(国网南通供电公司 226006)
摘要:随着智能电网技术的进一步发展,新能源电力系统中将出现大量或集中或分散的新能源发电集群以及一系列可调度负荷集群。它们接入电网后,将给电力系统调度运行、控制保护等带来深刻的影响,并网模式下的电网运行与管理面临着诸多技术问题。本文针对新能源并网条件下的电力系统多目标并网优化方法进行了研究分析,旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词:电力系统;多目标;并网优化;新能源
1问题的提出
传统电力系统规划与调度优化实质上是在满足电源可靠性和负荷预测准确性的条件下追寻经济性最优的调度计划。然而,间歇性新能源发电并网运行给电网带来持续性的随机扰动,发电功率预测的难度较负荷预测的要大很多。如何在传统调度模式基础上合理考虑发电功率的不确定性影响是新能源电力系统优化调度研究过程中需要关注的热点问题。此外,间歇性新能源并网容量比例较大时,仅依靠机组出力调整常常不能实现充分消纳。为了给间歇性能源发电预留备用,常规燃煤机组不得不长期较低效率运行,造成能源资源间接浪费,也不能充分发挥新能源发电的节能减排效益。随着智能电网建设的深入,需求响应参与系统调节越来越受到关注。需求侧资源有序参与电网互动运行,协同消纳波动的新能源发电量,符合国家节能减排目标。考虑需求侧响应机制的智能化互动电网调度模式成为了研究的热点问题。
2考虑新能源类型的电力系统多目标优化主要考虑因素
目前,国内外对新能源的接入容量计算和接入点的选择并没有统一的判断标准和评价方法。在确定新能源接入容量和接入点时,应充分考虑风电场和光伏电站的规模、接入系统的网结构等因素,同时兼顾电网发展的可靠性和经济性,综合考虑以下几个方面:
2.1电压的波动性
由于大多数风电场和光伏电站都处于相对薄弱的电网末端,负荷变化对系统电压的影响较大,加上机组出力的随机波动性会引起系统电压的大幅度变化,使得电压调整更加困难。因此,在进行接入容量和接入点计算时,需要考虑整个电网的电压波动性,给定的接入容量不能危害到电压安全,并尽量选择能够使系统节点电压波动较平缓的位置接入。
2.2接入点的短路容量
负荷水平一定时,电网结构的紧密程度、接入系统的位置对新能源接入容量的大小起决定性的作用。用接入点的短路容量表征电力系统供电能力的强弱,能够反映该节点电压对风电或光伏输入功率变化的敏感程度。短路容量越大的接入点,抗扰动能力越强,可接受的风电和光伏的接入容量也相对较大。
2.3网损和线损
大规模新能源加入电网,会改变电网原有的潮流分布和网损分布。因此,应选择合适的接入点,使得风电和光伏所发电力能够尽量就地消纳,同时将其接入高电压等级的电网中,可以减少长距离输电产生的网损和线损。
2.4常规机组的优化调度
新能源的接入改变了潮流方式,这是在原有系统规划设计时没有考虑到的。新能源并网发电后,系统中常规机组的出力会随着新能源出力的改变相应地发生变化;当新能源从不同的接入点并网运行时,同一常规机组的出力也会不同。因此,系统中常规机组的优化调度方案也会对新能源的接入容量产生影响。
2.5建设投资费用
新能源发电站的建设中,电网需要配置的相应变压器、间隔、线路的型号和数量要根据接入点和接入电压等级来确定,设备的投资和运行维护费用也不同。因此,在选择接入点时,应考虑到系统的综合效益,选择经济性较优的接入点。
2.6无功补偿状况
无功补偿状况对新能源的输出特性有很大影响,进而影响新能源的建设规模。安装动态无功补偿装置,可以降低新能源电站内部和网络的损耗,提高系统的电能质量和稳定性,也能够有效提高新能源的接入容量。
从上述分析可知,新能源接入容量和接入点的确定受到诸多因素的制约,要确定合理的新能源建设规模,必需综合考虑接入地区的网络结构、系统负荷的轻重以及无功补偿容量大小等因素,选择适当的指标和分析方法进行系统的计算。
3考虑新能源类型的电力系统多目标并网优化方法
3.1多目标优化问题描述
多目标优化问题一般由n个变量、m个目标函数和k个约束条件组成。以最小化问题为例,多目标优化问题的数学描述一般如下:
(1)将各个约束条件转变为目标函数,这样就消除了约束问题,采用多日标优化算法进行求解。
(2)利用Pareto优胜关系作为选择标准。即在进行支配排序的时候让满足约束条件(违反约束条件小)的个体支配不满足约束条件(违反约束条件大)的个体。
(3)采用Pareto排序分级的方法来分配每个个体的适应度值,使得不违反约束的个体具有较高的适应度值。
结语
综上所述,新能源电力系统并网优化调度模式计及运行安全约束、互动需求响应和电力市场环境,优先考虑清洁新能源发电,兼顾经济效益与环境效益协同发展的多目标发电调度方式。电力行业工作者们应从理论与实践等多个层面对这一问题进行研究,准确把握新能源并网条件下的电力系统特征,提出科学合理的并网优化方案,提升电网运行以及新能源的利用效率。
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论文作者:钱霜秋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签:新能源论文; 电网论文; 电力系统论文; 容量论文; 目标论文; 接入点论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第32期论文;