风电集群接入系统规划的混合整数线性模型

作为大规模风电集中并网的首要环节,风电集群接入系统研究方面缺乏有效可靠的规划方法。在风电集群并网输电工程各项费用建模的基础上,以规划的整体经济性最优为目标,综合考虑各风电场年出力特性及工程规划实际情况,结合等效重构、栅格地图、分段线性化等方法,提出了风电集群接入系统规划的混合整数线性规划模型。该模型能够对实际大型风电基地工程中风电集群的划分、并网输电工程的容量配置、汇集升压站的优化选址和风电场公共连接点的选取等方面的决策进行综合协调优化配置,获取整体经济效益最优的方案。为增强模型的实用性,提出了汇集升压站局部选址优化方法,使得在提升模型精度的同时,缩短模型求解的时间。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

大规模风电接入的输电网规划研究述评

首先论述了风电大规模接入对输电规划的影响,然后从评估指标和评估体系、大型风电场出力建模、风电带来的不确定性、政策管理及市场因素等方面评述了大规模风电接入下输电网规划方向的研究成果,最后讨论了输电网规划需要关注的问题,并对未来的研究给出了一些建议。     

考虑大规模风电接入的电力规划研究

由于风电出力的不确定性、反调峰性和风电场选址的限制等问题,大规模风电并网后要求电力系统留有更多的备用电源和调峰电源,且电网结构薄弱远距离输送能力有限,使得多数风电场出力无法被消纳,对系统的稳定运行、电源规划和电网规划等方面造成了很大的负面影响,阻碍了风电的规模化应用。分析了大规模风电接入对系统可靠性、系统备用以及运营成本等带来的挑战,从电力规划角度回顾和评述了国内外风电接入系统在电源规划、电网规划以及电源电网协调规划等领域的研究进展和研究现状,明确了该领域的研究重点和研究方向。     

大规模风电接入的输电系统价值规划方法

介绍了华东大规模风电接入的背景,提出了大规模风电接入的输电系统价值规划方法。研究了输电系统的全寿命周期成本和财务效益,在此基础上建立了以收益最大为目标的价值规划模型,同时考虑规划的成本和效益,并且分析了大规模风电接入的环保效益。算例分析结果验证了价值规划模型的有效性,对实际电网规划具有指导意义,大规模风电接入带来的较高的环保效益符合国家可持续发展的战略需求。     

基于可靠性均衡优化的含风电电网协调规划

集群开发、远距离外送的规模化风电开发对电力系统规划提出了新的挑战,串序开展电源和电网规划往往将新能源接入的矛盾积压到电网规划阶段,使得电网规划方案难以求解甚至得不到合理方案。为此,从可靠性均衡的角度,提出一种利用虚拟机组进行源网协调规划的方法。该方法针对风电大规模接入后的电网规划,在规划电网的同时对电源规划方案进行反馈及微调,以经济性最优为目标,均衡优化源、网可靠性,确定电源及电网的可靠性优化值,从而得到与电源协调优化的电网规划方案。该方法可以有效减少电网建设投资及电力系统整体投资,并校验电源、电网规划中可靠性均衡的协调性。通过原型系统和测试系统的仿真及分析,验证了所提方法的有效性。     

汇集站和集群中心站分级协调的风场群接入系统优化规划

风电消纳难题的根源在于风电与电网规划的不协调,单个风电场的接入系统各自依据其边界条件设计,叠加得到风电场集群的区域接入电网往往难以达到最优效果,甚至是不可行方案。该文提出风电场集群的接入系统协调规划模型,以经济性最优为目标,对接入系统进行汇集站及集群中心站两级综合协调优化。模型考虑风电送出受阻电量的损失、风电送出电量的效益、风电场集群内部升压变电站选址、各个风电场接入线路容量以及风电场集群分组等因素,并利用遗传算法对上述综合协调模型双层分解后进行优化求解,最后通过算例验证了模型和方法的有效性。     

对大型风电场接入电网并网方式的思考

随着大型风电场开发建设、接入电网,结合当前大型风电场接入电网后运行存在的问题,对大型风电场接入电网并网方式进行了分析和讨论,就并网方式进行了研究,从风机运行特点、风电场并网后对电网的影响、电网故障后对风电场的影响等方面展开了讨论。通过对比分析交流输电方式与柔性轻型直流输电方式的优缺点,电网系统的稳定性及输电的可靠性以及故障时对风机的影响,提出了大型风电场接入电网方式的相关建议,为大力发展风电清洁能源,大型风电场的并网安全稳定运行,减小系统影响提供借鉴,同时也为风电接入系统设计提供参考。     

基于汇聚效应的风电集群接入与区域电网协调规划研究

风电消纳困难的重要原因之一是由于风电集群接入规划与接入区域电网的不协调。一方面,风电接入容量、接入方式与主网网架及常规电源布置、运行方式互相耦合,影响整体经济性与风电消纳效果;另一方面,风电集群接入后整体功率波动特性较单风电场出现变化,对规划产生影响。文章考虑机组启停机状态运行约束,以投资成本、运行成本、弃风成本及失负荷成本之和最小为目标,并通过模拟不同规模风电场群汇聚过程,将“风电场群零出力概率”与“汇聚容量”之间的关联关系作为约束,建立风电集群接入与区域电网协调规划混合整数模型,实现尽量接纳风电和保证系统安全性前提下整体规划方案的最优,最后通过算例分析验证了所提出模型和方法的有效性。     

考虑风电场接入的电网连锁故障运行风险评估

随着智能电网的兴起,大规模新能源的并网增加了系统的不确定性。为了研究风电接入对电网大停电的影响,从连锁故障的角度出发,结合输电线路和保护的运行可靠性模型,根据风电出力变化和系统当前运行状况,提出了连锁故障搜索模式,并基于效用理论提出连锁故障运行风险评估方法及相关指标。以IEEE-RTS 79系统为算例,分析不同的并网方案下风险指标的差异,评估风电渗透率、风电接入方式以及风电随机性对输电网连锁故障的影响,研究结果可为风电接入条件下的电网规划运行及防御大停电提供科学的理论依据和参考价值。     

考虑功率预测偏差和出力调节不确定性的风电集群功率分配策略

当因输电通道限制需对风电集群进行限电时,应考虑各风电场功率预测和调节能力的差异。考虑功率预测偏差和调节能力不确定性,构建机会约束规划和机会约束目标规划相结合的风电集群日前功率调度模型,并采用采样排序的方法将不确定变量转化为确定性变量对模型进行求解。对华北某地区风电集群进行案例分析,结果表明,在满足风电场间期望调度电量比例要求的基础上,相较于传统模型,所提模型能有效降低弃风率和系统负荷不平衡时的缺额电量。     

大型风电场单独输电方式研究

针对风电场规划和运行的风电场接入系统问题,通过对大型风电场接入系统方式的深入研究,提出单独输电方式,并对该输电方式的输电能力、无功配置等方面进行较全面地阐述,以某地区大型风电基地接入系统为例,分析了影响大型风电场接入系统的主要因素,对大型风电接入系统研究中可能遇到的问题提出建议.     

基于Copula相关性理论的集群风电并网建模方法

大规模风电集群并网问题逐渐成为风电领域的研究热点。为了研究中长期陆上、海上风电大规模接入对电网的影响,定量分析风电场输出功率的不确定性,以及风电场输出功率之间的相关性,采用Copula相关性理论以及蒙特卡洛模拟的方法建立了一种大规模风电集群并网模型。最后基于十三五规划的上海崇明三岛风场的电网网架结构对所提方法进行了算例分析。仿真结果表明,方法具有较强的实用性和可操作性,对于大规模集群风电场并网的规划和分析提供较好的参考价值。     

基于随机分层分布式模型预测控制的风电集群频率控制规划方法

大规模风电集群功率输出不确定性对接入电网频率造成不利影响,为了使风电集群与传统电源协调配合共同参与系统调频,提出一种基于随机分层分布式模型预测控制(stochastic-hierarchical-distributedmodelpredictivecontrol,S-H-DMPC)的风电集群频率控制机会约束目标滚动规划方法(chance constrained goal rolling programming,CCGRP)。首先,建立考虑功率波动相关性的风电集群功率预测误差模型;其次,提出考虑风电集群功率预测误差随机向量的双层机会约束目标滚动规划方法,上层规划侧重电网拓扑结构及全区系统经济性,下层规划侧重平均系统频率增广模型(average system frequency augmented model,ASFAM)及分区运行安全性;最后,提出基于蒙特卡罗随机模拟的模型求解方法,该方法采用仿射变换算法,通过对风电集群功率预测误差随机向量进行抽样实现机会约束条件的处理。仿真算例表明,所提控制方法能有效提高风电集群参与系统调频的准确性,证明了方法的可行性与鲁棒性。     

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出.文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法.首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平.其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型.上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题.然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解.最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求.     

适应我国大规模风电接入的合理电网结构构建原则的思考

为适应我国风电的快速、大规模发展,从风电合理消纳、提高电网安全性角度,开展大规模风电接入电网的合理电网结构原则研究。首次提出综合考虑风电并网的各项影响因素,将风电基地进行分类;并在此基础上,提出适应各类风电基地接入的合理输电方案及送、受端电网结构构建原则;并以我国规划开发的多个千万千瓦级大型风电基地为实例进行分析。     

风–光可再生能源场站群分层分区并网规划方法

在碳达峰、碳中和目标的驱动下，风电、光伏等新能源发电快速发展，大规模、集群化和分层分区并网是重要的发展方向。针对新能源大规模并网造成的电力系统潮流波动和电压偏移等问题，提出一种风–光新能源场站群分层分区并网规划方法。考虑电网拓扑结构和输电线路阻抗，基于图论对电网进行分区，构建包含电压偏移、潮流波动和经济运行指标在内的新能源接入电网多指标评估体系，以弃风弃光量最小为目标建立新能源分层分区并网规划模型。采用交流潮流二阶锥近似方法对模型进行简化，求解各项评估指标，结合TOPSIS综合评价法对所有可行方案进行评估，确定最优接入方案。最后，以IEEE 39节点系统为基础算例，验证了所提规划方法的有效性和实用性。     

考虑风电扩建不确定性的电网规划方案概率化评价指标及方法

风电项目建设地点和启动时间受自然、人为因素影响,存在较大不确定性,对电网规划产生重要影响。针对风电扩建的不确定性提出了电网规划方案概率化评价指标与方法。分析了风电扩建不确定性,然后提出电网扩建概率、电网扩建成本期望、规划方案对风电建设适应性等指标,并提出了基于电网扩展双层随机规划模型的概率化适应性评价方法。算例验证了所提指标及方法的有效性。     

基于调峰能力为约束的阿勒泰地区风电接纳能力研究

随着风电接入电网的规模不断增加,在某些时段风电给电网调峰带来负面影响,接纳的风电能力必须在电网调峰承受范围以内.结合风电场输出功率集群效应,通过对常规电源调峰能力分析并求取尖峰和低谷时刻网供电力,建立了以调峰能力为约束下低谷时刻风电接纳容量的计算方法.基于上述方法,参照阿勒泰地区电源规划,对2015年阿勒泰地区电网风电接纳容量进行计算,为阿勒泰地区风电接纳问题和输电规划奠定基础.     

发输电系统鲁棒优化规划研究综述与展望

随着电力系统不确定性增加,应用发输电系统鲁棒优化规划研究抵御不确定性极端场景已成为重要研究方法。首先从是否计及不确定因素概率分布特征角度,将鲁棒优化分为经典鲁棒优化和分布鲁棒优化,梳理了这2类鲁棒优化的数学模型和不确定集合特征。然后将现有的发输电系统经典鲁棒优化和分布鲁棒优化研究分为考虑节点注入功率不确定性、电源容量增长及成本不确定性、输电网络状态不确定性3个方面,提炼了发输电系统鲁棒优化规划的研究框架和局限性。最后展望了发输电系统鲁棒优化规划值得深入研究的问题,为发输电系统鲁棒优化规划后续研究提供思路和方向。     

哈密地区大规模风电接人系统方案分析

结合哈密地区“十二五”电网发展规划和哈密风区大型风电场的规划,提出哈密地区3个风区风电开发汇集方案和风电接入系统方案,并通过电压分析、无功补偿分析和短路电流分析说明提出的风电接入方案的合理性,为今后哈密地区风电开发建设提供参考依据。