半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 间歇式能源消纳
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    • 特约主编寄语

      2011, 35(22):1-2.

      摘要 (2203) HTML (0) PDF 619.18 K (3503) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电、光伏等间歇式能源发电出力具有随机性和波动性。大规模间歇式能源发电并网将给电力系统带来消纳难题,亟须开展有关研究,提出相关政策建议和解决关键性技术。为此,本刊特邀清华大学电机系康重庆教授作为特约主编,策划和组织了国内外23篇相关研究论文,形成了“间歇式能源消纳”专刊。康重庆教授是IEEE高级会员、CSEE高级会员,长期从事电力系统规划、电力调度、负荷预测、电力市场、低碳电力技术、电力经济与信息技术等方面的研究,作为负责人承担国家自然科学基金、教育部博士点基金等多项纵向课题,2006年获得霍英东基金优选资助,2007年入选教育部新世纪优秀人才计划,2007—2008年为剑桥大学访问学者,并担任International Journal of Power and Energy Systems和International Journal on Power System Optimization 2本国际杂志的编委以及多本国内杂志的编委。由其撰写并发表于《电力系统自动化》的《电力系统负荷预测研究综述与发展方向的探讨》一文曾获2008年中国百篇最具影响国内学术论文称号。在此,要特别感谢康重庆教授为本期专刊倾注的大量宝贵时间和精力,使专刊得以尽早与广大读者见面。间歇式能源消纳与调度问题研究将作为本刊今后一段时间的关注重点,欢迎投稿与交流。

    • 酒泉风电跨区消纳模式及其外送方案

      2011, 35(22):82-89.

      摘要 (2274) HTML (0) PDF 1.26 M (2277) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着大规模风电基地的开发利用,电力、电量消纳市场成为制约风电发展的首要问题,没有成熟的解决方案可循。文中就酒泉风电跨省跨区消纳的必要性、酒泉风电的消纳能力、风电接入的辅助服务需求、甘肃风电外送模式、甘肃风电外送功率调节方式、酒泉风电基地外送负荷特性和能源基地直送类型外送成本等基本观点进行了探讨,论证了在多种约束条件下,风电、光电、水电、火电联合打捆外送是近期酒泉风电外送的最可行的选择,最后提出了促进大规模风电输送及消纳的政策性建议。

    • 计及风电备用风险的电力系统多目标混合优化调度

      2011, 35(22):118-124.

      摘要 (2518) HTML (0) PDF 1.49 M (2036) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电功率不确定间歇波动给电力调度带来了困难。如何合理考虑风电备用风险,一体化制定经济发电与旋转备用计划,并使节能减排等指标满足期望水平,是亟待解决的问题。定义了一种以风电功率间歇波动引起系统备用紧张程度为指标的规范化风电备用风险,建立了一种同时计及风电功率间歇波动对系统上调和下调备用的风险影响、一体化制定经济发电与旋转备用计划、具有最优值与期望值混合形式的多目标优化调度模型。其中,电网公司购电总费用取最小值形式,系统发电总燃煤耗量、总污染物排放量、上调和下调备用风险取期望值形式。针对多目标混合优化调度模型,采用分解交替迭代求解策略:将原问题分解为经济发电和旋转备用2个混合优化子问题,并利用发电出力与旋转备用的特定关系交替迭代求解。算例验证了所提出方法的有效性。

    • 基于混沌量子粒子群算法的含风电场电力系统实时调度

      2011, 35(22):141-146.

      摘要 (2322) HTML (0) PDF 854.62 K (2027) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了大规模风电给电力系统实时调度所带来的若干问题,依据节能减排原则,以消纳风电最大化和火电机组一次能源消耗最小化为双重目标,建立了含大规模风电的实时调度模型。在量子粒子群算法基础上加入混沌初始化和混沌扰动,形成混沌量子粒子群优化算法。基于修改的IEEE-118节点系统进行仿真计算,结果表明:建立的模型能在最大程度消纳风电的前提下,最大限度地减少一次能源消耗,达到节能减排的目的;采用的算法计算速度快、收敛性能好,满足实时性的要求。

    • 大规模间歇式能源发电并网集群协调控制框架

      2011, 35(22):45-53.

      摘要 (2352) HTML (0) PDF 1.58 M (2469) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索了一种新型的间歇式电源运行模式与控制方法。基于现有的预测及控制技术,分析了大规模间歇式电源集群协调控制的可行性。为达到接近于常规电源调控特性的目标,指出了集群协调控制在有功功率控制、无功电压控制、安全稳定控制方面应具备的基本功能,提出了集群协调控制的基本原则,并在此基础上从时间尺度、空间粒度、功能解耦3个角度全面阐述了在制定集群协调控制策略时的基本出发点。设计了间歇式电源集群协调控制平台的整体功能结构,提出了包含机组/组件、场站、场站群、集群4层的分层分区控制体系。最后,展望了实施集群协调控制的外围支撑技术,指出“似常规电源控制”是间歇式电源集群协调控制的最终愿景。

    • 考虑调峰和电网输送约束的省级系统风电消纳能力分析

      2011, 35(22):77-81.

      摘要 (2617) HTML (0) PDF 841.16 K (2438) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着风电并网容量的增加,调峰和电网输送能力已成为电力系统消纳风电的瓶颈。为直观表达省级系统消纳风电的能力,指导风电发展规划以及未来调度运行工作,结合中国电力系统运行特性,研究了综合考虑调峰约束和电网输送能力约束的风电电量消纳预测方法,并根据中国北方风电富集省份现有的电网条件、电源结构、实际运行方式等信息,对多种场景下两相邻省份水平年风电电量消纳情况进行了详细预测分析,最后根据电力系统实际运行情况,提出了提高风电消纳能力的措施和建议。

    • 风电机组脱网原因及对策分析

      2011, 35(22):41-44.

      摘要 (2418) HTML (0) PDF 670.96 K (2052) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着风电机组的大规模并网,机组脱网问题逐渐凸显,对电网的安全稳定运行产生了较大威胁。结合风电机组脱网实例,分析了脱网原因及内在机理,揭示了风电设备在安全性能、技术指标及运行管理等方面存在的若干问题,提出了改善和解决风电机组脱网问题的措施和建议。

    • 计及风电功率不确定性的经济调度问题求解方法

      2011, 35(22):125-130.

      摘要 (2447) HTML (0) PDF 991.20 K (1882) 评论 (0) 收藏

      摘要:在调度模型中考虑风电功率不确定性的影响时,需要计及高估及低估风电的代价,优化问题的目标函数中将含有不可解析微分的项,无法基于经典的等微增率准则对该静态经济调度问题进行求解。通常使用的现代优化算法在实际应用中具有一定的工程局限性。对此,文中提出使用一种近似函数来模拟服从正态分布的风电功率预测误差,使该静态经济调度优化目标函数可以得到解析的微分表达式,进而可用等微增率准则求解含风电功率不确定性的经济调度问题。算例分析结果表明,该算法的计算结果符合一般的经济学原理,且能够较好地反映不同经济政策因素对系统经济调度结果的影响。

    • 双馈型风电机群近满载工况下连锁脱网事件分析

      2011, 35(22):35-40.

      摘要 (2433) HTML (0) PDF 1.21 M (2174) 评论 (0) 收藏

      摘要:对一个双馈型风电机群在近满载状态下发生的连锁脱网事件进行了分析,揭示了这类风电机群连锁脱网的机理,分析了风电机组运行状态、电网电压陷落扰动、风电机组Crowbar保护定值等因素在连锁脱网中的作用,提出了降低此类连锁脱网风险的技术措施建议。仿真结果说明了分析方法和抑制措施的有效性。

    • 内蒙古电网大规模风电并网运行分析和发展思路

      2011, 35(22):90-96.

      摘要 (2313) HTML (0) PDF 1.78 M (2093) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了风电在内蒙古电网的发展和运行情况,论述了内蒙古电网风电的运行特点和调度通信中心关于大规模风电接入的研究成果,并对新能源发展中出现的有关概念进行了探讨,提出了风电在内蒙古电网进一步发展所要解决的技术问题以及所要遵循的发展思路。

    • 风电消纳关键问题及应对措施分析

      2011, 35(22):29-34.

      摘要 (2774) HTML (0) PDF 1.15 M (2550) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大规模风电接入电网给电网安全运行带来的新问题和新挑战,在分析中国风电发展特点的基础上,结合欧美等国家的经验,从系统调节能力、电网输电能力、风电技术性能、风电调度运行水平等角度论述了影响风电消纳的关键因素。并根据中国特点,从加强调峰电源和跨区电网建设、突破风电并网运行关键技术、建立完善风电发展的配套政策措施等角度,提出了促进中国风电消纳的应对措施。

    • 江苏电网消纳大规模风电的电源规划设计

      2011, 35(22):60-65.

      摘要 (2435) HTML (0) PDF 1.76 M (2279) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电出力的间歇性向传统的以确定性为主线的电源规划问题提出了挑战。文中应用概率方法和工具研究了江苏省应对千万千瓦级风电基地消纳的电源规划问题,分析了合理电力备用率和最优电源结构,讨论了电源结构优化中风电调峰容量需求的合理参数设定。针对江苏电网的调峰容量供需矛盾,通过多方案对比得到风电、核电和抽水蓄能容量配比灵敏度。最后,根据过江断面容量规划分析了江苏省电源的合理布局。

    • 海上风电出力特性及其消纳问题探讨

      2011, 35(22):54-59.

      摘要 (2292) HTML (0) PDF 976.27 K (2106) 评论 (0) 收藏

      摘要: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,利用风电场运行模拟技术分析了海上风电场出力的统计特性。分析表明,与陆上风电相比,海上风电具有出力水平较高、小时级出力波动小、冬季比夏季出力高、夜晚比白天出力高以及具有更高的容量因子等特性,其出力分布特征指数明显高于陆上风电场。最后,阐述了海上风电消纳不同于陆上风电消纳的特点,为合理消纳海上风电提供参考。

    • 消纳大规模风电的在线滚动调度策略与模型

      2011, 35(22):136-140.

      摘要 (2469) HTML (0) PDF 835.95 K (2143) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了能有效提高电网消纳风电等间歇式能源能力的发电计划在线滚动修正策略,并给出了其与日前计划优化的关系。同时,给出了相应的优化调度模型。基于拉格朗日对偶松弛法的框架,将原优化问题转换为拉格朗日对偶优化问题的主问题和子问题两部分。然后,基于模型凸规划的特点,提出了子问题的逆向递推的改进动态优化算法。该算法具有多项式复杂度的良好特性,整体算法效率很高,可以满足滚动调度的在线应用需求。文中所提出的策略和模型已在某省级电网中得到初步应用,算例测试表明所提出的策略和模型是有效的。

    • 水电-风电系统日间联合调峰运行策略

      2011, 35(22):97-104.

      摘要 (2519) HTML (0) PDF 1.75 M (2113) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分利用水电的储能能力以平抑风电出力在负荷高峰时段的日间波动性,提出了在冬季枯水期水电 — 风电系统日间联合调峰运行策略。该策略以月度为决策周期、以周为时间间隔进行滚动决策,在充分考虑风电不确定性风险、调度人员风险态度、新运行信息的基础上,确定水电 — 风电联合系统在负荷曲线上的运行位置及有效调峰容量,从而为调度决策提供参考。理论分析和算例表明,在冬季枯水期,联合运行不仅可以平抑风电出力在负荷高峰时段的日间波动性,还可以充分利用水电的闲置容量和风电电量进行调峰,提高系统的调峰能力。

    • 大规模风电接入电力系统调度模式的经济性比较

      2011, 35(22):105-110.

      摘要 (2563) HTML (0) PDF 1.10 M (1987) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于风电出力的间歇性和反调峰性,如果以弃风量最小为目标进行电力调度,则可能导致火电机组出力严重偏离经济运行区,致使系统煤耗量增加。结合国内可再生能源发电的相关政策和节能发电调度的基本目标及准则,针对基于弃风量最小和能耗最小的2种发电调度模式,分别构建了相应的优化调度模型;研究并提出了含风电系统发电调度的经济性评价指标,包括风电利用率、可用风电单位价值、系统能耗和调峰容量等;采用10机测试系统,在不同风电接入量的条件下,对2种调度模式的利弊和适用性进行了定量分析,得出结论为能耗最小调度模式下电力系统运行经济性比弃风量最小调度模式好。

    • 大规模风电接入下输电网扩展规划的启发式优化算法

      2011, 35(22):66-70.

      摘要 (2174) HTML (0) PDF 1.01 M (2037) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了大规模风电接入下的输电网有功和无功扩展规划的解决方法。计及了风电与负荷的全年时序数据,并将网络设备投资的年值成本与方案在全年所有不满足安全约束场景下采取控制措施的成本之和最小作为规划目标。为了降低求解计算的复杂性,将原问题分解为网络设备投资决策与方案的控制措施成本评估2个子问题,二者借助原问题的规划目标进行总体协调。在此基础上,通过分析规划目标与问题本身的特性,设计了启发式的优化算法,明显地提高了计算速度。算例分析验证了所提方法的正确性和求解算法的有效性。

    • 计及风电预测误差带的调度计划渐进优化模型

      2011, 35(22):131-135.

      摘要 (2399) HTML (0) PDF 820.33 K (2219) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着风电并网容量的不断增大,电网消纳风电的难度不断增大。风电场出力预测存在较大误差,且误差大小随预测周期和出力水平的不同存在较大差异,需要不同的备用容量来满足系统供电和负荷的平衡。针对上述问题,提出了计及风电预测误差的日前和日内调度计划渐进优化模型。该模型将风电出力和误差带的预测纳入调度计划的执行过程中,并根据最新的预测信息对之前制定的调度计划进行调整,调整内容包括常规机组出力和所提供的备用容量,以此来逐步提高剩余时段调度计划的准确性。以含风电场的IEEE 30节点算例系统为例对该模型进行了验证,与日前调度模型相比,该模型能有效反映不同时段风电预测误差对风电调度的影响,从而在各调度时段对备用容量进行相应调整。

    • 计及风险控制策略的含风电机组的输电系统规划

      2011, 35(22):71-76.

      摘要 (2297) HTML (0) PDF 878.73 K (1955) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用概率方法描述与风电机组相关的不确定性因素,并利用半不变量和Gram-Charlier级数展开理论计算支路概率潮流。在此基础上,通过在规划模型中引入风险控制策略,设置支路潮流不越限概率、系统潮流不越限概率和系统潮流裕度概率,以最大化系统抵御安全风险的能力;将系统潮流不越限概率和系统潮流裕度概率联合起来作为系统安全性风险指标,建立了以总投资费用和安全性风险指标为目标函数的输电系统多目标规划模型,将输电系统规划的经济性和可靠性有机结合起来。采用了遗传算法求解所建立的输电规划模型,并用18节点和46节点算例系统说明了其可行性和有效性。

    • 低碳经济下风火互济系统日前发电计划模式分析

      2011, 35(22):111-117.

      摘要 (2512) HTML (0) PDF 978.15 K (2196) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电是最具竞争力的低碳能源之一,是推动低碳经济发展的重要力量。考虑风电机组出力特点,关注风电低碳效益的发挥,研究了风电机组与火电机组协调运行的问题。通过引入CO2 价格指标,建立了风火互济系统运行的综合最优模型。从风能利用原则、日前发电计划优化目标、风电参与日前调度的方式3个方面提出了含风电的5种典型日前发电计划模型。在典型风火互济系统中对各模式进行了比较,并深入讨论了CO2 价格、不同风电接入水平对模型的影响。结果表明,优先调度风电但允许少量弃风将显著提高中国风火互济系统整体效益,该模式优于全额接纳风电的模式;通过引入CO2价格机制,以经济和环保并重的计划模式优于传统的以发电经济性为目标的模式;当CO2 价格达到一定水平,风电机组与常规机组平等参与日前发电计划可实现真正意义上的系统运行经济性与环保性的综合最优。