基于弱鲁棒控制的风电降载调度模型

针对风电大规模并网对传统电网产生的冲击,比较了基准场景模型与传统的鲁棒优化模型。并基于总成本和恶化程度,提出了基于弱鲁棒控制的风电降载调度模型。利用备用约束以及功率约束等条件,调度传统电网和风电场的经济运行。对"IEEE30"节点进行仿真,分析得出:基于弱鲁棒控制的风电降载调度模型是最经济可控的。     

风电场协同参与的电力系统发电-备用鲁棒优化运行方法

随着风能等波动性新能源发电逐步成为主力电源,完全依靠常规电源来平衡风电出力的不确定性和波动性已难以保证系统的灵活安全运行。提出风电场协同参与发电–备用的鲁棒优化模型及方法以实现高比例新能源电力系统灵活运行。首先,考虑风电场尾流效应,建立了随风机并网状态变化的风电场出力可变不确定集合;基于风机及风场运行特点,提出了结合风机降载运行和快速并网的风电备用模型。进一步,建立了考虑网络约束的风电场与系统协同发电–备用两阶段鲁棒优化模型。然后,采用列约束生成(column constraint generation,C&CG)算法对模型进行求解,给出满足预测场景和不确定场景下系统运行约束的风电场和常规机组的发电–备用调度决策。通过对改进的IEEE RTS-24系统和西北电网的实例分析,证明了风电提供备用的经济可行性,验证了所提模型的有效性。     

考虑风电有功主动控制的两阶段系统备用双层优化模型

首先探讨了风机降载运行模式具备的有功调节与备用能力,并引入风电降载比定量描述风电备用持有水平。其次,提出了一种考虑风电有功降载运行的两阶段系统备用计划双层优化模型。上层模型的目标为事前阶段的系统运行计划成本最小;下层目标为实时阶段的计划偏差最小,通过引入风电降载比耦合关联上下层模型。进一步,引入KKT条件将双层模型转化成单层模型以求取最优解。最后,采用改进的IEEE 6机30节点算例验证所提出模型的有效性,结果表明风电渗透率较高的系统中,风电场有功降载运行能够降低传统机组的备用容量压力,减少风电场功率输出波动,提高风电接入系统的整体经济性。     

计及系统备用约束的风电场功率优化控制研究

具备一定的备用容量是电力系统安全稳定运行的基础,但风电场并网后会增加系统的备用容量压力,因此需对考虑系统备用约束的风电场功率优化控制进行研究.在对风电机组降载运行模式的有功调节与备用能力分析的基础上,在满足系统备用等相关安全约束的前提下,建立了考虑风电机组降载运行的风电场功率优化控制数学模型,并提出了改进的遗传粒子群融...     

计及风电备用容量与需求响应的多备用资源鲁棒优化

为缓解多重不确定性因素造成的系统运行与备用压力,提出了一种计及风电备用容量与需求侧响应的日前-日内两阶段多备用资源鲁棒优化模型。一方面,为充分发挥风电场与需求侧的备用容量,提高系统运行与备用的灵活性,分别对风电场备用与需求侧备用进行建模;另一方面,基于鲁棒优化模型对系统多种备用资源进行优化,保障电网在最恶劣运行工况下的安全可靠运行,提升了系统的鲁棒性。采用列和约束生成算法对两阶段鲁棒优化问题进行了求解。修改的IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,协同优化多种备用资源可以提升电力系统的运行灵活性,促进风电的消纳;同时,通过调节鲁棒模型中不确定性限值的大小,可以实现系统运行鲁棒性与经济性的平衡。     

考虑多重不确定性和备用互济的含风电互联电力系统分散协调调度方法

针对含风电互联电力系统优化运行问题,提出考虑风电预测误差、负荷预测误差,和发电机、联络线故障多重不确定性,支持联络线备用互济决策的安全约束分散协调调度模型和方法。首先综合考虑风速预测误差和风电机组强迫停运,得到风电场出力概率模型;然后通过改进机组停运容量概率表,在考虑机组故障的基础上得到进一步考虑风电和负荷不确定性的备用需求;最后建立考虑多重不确定性和备用互济的安全约束分散协调调度模型,采用随机–鲁棒的优化框架,实现多重不确定性因素在决策过程中的处理,设计双层目标级联分析算法实现对联络线功率和备用互济的分散协调调度。通过对2区78节点和2区236节点进行算例分析,验证所提模型的有效性和互联互备模式的经济性。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

基于弱鲁棒优化的含风电电力系统调度方法

受风速的间歇性和波动性影响,风电功率具有明显的不确定性,这对电力系统的调度运行提出了新的挑战。鲁棒优化作为一种新的处理不确定性的方法,近年来在含风电电力系统调度中得到了有效应用,但大部分鲁棒调度模型主要从构造不确定集合的角度来考虑解的可行性和保守度,并未考虑目标函数的恶化问题,而在实际应用中调度决策人员往往既关注调度解的鲁棒性,同时又关注目标函数的恶化程度,即希望付出适当的代价换取一定程度上的可行性。为此该文提出了基于弱鲁棒优化框架的含风电电力系统的调度模型。该调度模型选取风电场的预测功率作为基准场景,并在此基准场景目标函数恶化容忍度的基础上建立了弱鲁棒优化调度模型。最后文中采用含两风电场的10机系统验证该弱鲁棒优化调度模型的有效性。     

计及多类型需求响应的风电消纳随机优化调度模型

考虑需求响应并基于鲁棒随机优化理论,构建了含风电的电力系统发电调度优化模型。首先,引入价格型需求响应模型和激励型需求响应模型,设定并建立电动汽车、商业用户、工业用户和居民用户参与需求响应的模式及收益函数。然后,为解决风电出力不确定性问题,利用鲁棒随机优化理论,建立需求响应参与下的风电消纳鲁棒随机优化模型。最后,以IEEE 36节点10机系统接入650 MW风电场为算例进行分析,结果显示:鲁棒随机优化理论能够克服风电不确定性对系统调度的影响;激励型需求响应能够转移用户负荷分布,但削减负荷的能力不如价格型明显,价格型需求响应能够削减负荷峰时需求,但不能转移用户用电需求,同时引入2者提升系统风电消纳的效果最强;同时,需求响应能够激励不同用户参与系统备用服务,获得直观的经济效益,有利于调动用户侧参与发电侧调度优化。     

计及火电机组深度调峰成本的大规模风电并网鲁棒优化调度

规模风电并网背景下,电力系统加大火电机组的调峰深度,充分挖掘现有下调备用空间,将是应对风电出力不确定性的有效方式之一。文中考虑火电机组工作在深度调峰(DPR)方式下的附加煤耗损失和机组寿命损耗,提出了计及火电机组DPR成本的规模风电并网鲁棒优化调度模型。考虑风电出力不确定性,建立了包括基于风电出力预测场景的调度主问题和基于极端场景的调控子问题的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定度参数控制调度计划的保守性,最终优化出经济性最优的鲁棒日前调度方案。基于算例分析证明所述模型的合理性与有效性。     

储能型风电场一次调频容量优化与风电功率协调分配

考虑到风电场与储能多方面的成本,提出了一种基于分层架构的风电与储能协同参与一次调频的容量优化方法及相应的风电功率协调分配方法。在系统规划层,基于多时间尺度模型,分析了全年风电场的运行特性和一次调频备用需求,通过机会约束规划配置储能容量,并通过对单个预测时段调频成本的优化,确定风电备用的最优减载率与储能调频最优出力;在风电场控制层,通过分布式控制将风电场减载需求按比例分配至不同风速的机组,无需集中控制器便实现了功率的协调分配。算例仿真结果表明所提方法能够在提高储能型风电场调频经济性的同时,使全风速工况的风机参与备用功率的协调分配。     

考虑风速差异的风电场调频备用协调控制策略

由于风资源分布的差异性,风电场内不同机组的减载备用能力不同。在预留减载备用时,风电场应考虑不同机组的减载备用能力差异。针对该问题,构建了双馈风机的可用调频容量模型,在此基础上,提出了考虑风速差异的风电场调频备用协调控制策略。该策略根据不同风速机组的可用调频容量差异协调风电场的调频资源,在满足备用容量的同时充分利用转子动能,通常仅需控制部分风机,简化系统复杂性。在DIgSILENT/PowerFactory中搭建了系统仿真模型,仿真结果表明所提策略使风电场内不同风速的机组协调配合,改善系统的频率调节能力,缓解同步机调频压力。     

基于变参数减载控制的风电场一次调频策略

变速恒频风机通过电力电子设备实现并网,导致机组转速与系统频率不再有耦合关系,无法主动响应系统频率变化。针对风电大规模并网引发的系统调频安全问题,采用优先减载低风速机组的风电场预留备用策略,并结合桨距角控制,实现满足系统备用需求,同时最大限度地储存旋转动能;然后提出了变调频系数的虚拟惯量控制策略,给出了下垂系数的整定方法,以实现风机减载功率充分释放,为系统提供可靠的调频功率支持。在DIgSILENT中建立了系统仿真模型,结果表明：所提策略能够合理分配风机的减载功率,并有效利用备用容量参与系统调频,提升了风机的频率控制能力。     

利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。     

Reverse power management in a wind diesel system with a battery energy storage

The subject of this paper is to present the modeling of a Wind Diesel Hybrid System (WDHS) comprising a Diesel Generator (DG), a Wind Turbine Generator (WTG), the consumer Load, a Ni–Cd Battery based Energy Storage System (BESS) and a Distributed Control System (DCS). All the models of the previously mentioned components are presented and the performance of the WDHS is tested through simulation. Simulation results with graphs for frequency and voltage of the isolated power system, active powers generated/absorbed by the different elements and the battery voltage/current/state of charge are presented for negative load and wind speed steps. The negative load step reduces the load consumed power to a level less than the WTG produced power, so that to balance active powers a negative DG power is needed (DG reverse power). As the DG speed governor cannot control system frequency in a DG reserve power situation, it is shown how the DCS orders the BESS to load artificially the system until the DG power falls in a positive power interval. The negative wind step decreases the WTG produced power, returning the power system to a situation where the needed DG power returns to positive, so that the BESS is not needed to load the system.     

Output power leveling of wind turbine generator by pitch angle control using H∞ control

Effective utilization of renewable energies such as wind energy is expected instead of the fossil fuels. Wind energy is not constant and windmill output is proportional to the cube of wind speed, which causes fluctuating power of wind turbine generator (WTG). In order to reduce the fluctuating power of WTG, this paper presents an output power leveling technique of WTG by pitch angle control using H_∞ control, and the control input of WTG linear model is separated from the disturbance. The simulation results using actual detailed model for WTG show the effectiveness of the proposed method. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(4): 17–24, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience. wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20657     

考虑风力发电影响的配电网可靠性评估

风力发电机(wind power generation,WTG)凭借其发电灵活、环境友好等优势被越来越多地接入到配电网中,这给传统配电网的可靠性评估带来了一定影响。充分考虑风力间歇性、随机性的特点,提出了一种利用1a内的统计风速信息,根据WTG的功率特性曲线获得其输出功率,从而得到WTG的多状态模型的方法。在此基础上,采用改进最小割集算法对含WTG的配电网进行可靠性评估。以IEEE-RBTS 6母线系统为例,计算了WTG接入前后可靠性评估的各项指标,验证了WTG在改善电网可靠性方面的作用。     

基于改进转子转速和桨距角协调控制的变速风电机组一次调频策略

风电机组参与一次调频缓解了传统同步机组的调频压力,但其调频性能受功率跟踪方法的影响,不利于系统频率稳定。为此提出了基于改进转子转速和桨距角协调控制的一次调频策略,在全风速范围内预留调频所需功率裕度,在系统频率波动时能够提供快速且持久的有功支撑,实现对风电机组静调差系数的整定。对比分析不同减载控制策略下机组疲劳载荷和损伤等效载荷,结果表明所提策略可有效降低机组的疲劳载荷,延长使用寿命。最后,通过仿真验证了所提一次调频策略的有效性,频率改善效果优于传统一次调频控制,提高了风电场参与系统频率调节服务的一致性和可预测性。