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。     

考虑多风电场出力相关性的电力系统随机优化调度

考虑多风电场出力之间的尾部相关性,借助Gumbel-Copula函数构建多风电场出力的联合概率分布,提出含多风电场的电力系统随机优化调度模型。通过抽样平均近似(SAA)法处理机会约束条件,将随机优化问题转换为可计算的确定性非线性规划问题,并采用粒子群优化(PSO)算法进行求解。通过算例分析联合概率分布、机会约束置信水平和抽样次数对优化调度结果的影响,结果验证了基于Gumbel-Copula联合概率分布的随机优化调度的合理性。     

基于改进KDE法和GA-SVM的多风电场聚合后输出功率长期波动特性预测方法

针对规划期内有新增风电装机容量但没有与其对应的实测风电输出功率数据,导致难以准确把握和刻画规划目标年多风电场聚合后输出功率长期波动特性的问题,提出一种利用改进核密度估计(KDE)法和经遗传算法寻优的支持向量机(GA-SVM)预测多风电场聚合后输出功率长期波动特性的方法。对风电功率的长期波动特性进行刻画,分析在多风电场聚合过程中装机容量与风电功率之间的关系;运用改进KDE法生成多风电场聚合过程中不同装机容量下的输出功率概率密度曲线;采用GA-SVM建立多风电场聚合后输出功率概率密度演变模型;根据概率分布与持续功率曲线的对应关系,对预测出的规划目标年的多风电场聚合后的输出功率概率密度曲线进行反演,得到可描述规划目标年输出功率长期波动特性的持续功率曲线。工程实例证明了所提方法的实用性和有效性。     

基于实测数据的风电场相邻日有功出力相关性研究

随着我国对可再生能源扶持力度的加大,风电装机容量也不断增大。由于我国北方地区冬季的供热需求量很高,致使冬季风能利用率不高、弃风现象严重,为了更加合理地利用风能资源,风电场历史运行数据成为必不可少的资料。利用Copula函数对北方地区某风电场非供热期相邻日有功出力进行计算,得到相邻日之间的联合概率密度分布图、联合分布函数图及相关系数。在此基础上,对相邻日有功出力的相关性进行定量研究,分析其随时间的变化情况,探讨风电场相邻日之间有功出力相关性。通过研究历史相邻日有功出力的相关性为研究未来相邻日有功出力相关性打下基础,同时也为电力系统工程调度运行管理人员提供一定的参考。     

风电场出力的纵向时刻概率分布特性

提出一种新的纵向时间序列分析法,基于实测历史数据,统计365 d或更长天数内每天同一时刻的风电出力,得到96个不同时刻的概率分布结果,并通过函数拟合归纳出由分段函数表达的风电出力概率特征,在此基础上实现对风功率预测值的预评估。算例分析表明,经该方法得到的各时刻概率分布分段函数对不同年份数据有较好的适用效果,对不同置信水平下的预测值预评估效果较好,进一步说明纵向时刻概率分布特性是风电出力的固有属性。     

储能系统改善大规模风电场出力波动的策略

针对利用储能提高风电对其并网系统的友好性,给出了一种基于储能平抑风电出力波动的策略。对大规模风电并网的某区域电网负荷与风电出力的数据进行了统计分析,得到负荷和风电出力的时域分布规律,提出了利用储能系统协调风电场有功出力与其并网系统负荷功率波动的策略,并建立了相应的数学模型。基于电力系统分析软件DIgSILENT-POWER FACTORY13.1进行了仿真验证,结果表明利用储能改善后的风电有功出力,能够追踪负荷曲线的变化规律,并网风储合成出力对电力系统可以起到"削峰填谷"作用,储能以较低的成本提高了风电对其并网系统的友好性。     

集群风电场出力统计指标建模与应用

基于概率统计理论,建立单个风电场与集群风电场出力的中心矩关系模型。从风电出力概率分布特性的角度,引入描述风电出力"分布形状"的2个统计学指标——偏度和峰度。基于集群风电出力均值、标准差、偏度和峰度4个统计性指标,构建表征集群风电出力概率分布的皮尔逊族模型,模拟集群风电场出力时序数据,进而得到集群风电场出力曲线。基于对区域典型风电集群历史出力数据的分析,根据经验建立风电场间相关系数与风电场间距离的指数关系模型,并给出区域风电场各阶标准差与平均出力之间的近似多项式关系模型,降低了计算核心指标所需数据维度。对福建省集群风电场进行实例应用分析,结果验证了所提集群风电场模型的准确性和实用性。     

基于相关性分析的风电场功率限值分配算法

当风电出力超过电网接纳能力时,电网需要限制风电场的出力。基于风电场功率预测信息按比例初步确定风电场功率分配限值;以随机变量相关性分析为理论基础,描述风电场出力之间的相关性对整体出力波动性的影响。以减小风电电量损失为目标,考虑风电场装机容量的差异,基于风电场出力之间的相关系数修正风电场功率分配限值。以位于同一地区的5个风电场组成的风电场群为算例,对所提出的风电场功率分配限值修正方法进行验证。计算结果表明,风电场实际出力更接近理想出力曲线,减小了弃风电量,验证了方法的有效性。     

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。     

基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略

随着风电并网容量的增加,风电场应具备有功功率调节能力,能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。结合甘肃酒泉风电基地集群风电有功控制系统的实际需要,以实现最大风能利用、避免风电场频繁起停为目标,基于经典优先顺序法提出了一种应用于变速恒频风电场的限出力有功控制策略。针对风电场限出力控制需要,设计了风电场层有功功率控制框架及限出力控制流程,综合考虑场内风电机组的预测信息、运行状态与控制特性,建立了以风电机组调节性能指标为排序指标的风电场限出力控制序列,进而基于此控制序列,给出了风电场限出力有功分配方法。最后,通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于时间序列分析的风电场风速预测模型

风速预测是风电场规划设计中的重要工作因风速序列本身已经具有时序性和自相关性．提出了基于时间序列分析的风电场风速预测模型。为了检验时间序列分析模型的有效性．使用了信息准则AIC(An Information Criterion)函数在算例中,将预测风速的分布特性与实际风速分布特性相比较,验证了文中提出的时间序列模型用于风电场风速预测的可行性。     

储能电池平抑风功率波动策略

为了平抑风功率波动,并优化风电场出力特性,基于双电池组拓扑结构的电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)提出了在短期内平抑风功率波动的新型控制策略。该策略基于即时控制策略,把未来风功率波动对当前储能电池充放电行为的影响纳入考虑范围。双BESS则根据策略需求进行充电或放电,任一电池组电量达到满充或满放,则两组电池的工作状态同时切换。在新型控制策略中通过风电预测并结合滚动优化法实现双BESS动态控制。实践表明该策略在风电出力特性上不仅取得了较好的平抑效果,而且能降低因储能容量不足引起的瞬时大功率波动。在电池特性上,由于采用双BESS,很大程度上降低了电池充放电次数,延长了电池寿命。     

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。     

多风电场接入的灵敏度场景静态无功/电压评估

风电出力对电力系统运行的影响存在复杂的非线性,现有处理风电随机性的风电场景模型难以保证风电场景与电力系统优化运行保持一致,为此提出含多风电场的电力系统无功/电压灵敏度场景分析方法。首先利用网损/电压灵敏度计算方法计算多风电场相关性出力样本的网损/电压灵敏度,再基于主成分分析构建联合网损/电压灵敏度特征空间,并在此基础上进行场景聚类,得到多风电场网损/电压灵敏度场景。将某2个风电场的实际数据接入IEEE 30节点系统中分别进行传统风电场景分析和所提灵敏度场景分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

基于改进内点法的含风电场的系统最优潮流计算

提出一种基于改进现代内点法的含风电场的电力系统静态最优潮流算法。通过简化异步发电机模型,将异步电机的滑差引入到计算变量中;将风电机组的机械功率与电磁功率之差作为等式约束加入到算法中。通过修正内点法中的雅可比矩阵和海森矩阵,进行求解。该算法保持了内点法的鲁棒性等优点,算例测试结果显示了该方法的可行性和有效性。     

Disconnection control of wind power generators for the purpose of reducing frequency fluctuation

This paper proposes a new approach for disconnection control of wind power generators to reduce the frequency fluctuation caused by wind power. The approach is based on the correlation between frequency and total output of wind power generators and the turbulence degrees of individual wind power generators. At a control center, frequency and all the outputs of wind power generators are monitored, and the correlation and the turbulence degrees are computed on‐line. If the large variation of frequency is detected, then whether the variation comes from the wind power generators or loads is checked by using the correlation. When the wind power generators cause the frequency variation, the wind power generator with maximum turbulence degree is searched and disconnected from the power systems. This search and disconnection process is repeated until the correlation reaches the level where the frequency variation observed is not caused by the wind power generators. The effectiveness of the proposed approach was confirmed with the simulation studies of a two‐area interconnected power system including many wind power generators. The results show that the correlation and the turbulence degree are useful for the reduction of frequency fluctuation so as not to disconnect too many wind power generators. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(1): 10–18, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20911     

基于局部极差变化率的风电功率波动定量刻画

针对目前风电功率波动性研究中缺乏对其时序演进特征定量刻画的问题,对风电场实测功率数据样本进行分析,提出一种基于局部极差变化率的风电功率持续波动状态的识别方法,提取风电若干个持续出力状态以描述风电功率的持续波动特征。以用来衡量局部极差变化率的幅值和相角为模型输入量,建立灰色多目标决策模型,通过兼顾幅值的变化和相角的变化以寻找模型次优解的方法挖掘出具有代表性的幅值和相角,进而定义表征波动的量即波动系数,并以此来量化风电功率在某一时间段内的波动。给出了使用波动系数修正现行风电场预测预报考核指标的方法。     

基于风速相关性的风电场群汇聚效应分析

多个风电场汇聚后的输出功率特性具有明显的汇聚效应,这是处于不同位置风电场风能资源差异性的外在体现。本文运用Copula理论对地理位置相近地区风速的相关性进行量化分析,进行最优Copula函数类型选择以及参数的确定。通过对两两风电场风速相关性的量化分析,提出一种能够反映风电场群输出功率汇聚效应的Monte Carlo模拟方法。在已知风速历史数据的前提下,分析了场间风速含有相关性对风电场群汇集后输出功率特性的影响,从而为风电场群功率外送输电容量规划提供必要的参考。     

多端多电平柔性直流系统在海上风电场中的应用

针对交流输电技术和传统直流输电技术在海上风电场应用中的不足,以及保障岛上负荷正常供电的要求,提出了多个海上风电场及岛上负荷经多端多电平柔性直流系统并网的策略。建立了d-q旋转坐标系下的VSC-HVDC数学模型,并且设计了各换流站的控制策略。仿真结果表明,风电场经多端直流系统与陆上电网实现了互联,风电场发力不足时功率反转,即陆上电网向岛上负荷供电,保障了岛上负荷的正常供电。该并网方式灵活可靠,是海上风电场及岛上负荷与陆上电网的最优联接方式。