大规模分布式新能源接入下的配电网灵活性评价方法和指标体系研究文献综述

 2022-10-27 10:10

文献综述(或调研报告):

近年来,国内外学者正在积极开展含高渗透率可再生能源电力系统灵活性评价的研究工作。关于电力系统灵活性的定义,国内外学者给出了多种说法,国际上尚缺乏统一的定义。北美电力可靠性协会(North American Electric Reliability Council, NERC)认为电力系统灵活性是系统资源满足需求变化的能力[1]。国际能源署(International Energy Agency, IEA)则认为电力系统灵活性是系统面临大扰动时通过改变发电或负荷以此维持可靠性的能力[2]。文献[3]中将灵活性定义为:在给定的系统状态下,系统灵活性代表系统在某一定时间尺度和成本约束下,系统对未来一定范围内不确定性事件的应对能力,并从时间、调整行为、不确定性集以及成本四个维度对灵活性进行描述。清华大学鲁宗相等人将系统灵活性定义为:在一定时间尺度下,电力系统通过优化调配各类可用资源,以一定的成本适应发电、电网及负荷随机变化的能力,提出了元件级-区域级-系统级的多维灵活性指标体系[4]。综上可知,随着可再生能源的快速发展,电力系统灵活性正在受到越来越多的关注。

在配电网的灵活性规划方面,国内外也在积极地进行研究。文献[6]针对目前风电并网容量优化分析对风电出力随机性考虑的不足,在电力系统灵活性分析研究的基础上,引入灵活性参数,将风电功率的随机性柔性化表示。同时,考虑风电运行价值对风电并网容量的影响,建立了风电并网容量优化柔性数学模型,对大规模可再生能源接入时的电力系统灵活性评价有一定指导意义。文献[7]从可靠性/规划及统计学的角度,提出了一套适用于含风电系统的运行灵活性量化评估指标体系及方法,并基于蒙特卡洛模拟法和经济调度模型,提出了实用化的指标计算方法。文献[8]对配电网灵活性控制多尺度柔性评价方法的原理进行了阐述,对设计及研发方案等多个方面进行了初步的研究。文献[9]针对大规模风电所带来的不确定性,由经济性评估为基础,定义了系统运行时的正负电价,建立了大规模风电的灵活性评价模型。文献[10]从某一时段负荷的功率谱密度着手,得出风电出力变化的周期图,并将其与可调度的灵活性资源图对比,得出大规模风电的灵活性价值评估。

接下来关注选取的灵活性评价指标,关于配电网的最大供电能力,文献[11]考虑整个配电系统的重构能力和不同类别客户的日负荷曲线,通过二阶锥松弛技术将配电网最大供电能力评估模型化为MISOCP优化问题进行求解,结果可作为配电网规划的指导方针,如负荷规划、断路器和DG定位、变压器额定值设计等。文献[12]基于文献[11]中的模型,提出了一种计算N-k安全准则下最大供电能力的鲁棒方法,采用列约束生成方法计算两阶段鲁棒模型。关于配电网的可再生能源最大接入比例,文献[13]介绍了世界各国目前采用的分布式电源并网规范,并就规范对比分析了各国目前限制分布式电源最大接纳能力的约束条件,并在此基础上对比世界各国目前所采用的可行的增加配电网接纳能力的方法。文献[14]考虑配电网不同的运行条件和方式,总结限制分布式电源接入的各种因素,提出一种结合静态安全限制因素定量计算和动态安全限制因素仿真校验的确定分布式电源准入容量工程化方法。关于配电网的峰值负荷转移能力,文献[15]提出了含微网的配电网负荷转移能力可靠性评估指标体系。该评估体系将含微网的配电网分为微网并网运行的配电主网和孤岛运行微网两部分,从可靠性角度对含微网的配电网负荷转移能力综合评估。关于配电网与大电网边界点有功无功传输范围,文献[16]考虑配电网层面的可用灵活性,探讨了使用蒙特卡罗模拟来估计输配电系统边界节点有功和无功功率的灵活性范围。关于配电网的N-1满足率,文献[17]提出一种基于线路分段负荷转移的中压配电系统整体描述与N-1校验方法,用于线路和主变的N-1校验。

综上可知,国内外已经开展了大量有关电力系统灵活性评估的研究,在配电网灵活性评估方面,应选取合适的评价指标,建立能够全面评价大规模新能源接入下的配电网评价指标体系。针对本文选取的几个灵活性指标,有必要结合新能源对其进行更深入地研究。

参考文献:

[1] North American Electric Reliability Corporation. Special report: accommodating high levels of variable generation . Available: http://www.nerc.com/files/ ivgtf_report_041609.pdf.

[2] International Energy Agency. Harnessing Variable Renewables: A Guide to the Balancing Challenge. Available: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/ harnessing_variable_renewables2011.pdf

[3] J. Zhao, T. Zheng, and E. Litvinov. A Unified Framework for Defining and Measuring Flexibility in Power System. IEEE Transactions on Power Systems[J], 2016, 31(1):339-347.

[4] 鲁宗相, 李海波,乔颖. 含高比例可再生能源电力系统灵活性规划及挑战[J].电力系统自动化, 2016, 40(13):147-158.

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