风电波动成本分摊方法

由于不同风电场出力之间可能存在平滑效应,含多风电场系统总风电波动成本并不等于各风电场单独并网波动成本之和,这给总风电波动成本在各风电场之间的合理分摊带来困难。提出基于波形相似性理论的风电波动成本分摊方法。在“同一系统中,所有参与并网发电的风电场运营商都应承担跟踪负荷波动的任务”的前提下,对各风电场出力进行等电量顺负荷等效变换,并以等效变换曲线作为风电波动成本分摊系数计算的基准;用波形相似性方法度量风电场实际出力曲线和等效出力曲线的波动整体性差异,兼顾风电场装机容量的影响,确定各风电场因未能有效跟踪负荷波动而应承担的风电波动成本份额。算例结果验证了所提方法的有效性。     

海上风场出力变化对电力系统电压影响

针对沿海大规模风电场集中接入负荷中心电压偏高和波动过大问题,笔者以电力系统仿真软件PSD-BPA为平台,在现有陆地风电场基础上建立了考虑集电海缆的海上风电场几种模型,分析了集中模型、陆地风电模型、陆地及海上风电模型下风电出力波动对沿海某局部电网静态电压的影响,并以陆地及海上风电模型为例,提出了风机和SVC协调控制策略.分析结果表明,海上风场近区电压水平整体偏高,电压波动受风电影响较大,风机和SVC协调控制策略能较好地解决海上风场近区存在的电压问题。     

风电出力变化对系统调频的影响

随着大规模风电的并网,需要研究风电出力波动和系统调频速度的关系,探讨大规模风电并网对系统调频的冲击。通过对张家口地区单个和多个风电场的调度EMS数据进行统计分析,验证了风电出力变化率呈正态分布,随着所统计风电场容量的增加风电出力变化率降低的特性,并得到了风电场出力变化率的数值范围,结合甘肃电网的系统调频速度数据,对风电接入率、风电出力变化率和系统调频速度的关系进行定性计算分析,得出了系统调频速度并非限制风电大规模接入制约因素的结论。     

基于DCC-GARCH的海上风电场出力空间相关性分析及预测

多座海上风电场出力之间存在一定的空间相关性,构建合适的风电出力相关性模型有助于提高风电出力的预测精度。针对空间相关性具有时变特性以及难以描述和衡量,提出基于动态条件相关广义自回归条件异方差（DCC-GARCH）模型的海上风电场出力相关性模型。利用多维正态分布和DCC-GARCH模型拟合多风电场的皮尔森相关系数,求解随时间变化的风电场出力空间相关系数,在准确表征空间相关性大小的同时体现空间相关性的时序变化特征。基于DCC-GARCH模型建立多座风电场出力动态空间相关性短期预测模型。基于江苏省盐城市海上风电场数据进行算例分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

海上风电出力特性及其消纳问题探讨

中国海上风电将迎来快速发展,研究其出力特性对海上风电消纳具有重要意义。文中利用实际数据分析与运行模拟相结合的方式,将海上风电的出力特性与陆上风电进行了对比研究。为了对比风电场出力的分布特性,提出了风电场出力分布特征指数的新指标。根据历史出力分析了近岸风电场的随机特性与波动特性;结合测风数据与中长期规划,利用风电场运行模...     

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。     

基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略

风电出力波动给电力系统调度带来额外负担从而产生波动成本。因为平滑效应,合作并网可降低各风电场的总波动成本,由此又产生波动成本分摊的问题。提出一种基于改进Shapley值的风电波动成本分摊策略。首先,用等电量–顺负荷法获得风电场等效曲线,并以此设计出波形相似度指标来表现风电跟踪负荷变化的程度,衡量各风电场出力波动给电网带来的影响;其次,用Shapley值法对集群波动成本进行初步分摊;最后,提出一个结合负荷跟踪程度与发电量影响的波动成本分摊系数来改进Shapley值法的分摊结果。算例结果表明改进的分摊策略综合考量各因素的影响,分摊结果更公平合理。     

基于经验Copula函数的多风电场出力动态场景生成方法及其在机组组合中的应用

随着大规模风电接入电网,风电功率的随机性与波动性以及多风电场出力的相关性使得电力系统的运行与调度面临着新的挑战。引入经验Copula函数表征多风电场联合出力分布;对风电的波动性进行建模,利用ksdensity函数拟合风电功率波动量,通过逆变换抽样的方法生成符合风电随机性和波动性的场景集合;生成基于经验Copula函数的多风电场出力动态场景,并将其应用于含多风电场的电力系统随机机组组合问题的求解。算例结果验证了所提风电波动性建模方法的有效性与动态场景生成方法的可行性,同时提高了含多风电场电力系统运行的经济性。     

基于模糊聚类的含风电场发电系统可靠性分析

风电出力的随机性和间歇性使得风电在接入发电系统时会对发电系统可靠性造成影响。考虑到风电出力与负荷之间存在一定的相关性,提出了一种基于模糊聚类的风电场多状态可靠性模型。模型根据风电场出力与负荷数据的分布情况,使用两维模糊聚类对数据进行状态划分,并计算各状态之间的转移概率,最后通过序贯蒙特卡罗模拟对含风电场发电系统进行可靠性评估。算例分析结果表明,所建模型能够很好地模拟出风电场出力和负荷的分时序列,且可靠性分析结果准确有效。     

储能电站与海上风电场联合运行控制策略研究

储能电站及其优化控制方法对海上风电场的安全经济运行具有重要意义.结合锂电池储能系统,提出一种 储能电站与海上风电场联合运行的优化控制方法.首先阐述储能系统结构及其对海上风电功率波动的调节作用,并基 于锂电池的等效电路模型,利用开路电压法估算锂电池的荷电状态.通过建立计及海上风电功率波动的储能系统出力 目标函数,提出储能系统与海上风电场联合运行的优化控制方法.算例结果表明储能系统对海上风电功率波动具有良 好的调节作用.     

广东电网风电出力特性分析及其经济性评价

风电出力特性的研究对于低碳经济发展大背景下含规模风电接入的电力系统规划运行至关重要。基于风电场群的分区分片划分和多风电场运行模拟技术,定量分析了广东规模风电的出力特性和容量效益。研究表明,规模风电接入将增大系统调峰需求,需要在电网规划建设和风电配套政策制订方面引起足够重视。从系统运行成本、煤耗、污染物排放等多个角度进行的经济性评价显示,尽管规模风电接入对常规机组替代作用相对有限,但对于广东节能减排与低碳发展具有重要意义。     

基于时空自回归移动平均模型的风电出力序列模拟

多风电场出力序列间的时空耦合相关性对风电并网下的电力系统运行具有重要影响。时空自回归移动平均(ST-ARMA)模型以较为简洁的形式对多维序列时空耦合相关性进行统计建模。针对多风电场出力时空序列的模拟问题,首先从时空序列的角度对风电场实测功率数据进行了统计分析,着重探讨了多风电场出力的时空耦合相关性。在此基础上,采用空间关系矩阵对风电场位置进行描述,并将其嵌入ST-ARMA模型的自回归过程建立多风电场出力序列的时空耦合相关性模型。该模型有效地模拟了实测风电场出力序列的时间相关性、空间相关性以及二者之间的耦合特性,可用于产生大量与实际风电出力统计特性相同的模拟数据,为风电并网下的电力系统运行与规划研究提供数据基础。     

风速空间相关性和最优风电分配

风电场分布的地域多元化能够平滑风电波动。提出基于copula函数和均值－方差模型研究分布在不同位置风电场风速空间相关性和最优风电分配。利用极大似然法选取合适的copula函数描述风速间的相关关系,计算出风速间基于copula的秩相关系数,并借助最小二乘法拟合秩相关系数和风电场距离的关系。构造适合风电场的均值－方差模型优化风电的分配,其中风场的容量因子表示收益,风电前后时刻出力变化的标准差表示风险,线性相关系数用秩相关系数代替。以荷兰40个风场为例,结果表明,Gumbel copula 和 t copula函数较好地拟合了风场间风速的相关关系,并且,随着距离每增加100 km,秩相关系数下降0.1;通过求解均值－方差模型,得到各风场风电最优组合,相对于单个风场,风电波动下降程度最大达到70%,海上风场在降低风电波动中作用较大,在此模型指导下,可以选择最优风电分配策略,降低风电波动给系统带来的风险和成本。     

考虑多风电场出力相关性的风电容量可信度评估方法

风电容量可信度是衡量风力发电对电力系统可靠性贡献的重要指标,准确快速地计算风电场可信容量是含风电系统规划的基础。处于同一风区空间位置临近风电场出力具有相关性,采用Copula函数描述空间相邻风电场之间的出力相关关系,构建多风电场出力的联合概率分布模型。在此基础上提出出力相关的多风电场容量可信度评估方法,并采用截弦法计算得到风电场的容量可信度。以加入风电的IEEE RTS-96系统为例,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑多风电场功率相关性的概率潮流联合分布计算

随着大规模风电接入电网,风电的随机性为电网运行带来了更多的不确定因素,严重威胁系统的静态安全。提出一种考虑多风电场功率相关性的概率潮流联合分布计算方法,可用于评估多个风电场风电出力对系统静态安全的影响。首先采用高斯混合模型来准确描述多个风电场功率的联合概率分布,然后利用高斯混合模型的优良性质,依据系统状态量与风功率之间的近似线性关系,进而获得系统状态量的联合概率分布。将该方法应用于宁夏电网的静态安全概率评估,经过与蒙特卡罗仿真法比较,结果表明,该方法准确度更高,计算速度更快。     

基于Pair Copula的多维风电功率相关性分析及建模

大规模风电场的接入使风电相关性更加复杂,合理描述多风电场出力的随机性和相关性特性,对准确分析风电对电力系统运行的影响具有重要意义。现有的Copula等方法能较准确描述二元相关性,但对于更高维模型的相关性描述则不够准确。基于此,提出了基于C藤Pair Copula的风电功率高维相关性模型,以及相应的采样方法。Pair Copula能够描述风电功率两两之间不同的相关性结构,从而能较好描述复杂的多维相关性,且建模步骤简单,使用灵活,适用范围广。对澳大利亚多个风电场出力样本进行分析和建模,验证了所提方法的优越性。最后通过IEEE 118节点系统的概率潮流算例,说明了合理刻画风电功率相关性可以更准确地分析含风电接入的电力系统运行特性。     

考虑时空相关性的多风电场出力场景生成与评价方法

含多个风电场的场景生成技术可为电力系统中长期规划和运行提供所需基础数据。为在场景生成过程中计入多风电场风电出力的时空相关性,提出两阶段场景生成方法：在第一阶段,采用Copula函数对多个风电场出力的空间相关性建模,获得多风电场出力的初始场景;在第二阶段,运用随机微分方程对风电场出力波动随机性建模,通过重构初始风电出力场景,使得最终获得的场景中风电序列较好地保留原始序列的时间相关性。为评估生成场景的有效性,构建场景有效性评价指标体系;引入多重分形去趋势波动分析方法,提供刻画风电序列的自相关特性和动态波动特性的多维度指标。以某区域风电场为例,生成风电季度出力场景,结果表明所提方法能够复现原始风电序列的时空相关性。     

计及风电出力相关性和条件价值风险的电力系统概率可用输电能力评估

针对风电出力预测误差对区域间可用输电能力（ATC）评估的影响，提出一种计及风电出力相关性和条件风险价值（CVaR）的电力系统区域间ATC概率评估方法。首先，通过基于历史风电出力数据的相关系数矩阵和Copula函数，构建计及风电场出力空间相关性的风电出力预测误差概率模型；接着，基于获得的计及风电出力空间相关性的风电出力预测误差修正风电场出力预测值；然后，提出一种计及风电出力相关性和CVaR的ATC概率评估双层优化模型，下层模型以基态下发电成本和风险费用最小为目标，上层模型以极大化区域间ATC为目标，通过基态下和极限状态下机组的出力作为上下层模型间的交互信息；在此基础上，利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件，对下层模型进行转换，将双层优化模型转换为均衡约束的数学规划（MPEC）模型；进一步，将MPEC模型转换为混合整数二阶锥规划问题，进而实现概率ATC的求解；最后，通过PJM-5节点测试系统和吉林西部电网进行算例分析，结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

无功配置对海上风电场输出海缆损耗的影响分析

基于海上风电场输电系统模型和海底电缆参数,分析了海上风电场无功补偿配置方法和海缆损耗的计算方法,建立了海上风电场输电系统简化模型,计算了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和陆上单端补偿两种方案时输出海缆导体损耗,得到了海缆导体损耗-风电场出力曲线。在风电场低出力水平及长距离传输时,两端补偿损耗更低,而在风电场高出力水平或短距离传输时,单端补偿损耗稍低一些。     

基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算

随着风电并网容量的增加,概率潮流计算方法在计及风电出力不确定性的同时,还需考虑邻近风电场由于风速相关性导致的风电出力相关性问题。针对风电出力波动范围较大且存在相关性的特点,提出一种可考虑输入变量相关性的基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算方法。该方法利用基于Nataf变换的拟蒙特卡洛法产生具有相关性的风电出力样本,在各样本点处进行半不变量法概率潮流计算,基于各风电出力样本下的状态变量正态分布特性,依全概率公式整合所得正态分布得到最终的概率潮流结果。基于IEEE 30节点系统的算例分析表明,所提方法在较小采样规模下具有很高的计算精度,能够较精确地得到系统状态变量的概率分布。