部分的叠加。用时间周期拟合函数表示风速的月变化趋势,用服从特定概率分布的随机变量表示风速的日波动特征,通过对多年风速样本进行曲线拟合来建立风速的时间周期特征模型。根据该模型模拟得到的时变风速建立风电场出力模型,采用蒙特卡洛模拟方法计算风电并网系统中长期风险指标,反映了系统风险的时变特征。以IEEE-RTS79系统及某风电场实际风速为例,验证了所提方法的有效性。评估结果可为电力系统规划、中长期调度和月发电计划制定等提供重要参考。