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基于Daubechies6离散小波的风电集群功率汇聚效应的时频特性分析

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中国电机工程学报 2019年第3期39卷 664-674,946页

作者：崔杨曲钰王铮张鹏严干贵东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 国网甘肃省电力公司调度控制中心甘肃省兰州市730030

风电输出功率具有波动性,随着风电集群规模的增大,风电输出功率的波动并不是成倍增加的,各机组出力之间存在一定程度上的平抑效果。该文针对风电集群功率的汇聚效应,提出面向电网运行的风电频段划分方法,建立时频特性分析指标,利用小波... 详细信息

风电输出功率具有波动性,随着风电集群规模的增大,风电输出功率的波动并不是成倍增加的,各机组出力之间存在一定程度上的平抑效果。该文针对风电集群功率的汇聚效应,提出面向电网运行的风电频段划分方法,建立时频特性分析指标,利用小波变换对汇聚效应的时频特性进行分析。算例针对特定风电集群输出功率各频段时频特性进行分析,并对不同汇聚规模下时频特性指标的变化趋势进行对比分析。研究结果表明,随着风电集群规模的增大,各频段时频特性指标趋于平缓,且汇聚效应存在某极限值。

关键词：风电集群小波变换频段划分风电汇聚效应时频特性

基于模型预测控制的风电集群多时间尺度有功功率优化调度策略研究

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中国电机工程学报 2019年第22期39卷 6572-6582页

作者：路朋叶林汤涌张慈杭仲悟之孙舶皓翟丙旭曲莹刘新元中国农业大学信息与电气工程学院北京市海淀区1000831 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 国网冀北电力有限公司北京市西城区100053 国网山西电力公司电力科学研究院有限公司山西省太原市030001

风电集群有功功率多时间尺度优化调度是提高风电集群精细化调度水平,促进风电消纳的有效技术手段。为有效克服已有方法在风电集群有功功率控制效果差、跟踪调度计划误差较大的不足,基于模型预测控制理论,提出一种风电集群有功功率多时... 详细信息

风电集群有功功率多时间尺度优化调度是提高风电集群精细化调度水平,促进风电消纳的有效技术手段。为有效克服已有方法在风电集群有功功率控制效果差、跟踪调度计划误差较大的不足,基于模型预测控制理论,提出一种风电集群有功功率多时间尺度协调调度新方法。该方法基于方差–协方差变权重组合预测模型对日前风电功率进行预测,依据风电集群出力特性,考虑风电功率的上升、平稳、下降等主要变化趋势,建立有功功率动态变化优先次序集。在日前调度阶段,考虑风电集群预测值与调度值的偏差,建立以风电消纳最大化为目标的调度模型;在日内调度阶段,为减小风电集群日前预测误差带来的不利影响,采用模型预测控制技术实现风电集群有功功率有限时域滚动优化和实时反馈校正,其中,反馈校正环节以当前时刻风电集群输出状态为新一轮滚动优化调度的初始值。以某大规模风电基地实际数据为算例,结果表明,文中所提方法提高了风电集群有功功率调度精度和平稳性,可以有效协调风电集群有功功率日前调度、日内滚动及实时调度,进一步增加风电集群输出功率的平滑性。

关键词：风电集群动态分群模型预测控制多时间尺度优化调度

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风电集群有功控制效果综合评价方法

风电集群有功控制效果综合评价方法

作者：聂雅楠华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

为了缓解国内的能源不足情况,建设安全、经济、清洁、可持续的电力系统,结合我国能源和负荷逆向分布的特点,在我国建设了多个大规模风电基地,并以集中式接入电网,送往负荷中心。尽管针对风电集群,国内外各研究机构已经提出了很多具有可... 详细信息

为了缓解国内的能源不足情况,建设安全、经济、清洁、可持续的电力系统,结合我国能源和负荷逆向分布的特点,在我国建设了多个大规模风电基地,并以集中式接入电网,送往负荷中心。尽管针对风电集群,国内外各研究机构已经提出了很多具有可实施性的有功控制方法,并进行了示范应用,降低了大规模风电集群的集中接入对电网的影响程度,但是对其实际控制效果进行综合评价的相关研究较少。因此,有必要综合考虑各方面因素,对风电集群有功控制效果进行综合评价。基于此,本文对风电集群有功控制效果综合评价方法进行了研究。本文首先对风电集群有功控制对电网的影响进行了分析,包括:风电的反调峰特性增大了系统的等效负荷峰谷差,从而给电网的调峰带来了压力;风电出力的波动性严重影响了电网的频率稳定和电压稳定;在风电大发的情况下,火电厂负载率过低,导致火电厂经济性下降;大规模风电送出功率的波动性也对电网的有功损耗造成不利影响等。风电集群有功控制的目标就是消除或缓解这些影响,以利于电网的安全经济运行。其次,基于上述各影响因素和控制目标,为量化风电集群的有功控制效果,本文建立了“目标层-要素层-指标层”多层次递阶的风电集群有功控制效果综合评价指标体系,具体包括集群出力波动性、等效负荷峰谷差率、频率偏差率、电压偏差率等7个评价控制效果指标。然后研究提出了基于AHP和可拓物元的风电集群有功控制效果综合评价方法,采用层次分析法给各评价指标赋予不同的权重,并基于可拓物元评价法,对风电集群的有功控制效果进行综合评价。最后以甘肃酒泉大规模风电集群控制效果为例,分别采用本文所述基于AHP和可拓物元的风电集群有功控制效果综合评价法和模糊综合评价法两种方法进行综合评价,验证了本文所述综合评价方法的优越性。

关键词：风电集群控制效果层次分析法可拓物元综合评价方法

基于分布式模型预测控制的包含大规模风电集群互联系统超前频率控制策略

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中国电机工程学报 2017年第21期37卷 6291-6302页

作者：孙舶皓汤涌仲悟之叶林李智蓝海波中国电力科学研究院北京市海淀区100192 中国农业大学信息与电气工程学院电气工程系北京市海淀区100083 国网冀北电力有限公司北京市西城区100053

随着风电在电力系统中的大规模接入以及风电渗透率的不断提高,仅依靠传统电源进行频率控制将无法满足系统稳定性要求,亟需风电具有与传统电源协调配合共同参与电力系统频率控制的能力。首先,建立了一个考虑非线性约束的包含大规模风电... 详细信息

随着风电在电力系统中的大规模接入以及风电渗透率的不断提高,仅依靠传统电源进行频率控制将无法满足系统稳定性要求,亟需风电具有与传统电源协调配合共同参与电力系统频率控制的能力。首先,建立了一个考虑非线性约束的包含大规模风电集群及传统电源的多区互联系统频率响应模型;其次,提出了考虑超短期风电功率预测信息的结合拉盖尔函数分布式模型预测控制策略,该策略依据风电预测数据对控制策略预测时域进行滚动优化,形成频率超前控制的优化机制;最后,提出了纳什均衡分解协调在线优化控制算法,解决带约束多变量复杂系统与在线滚动优化求解之间的矛盾。通过算例分析,对所提策略与算法的可行性和有效性进行了验证。

关键词：风电集群多区互联电力系统频率控制分布式模型预测控制纳什均衡

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风电集群的储能容量优化配置

电气自动化 2021年第6期43卷 23-25页

作者：王凯李喜兰刘振伟郑海林福建永福电力设计股份有限公司福建福州350000 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

为了解决风储联合运行中储能配置比例问题,首先比较风电集群配置储能和各个风电场配置储能的容量需求。并基于风电配置储能的经济效益、社会效益和风电并网后的电网接纳度,综合考虑了平滑风电出力、提高预测精度和参与辅助服务市场等方... 详细信息

为了解决风储联合运行中储能配置比例问题,首先比较风电集群配置储能和各个风电场配置储能的容量需求。并基于风电配置储能的经济效益、社会效益和风电并网后的电网接纳度,综合考虑了平滑风电出力、提高预测精度和参与辅助服务市场等方面因素,提出了风电配置储能的评价模型。通过某地区风电集群出力数据,给出了风电集群最优容量配置建议,风电场储能最优配置比例约为12%,为风电场配置储能提供参考借鉴。

关键词：风电集群容量优化辅助服务市场全寿命周期电网接纳度

基于深度学习的风电集群短期功率预测与概率预测研究

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基于深度学习的风电集群短期功率预测与概率预测研究

作者：张作为华中科技大学

学位级别：硕士

风电具有间歇性、随机性和波动性。近年来,全球大力发展新能源发电技术,其中风力发电占据主导地位,但是风电在大规模并网后会给电网带来较大扰动,影响电网的安全稳定运行。研究风电集群短期功率预测和概率预测技术,提升风电集群功率的... 详细信息

风电具有间歇性、随机性和波动性。近年来,全球大力发展新能源发电技术,其中风力发电占据主导地位,但是风电在大规模并网后会给电网带来较大扰动,影响电网的安全稳定运行。研究风电集群短期功率预测和概率预测技术,提升风电集群功率的预测精度和预测可靠性,能有效提高电网对风能的消纳能力,为电网的安全稳定运行提供保障。本文从风电集群出力的波动性、基于集群动态划分的风电集群短期功率预测、基于QR-LSTM的风电场短期功率概率预测和基于QR-MGM的风电集群短期功率概率预测四个方面进行风电功率预测技术研究。分析了风电集群出力的波动特性。本文分别从数据的预处理和数据的波动性两方面对风电集群数据进行了研究:首先研究了风电集群异常数据产生的原因和清洗方法,并对清洗后的数据进行标准归一化处理;然后通过分离风电集群功率15min级分量,研究了风电集群出力的波动性,为风电集群功率预测提供理论支撑。提出了基于集群动态划分的风电集群短期功率预测模型。为了有效提高风电集群功率预测精度,本文以K-means聚类算法为基础,提出了一种基于集群动态划分的风电集群短期功率预测模型,并对比研究了选择不同网络训练模型和选择不同集群预测策略时对集群预测精度的影响。结果表明,集群动态划分策略较静态划分、累加法、统计升尺度法和整体预测法,日前(24h)的平均RMSE分别降低了0.13%、0.87%、0.78%和0.97%,短期(96h)的平均RMSE分别降低了0.21%、0.62%、0.53%和0.89%。建立了基于QR-LSTM的风电场短期功率概率预测模型。本文研究了分位数回归原理、长短时记忆网络和核密度估计方法,并结合分位数回归原理和长短时记忆网络提出了基于QR-LSTM的风电场短期功率概率预测模型,研究了风电场输出功率的区间预测结果,并结合核密度估计原理进行了概率预测研究。建立了基于QR-MGM的风电集群短期功率预测模型。相较于风电场,风电集群的输入特征维度更高,数据量更大,LSTM由于结构较为复杂,处理高维数据时运行速度较慢,因此,本文提出了一种结构更为简单的深度学习网络MGM,并结合分位数回归提出了基于QR-MGM的风电集群短期功率概率预测模型。首先研究了集群输入特征的特征选择,然后对比研究了不同模型的风电集群区间预测结果,最后对比研究了不同模型的风电集群概率密度曲线。

关键词：风电功率预测风电集群深度学习聚类分析概率预测分位数回归

基于可消纳域的风电集群有功分层调度策略研究

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基于可消纳域的风电集群有功分层调度策略研究

作者：李梓锋东北电力大学

学位级别：硕士

随着国民经济的持续发展,各行各业对电能的需求呈现持续增长的趋势,而传统的发电方式在消耗着珍贵的非再生能源的同时,对环境也造成了不小的压力。风能作为一种无污染并蕴藏着巨大发电潜力的新能源,已在全球范围内广泛的应用在电力生产... 详细信息

随着国民经济的持续发展,各行各业对电能的需求呈现持续增长的趋势,而传统的发电方式在消耗着珍贵的非再生能源的同时,对环境也造成了不小的压力。风能作为一种无污染并蕴藏着巨大发电潜力的新能源,已在全球范围内广泛的应用在电力生产过程中。虽然风电发展迅猛,但由于风电出力独特的时空分布特性,在一定程度上限制了其在电力系统中的应用。对于我国而言,风电发展势头良好但弃风限电情况较为严重。本文正是在此背景下,在已有系统网架结构的基础上,通过对电网可消纳域的充分剖析,以达到提升风电上网的目的。为此,本文对考虑可上网空间的联网风电集群调度问题进行了如下研究。首先,分析了目前导致弃风的几大原因。并从这些原因入手,简单分析了波动源及输电网各自运行特性及相互制约因素。在介绍目前我国学术界主流的含风电的电力系统调度方法的基础上,通过分析网-源协调运行特性,研究基于风电可消纳域中网、源分别对联网风电集群的调度的影响。其次,针对风电外送受限而导致的严重弃风现象,本文提出风电可消纳域概念,从电网调节等效负荷波动能力和网络传输能力2方面对其进行分析。在此基础上结合风电功率波动特性分析,建立了基于可消纳域的风电最优并网功率模型,以火电机组发电成本、火电机组调节裕度和传输通道剩余空间为目标函数,确定当前网架结构下的风电最优并网功率,并对风电出力能力进行分析,进而确定风电调度容量。应用CPLEX软件对模型进行求解,算例系统取东北某区域电网,通过定义风电调度评价指标,与常规调度方案进行对比,并对风电可消纳域的利用率进行评价,验证了本文所提协调调度方案的可行性与有效性。最后,在上述可消纳域分析的基础上,为保证电网安全稳定运行,部分时刻通常会限制风电出力,进而导致弃风限电的问题。结合分层递阶思想,提出一种适用于多个接入点的风电场群有功控制策略。该策略在已有调度指令的基础上,通过协调各风电场间及风电场内部各机组的有功出力值,进而形成场群层、子场层的相应协调调度方法,并以改进后的遗传算法对模型进行求解。通过IEEE 30节点系统、基于东北某风电基地实际运行数据进行仿真分析的结果表明,提出的分层递阶控制策略在降低系统网损、提升调度精度的同时,大幅提升了风电消纳能力。

关键词：风电集群协调调度发电成本网络传输裕度风电消纳

基于多代理的风电集群接入电网无功电压控制策略研究

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基于多代理的风电集群接入电网无功电压控制策略研究

作者：吴耀昊华北电力大学

学位级别：硕士

随着风力发电的规模化和集群化开发,风电的间歇性和随机性将造成电网电压频繁波动,在薄弱的系统接入点,甚至可能引发电压稳定性问题。因此,研究风电集群接入电网的无功电压控制策略具有重要的现实意义。本文首先分析了风电集群接入... 详细信息

随着风力发电的规模化和集群化开发,风电的间歇性和随机性将造成电网电压频繁波动,在薄弱的系统接入点,甚至可能引发电压稳定性问题。因此,研究风电集群接入电网的无功电压控制策略具有重要的现实意义。本文首先分析了风电集群接入电网无功电压控制的研究现状、特殊性和存在的问题。研究了多代理技术在无功电压控制方面的应用,指出基于多代理的无功协调控制技术在解决传统电压控制策略计算维数灾和分散控制难以协调上是具有优势的。建立了三种主流风电机组和风电场的稳态数学模型,并分析了它们的无功电压特性。在此基础上研究了风电集群接入点及区域电网的无功电压特性。针对现有的无功电压控制措施都是以风电场出口电压（PCC）进行风电机组的无功电压控制,而没有综合考虑对接入电网侧重要中枢节点电压的影响。提出一种基于多代理技术（MAS）和无功电压灵敏度算法的风电集群接入电网两级无功电压控制策略。该策略利用无功电压灵敏度信息,使风电集群接入电网中的各区域电网、区域电网中的各地区电网具备Agent智能、分散协调控制的特征,从而使接入电网的电压保持在合理水平。最后本文以甘肃河西电网为例,验证了所提出的无功电压协调控制策略的可行性和有效性。

关键词：风电集群多代理技术无功电压灵敏度无功电压控制

基于误差分配原则的发电侧共享储能容量规划研究

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电力系统保护与控制 2022年第7期50卷 91-102页

作者：杨帆王维庆程静赵海岭李笑竹可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心(新疆大学) 新疆乌鲁木齐830047 国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐830063

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略。首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型。考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相... 详细信息

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略。首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型。考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相关特性的风群联合大容量共享储能参与能量/调频市场的容量规划模型。通过所提策略计算风储联合系统的最优储能容量配置,分析季节性风况对储能配置的差异性。结果表明,在无储能购电补贴时,所提商业模式也能获得稳定盈利,并同时满足风电集群并网要求,控制弃风率在5%以内。基于误差分配的方法能够平衡各风电场收益,考虑季节性温度使储能实际收益提升约3.6%。同时夏冬季储能配置呈现双反比现象,所提方法为发电侧共享储能规模化应用提供了参考。

关键词：风电集群共享储能调频变寿命模型季节性风况