基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

基于区间建模的新能源电网无功优化策略

  目的  新能源发电具有间歇性和随机性,其功率为不确定性数据,会造成电网电压和频率的变化,对电力系统安全运行构成威胁。为保证大规模新能源并网后电网电压的安全,考虑新能源发电波动不确定性,提出一种基于区间建模的新能源电网无功优化策略。  方法  该策略采用区间数描述无功优化模型中的不确定参数,进而建立区间无功优化模型,采用基于优化场景的区间潮流算法求解区间潮流方程,获取状态变量区间,确定控制变量的可行性,在此基础上采用改进的粒子群优化算法求解区间无功优化模型,在粒子群算法中加入局部搜索环节和离散变量交叉处理操作以提高算法寻优能力。为了验证所提方法的有效性和优越性,分别采用IEEE 14节点和IEEE 30节点算例进行仿真计算,与自适应遗传算法和普通粒子群算法进行对比分析。  结果  仿真结果表明:与自适应遗传算法和普通粒子群算法相比,采用改进粒子群的区间无功优化策略具有更快的收敛速度,更强的寻优能力,并且可有效处理模型中离散变量。  结论  所提策略可有效解决区间无功优化问题,能保障大规模新能源并网后电网电压的运行安全。     

基于提升设备利用效益的配电网规划方案优选

  [目的]  传统配电网规划工作在关注电网存在问题及发展需求的基础上，往往只注重对电网建设改造必要性的论证，而弱化对项目产生的运行成本、可靠性及报废成本的研究，即没有全面考虑到其他的综合效益，不利于供电企业的高效运营。  [方法]  提出了设备利用效益的概念，在此基础上提出了基于提升设备利用效益的配电网规划方案评估模型和优选策略。  [结果]  算例结果表明:该评估模型对不同规划方案全生命周期成本、安全、效能和收益等方面进行综合定量分析，使得规划方案优选结果更加科学合理。  [结论]  该优选策略具有可行性和优越性，为实际配电网规划工作提供了重要的依据。     

分布式电源的最优经济运行方案

  [目的]  为获取微电网安全经济运行方案,提出了基于支持向量机回归理论的微电网最优经济运行的数学模型,实现了微电网中各分布式电源的负荷预测,根据实时电价分析了分布式电源的出力情况,并给出了相应的理论依据。  [方法]  为尽可能准确地构建微电网模型,以系统的运行成本、环保成本和综合效益为目标,构建了以常见五大分布式电源为主的最优经济运行的数学模型,采用Yalmip/CPLEX对模型进行了求解,获得了各分布式电源的实时出力情况。  [结果]  计算结果表明:以综合效益为目标的调度方案能够实现微电网整体的运行成本最低,协调了微电网的经济性与环保性。  [结论]  该模型可为微电网并网的资源优化利用和提高供电可靠性的相关研究奠定理论基础。     

天然气网络对含新能源电力系统短期调度运行影响

  [目的]  随着新能源和天然气机组在电力能源系统的装机比例不断增长,天然气系统对含大规模新能源电力系统的短期运行影响需要深入地研究。  [方法]  将天然气网络耦合至电力系统安全约束机组组合模型,以最小化系统运行成本为优化目标,同时考虑新能源接入系统,运用Benders解耦方法求解非线性优化问题。  [结果]  六节点电力系统和六节点天然气网络的综合能源系统算例分析用于验证耦合的优化模型,并表明燃气机组的高爬坡率可帮助电力系统有效地消纳新能源,同时新能源系统可以缓解系统对天然气网络供气约束的依赖。  [结论]  两种能源的优化配置是未来能源系统发展的重要方向。     

基于电网经济效率评估的发电和输电协调规划方法研究

  目的  为了促进电力市场下发输电相互协调,提出了一种基于电网经济效率评估的发输电协调规划方法。  方法  随着电力市场改革逐步推进,发电侧的竞争更加多元化,售电侧也逐步放开,传统的电网规划的方法在电力市场环境下可能不再适用,从电源建设不确定性、系统潮流不确定性等多个方面,分析了电力市场新环境下,产生电源和电网发展不协调现象的主要原因。  结果  采用成本-效益法进行电网经济效率评估,通过对有/无该项目时的系统净收益进行计算,最终获得各项目的效益成本比BCR,并以此作为优化电源布局、电网项目决策的重要依据。  结论  建议可通过优化改进电网规划方法,建立电网经济效率评价体系,来促进电力市场下发输电相互协调。     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。     

多种能源联合运行控制系统的设计与应用

  [目的]  由于风电、光伏、小水电、煤层气发电等多种间歇性能源具备波动性、随机性等特点,大规模接入电网后将给电网的安全稳定运行及控制带来很大的影响,而传统的电网运行控制系统不能完全适应对大规模间歇性能源的运行控制,因此需要开展含间歇性能源控制系统的研究,以实现对间歇性能源的运行控制。  [方法]  针对间歇性能源的特点,设计了多种能源联合运行控制系统的系统架构、关键应用技术,为间歇性能源的运行控制提供技术系统的支撑。  [结果]  所设计的多种能源联合运行控制系统实现了间歇性能源参与电网的运行控制,提高了系统应对间歇性能源波动的能力。  [结论]  系统已在贵州电网获得落地应用,验证了其对间歇性能源运行控制的可行性。     

基于能量枢纽的综合能源系统优化规划

  [目的]  提出了基于能量枢纽的综合能源系统优化规划模型用于解决综合能源系统长期规划问题。  [方法]  能量枢纽(Energy Hub)是分析综合能源系统的重要模型,代表各种不同能源形式之间的耦合关系,例如电力,天然气,供热系统等。  [结果]  此综合能源系统优化规划模型在考虑系统可靠性,能源效率,排放指标等多种决策因素的情况下解决了不同能源形式之间的最优规划问题。  [结论]  综合能源系统算例分析用于验证该模型用于优化规划综合能源系统的有效性,并表明基于能量枢纽的综合能源系统针对系统的长期规划具有更大的灵活性,是研究综合能源系统规划的重要方向。     

海岛电力通信光缆运维技术研究

  [目的]  开展电力通信光缆运维技术研究对维护电网安全具有非常重要的现实意义。  [方法]  文章选取浙江舟山群岛为典型研究对象，根据海岛电网特点，针对海岛电力通信光缆运行维护工作进行详细探讨，介绍了各种常用光缆的运行现状，分析了其运维过程中存在的问题。  [结果]  研究表明:海岛电力通信工程优先选用独立光缆，光电复合缆仅作为线路监控使用。  [结论]  解决措施与处理建议为实现跨海电网的高效生产管理提供有益的启发和参考。     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

面向电网规划设计的电磁暂态仿真研究与应用

  [目的]  为了在特高压与超高压电网规划设计中对相关电气设备电磁暂态特性进行评判,需要进行电磁暂态仿真专题研究。  [方法]  提出影响此类仿真结果的关键因素主要有电力系统潮流与短路资料、输电线路物理结构与电气参数资料、变电站主要电气设备详细电气参数资料的完整性与准确性以及仿真工具的适用性。  [结果]  基于权威的电磁暂态仿真软件,提出了进行潜供电流与恢复电压、工频过电压、操作过电压以及变压器中性点加装小电抗等电磁暂态特性仿真时应遵循的主要条件与要求,并阐明了相应的仿真结果与应用。  [结论]  研究成果已用于电网规划与输变电工程设计,可满足电力系统电磁暂态仿真要求。     

海上风电机组塔架基础一体化设计

  [目的]  随着国家对于海上风电竞价上网指导意见的出台,降低开发成本的需求越来越迫切,急需通过技术创新降低成本。而海上塔架和基础的成本,显著影响着海上风电的平准化度电成本LCoE(Levelized Cost of Energy),直接决定着海上风电项目的竞争力。  [方法]  为了有效降低塔架基础的成本,文章提出了基于数字化云平台iDO(integrated Design Offshore)的一体化设计方法,对极端极限状态ULS工况下结构的静强度、疲劳极限状态FLS工况下结构的疲劳损伤进行了数值计算分析。为验证一体化设计方法在降低海上风电塔架基础成本的效果,文章针对两个实际工程项目,基于iDO云平台和传统分步迭代法SIA(Sequentially Iterated Approach)进行设计分析,对比ULS工况和FLS工况下的结构安全衡准指标。  [结果]  计算结果表明:ULS和FLS工况下,基于iDO云平台的一体化设计方法比SIA在结构强度、变形、疲劳损伤等指标有较大幅度下降,可显著优化塔架基础结构,降低结构重量,减小整个支撑结构成本,降低海上风电的LCoE。  [结论]  在实际海上风电工程项目应用中,基于iDO云平台的一体化设计方法可有效降低塔架基础结构成本,从而提高海上风电项目的竞争力,同时可对未来海上风电支撑结构优化设计提供借鉴。