【摘 要】
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随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭的矛盾日益突出,大规模发展低碳、清洁的新能源是我国实现能源转型和应对全球气候变化的重要措施之一。但风、光固有的不确定性也对电力系统稳定运行提出了巨大挑战,由于电力系统消纳能力不足造成了严重的弃风、弃光。因此,研究大规模新能源接入情况下的电力系统电源规划方法具有重要意义。为从根本上解决该问题,需要在规划阶段同时考虑风光不确定性和电力系统运行条件。一方面要准确描述风光
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(多能源电力系统互补协调调度与控制)(2017YFB0902200); 国家电网公司科技项目(5228001700CW);
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随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭的矛盾日益突出,大规模发展低碳、清洁的新能源是我国实现能源转型和应对全球气候变化的重要措施之一。但风、光固有的不确定性也对电力系统稳定运行提出了巨大挑战,由于电力系统消纳能力不足造成了严重的弃风、弃光。因此,研究大规模新能源接入情况下的电力系统电源规划方法具有重要意义。为从根本上解决该问题,需要在规划阶段同时考虑风光不确定性和电力系统运行条件。一方面要准确描述风光真实分布特性,另一方面要提供多能源电力系统电源规划方案并能高效准确模拟各电源并网运行情况。本文主要研究内容包括:(1)提出了一种基于Wasserstein生成对抗网络的风光典型场景模拟方法。Wasserstein生成对抗网络是在原始GAN的基础上采用Wasserstein距离代替JS距离对真实样本和生成样本之间的距离进行度量。采用该方法生成大量风速、辐照度场景并利用K-medoids场景削减技术得到若干典型场景。最后基于典型场景评价体系对生成的场景进行评价分析。算例仿真结果表明,相比于传统的风光不确定描述方法,所提方法无需采用任何特定分布来描述风速、辐照度分布特性,不涉及显性特征分析,可直接利用历史数据训练网络得到能够描述真实分布的风光资源场景。同时,设计出的包含年分布偏差、年峰值偏差和资源变异系数的综合评价指标能够全面反映数据的整体性、极端性和时序性,验证了该场景模拟方法的准确性、优越性。所提方法可准确模拟能表征风光资源真实分布的风光典型场景,为电源规划提供数据基础,具有广泛适用性。(2)建立描述集群机组时序运行特性的数学模型,并分析了火电、水电、风电、光伏、光热、储能等电源的发电特性。通过机组聚合且连续化处理描述机组运行特性的离散变量,综合考虑风光不确定性、多能源电源机组时序运行特性,构建一种基于时序生产模拟的新能源电源容量配置模型。西北某省电网实际算例仿真结果表明,所提模型可在长时间尺度下高效求解,获得显著促进新能源消纳的电源规划方案,在与当地资源特性和负荷特性相适应的同时能准确模拟多能源电源并网运行的情况。(3)在前述基于时序生产模拟的新能源电源容量配置模型的基础上,计及网架结构,考虑输电断面约束,构建多能源电源多点布局规划模型。该模型同时考虑风光资源时空分布特性、多能源机组运行特性和电力系统接纳能力,获得了综合成本最优的多能源电源多点布局规划方案。实际电力系统等值算例仿真分析表明,利用所提模型可以高效求解得到多能源电源多点布局规划方案,并在充分消纳新能源的基础上模拟规划水平年各电源并网运行状态,为运行调度人员制定科学合理的调度运行策略提供量化决策依据。
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