用于缓解电网调峰压力的储能系统规划方法综述

随着风电、光伏渗透率逐渐增大,风电、光伏给电网运行带来了诸多挑战,其中调峰问题尤为突出。在能源互联网的推动下,利用储能系统缓解电网调峰压力正受到越来越多的关注。首先总结了适用于电网调峰的大容量储能技术的研究现状,随后以储能系统接入电网方式为切入点,分别对集中式与分布式接入方式的储能系统规划方法进行研究和归纳,然后评述了规划模型的求解算法。最后,探讨了未来待研究的关键科学问题。     

基于Nataf变换含相关性的扩展准蒙特卡洛随机潮流方法

随机潮流分析中,准蒙特卡洛方法在同样规模下不仅计算效率高于基于拉丁超立方的方法,且具有更好的扩展性质。因此提出一种基于Nataf变换的扩展准蒙特卡洛方法(NEQMC)并应用于概率潮流计算中。该方法利用Nataf变换重构输入变量的概率分布,而扩展技术可在随机潮流未收敛时保留已知的潮流计算结果,基于奇异值分解的相关系数控制技术不仅可保持扩展前后样本的相关性,且使得该方法也适用于相关系数矩阵非正定的情况。与基于Nataf变换的简单随机抽样、扩展拉丁超立方方法在IEEE 30和IEEE 118节点系统的比较分析证明了所提方法的高效性和准确性,仿真结果表明:相比于拉丁超立方和简单随机抽样,NEQMC的输出变量准确度更高,特别是标准差的准确度得到大幅改进,获得相同准确度的计算复杂度大大减小。     

计及电压与无功功率的直流潮流算法

直流潮流算法在电力系统中应用广泛,但目前的直流潮流算法大多无法准确计算节点电压幅值和支路无功潮流。因此,文中基于经典直流潮流算法,考虑无功功率方程,提出了一种计及电压与无功功率的直流潮流算法,可在保留直流潮流算法线性与快速性的前提下,实现节点电压幅值与无功潮流的近似求解。对IEEE 118节点系统、Polish 3012节点系统和国内实际大系统的仿真验证表明,所提出的改进直流潮算法能够精确、快速地求解系统中的节点电压幅值与无功潮流。     

基于非参数核密度估计的扩展准蒙特卡洛随机潮流方法

扩展蒙特卡洛方法将随机潮流的误差转化为可控量,并可在样本数增加时保留已知的潮流计算结果。基于扩展拉丁超立方抽样的方法效率比简单随机抽样高,但仍存在两方面的问题:第一,扩展拉丁超立方抽样无法保证序列的差异性,这成为计算效率提高的瓶颈;第二,当输出变量偏离正态分布时,扩展拉丁超立方抽样方法缺乏性能良好的收敛判据。针对以上两个问题,采用基于Sobol序列的扩展准蒙特卡洛方法进行随机潮流计算,并提出基于非参数核密度估计方法的收敛判据。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果表明,所述方法比扩展拉丁超立方抽样方法更加方便、准确,同时效率更高、收敛更快;而基于非参数核密度估计的收敛判据直观、适应性强,对变量的概率分布没有附加条件,可准确指导扩展随机潮流的收敛。     

考虑电压稳定裕度约束的点估计随机最优无功调度方法

传统无功优化方法通常采用确定型的模型,但新能源大量接入以后,节点注入功率并不确定,针对其随机性,提出一种考虑电压稳定裕度约束的随机无功优化方法,使用基于点估计的随机潮流方法将机会约束转换为确定型约束,并采用带共轭梯度算子的改进遗传算法对优化问题进行求解。数值计算的结果表明该方法可以降低电压的越限风险。相比于确定型方法,使用该方法后网损优化结果略有增加,但同时电压稳定裕度得到了较大的提升。     

基于曲面二次标准型逼近的最近电压稳定临界点求取方法

针对切平面不能准确描述电压稳定极限曲面极限点邻域性质的缺陷,文中提出一种考虑负荷增长方向不确定性的基于曲面二次标准型逼近的两层规划模型,求解最近电压稳定临界点。该方法首先计算初始化负荷增长方向上的电压稳定临界点,并利用Weingarten映射获得该点处极限曲面的主曲率,进而获得极限曲面的二次标准型逼近,最后采用基于信赖域思想的二次规划法迭代搜索最近的电压稳定临界点。所提模型可同时考虑鞍节点分岔和极限诱导分岔两种临界点。对多个IEEE系统及中国东部某实际大区域电网等系统的分析证明了该方法的有效性。分析表明,所提方法具有收敛速度快、鲁棒性好,全局寻优能力强的优点,可快速确定电力系统的电压薄弱区域,并可直接用于大系统分析。     

基于逐次优化遗传算法的无功规划

利用网损对节点补偿容量的灵敏度进行无功补偿位置选址,以灵敏度平均值为标准选取补偿节点,在该选址结果的基础上提出了一种用于电力系统无功规划问题的改进逐次优化遗传算法,该方法利用逐次优化的思想,对传统遗传算法的寻优方式进行了改进,有效降低了解空间的维度,在保证算法效率的同时使得寻优的效果得到较大的改善。将算法应用于IEEE30节点系统和IEEE118节点系统,计算结果表明算法可以较好地改善寻优特性。     

基于储能技术提高风电机组低电压穿越能力的分析和展望

常用提高低电压穿越能力的技术中,存在控制策略法算法较复杂而且不够可靠,Crowbar电路法电阻选取要求高、控制易失效、不能提供无功支持等问题。首先对国内外低电压穿越技术标准进行了概述,分析了当前主要低电压穿越技术研究情况;然后对储能技术的特点及其在低电压穿越技术研究中的拓扑结构、特性等进行了探讨;最后对基于储能技术的低电压穿越技术应用前景进行了分析和展望。     

基于最近电压稳定临界点的发电机无功备用优化方法

目前发电机的无功备用优化方法均基于固定的负荷增长方式,而当考虑负荷、新能源出力预测误差之后,这种优化方法无法有效评估最危险负荷增长方式下的无功备用水平。针对这一问题,文中提出基于最近电压稳定临界点的发电机无功备用优化非线性二层规划模型,上层问题在给定基态节点注入功率的情况下,将求取最近电压稳定临界点及对应的最危险负荷增长方式化为极限曲面二次近似和连续潮流校正的两层迭代格式,而下层模型则求解该最危险负荷增长方式下的无功备用问题,并将修正的基态节点注入功率返回上层模型。为证明该模型的有效性,首先在若干假设的前提下证明了最优解的存在性和充分必要条件,进一步分析表明所提方法可考虑节点负荷增长方式的不确定性,有效提升最危险负荷增长方式下系统的无功备用水平,提高系统的电压稳定裕度,保障系统的安全运行。     

随机最优潮流及其应用的研究综述

随着电网运行环境的改变尤其是大规模新能源的直接并网,节点注入功率的随机性日益明显,这给电力系统调度与运行工作提出了新的挑战。随机最优潮流计及各种随机因素对电力系统的影响,是解决该问题的有力工具。对随机最优潮流的模型进行系统梳理,剖析各类模型的建立方式及应用范围;分类阐述随机最优潮流问题的5种主要解法,并分析各种解法的优劣;总结随机最优潮流在大规模新能源并网中的应用,并探讨后续亟待解决的问题,以期为新环境下电力系统的随机分析实用化技术提供科学依据。