基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。

特约主编寄语

为贯彻落实双碳任务目标,加快能源转型,我国风能、太阳能等可再生能源占比不断增加,逐渐形成了清洁、安全、高效的能源结构,并在沙漠、戈壁、荒漠地区规划建设了大型风电光伏基地项目。但基地的系统特性已由原有的同步机主导转变为了电力电子装备主导,其规划建设、控制装备、安全运行均发生了重大变化,系统的安全稳定运行及其送出均面临严峻挑战。下面将对沙戈荒新能源基地的建设及安全稳定运行的部分问题给出建议。

面向新型电力系统低碳安全需求的电碳多类型市场交易决策

在新型电力系统建设背景下,电网中接入的可再生能源比例不断提升,不仅给电力系统的安全稳定运行带来影响,也给传统电力市场的建设运营带来较大挑战。高比例新能源的不确定性和间歇性对传统电力市场支撑技术提出更高的要求,随着全国统一大市场建设的推进,现货市场与辅助服务市场的参与主体、市场间联动不断健全,为新型电力系统提供了多元化调节资源与调控方式,提升了系统灵活性与能源供给的安全可靠性。另外,低碳发展也是新型电力系统的重要方向,绿电市场、绿证市场、碳市场以及新能源超额消纳市场等不同交易手段,逐步形成减碳价值市场交易体制,推动以市场化手段助力双碳目标落实。为了共同探讨电力市场交易体系建设、实施和市场机制设计方面的新理论、新技术、新成果,展示该领域的发展水平及今后的发展方向,《内蒙古电力技术》编辑部特邀华北电力大学能源互联网研究中心副主任王永利教授、中国电力科学研究院高级工程师陈宋宋、澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室助理教授惠红勋作为特约主编,共同策划并主持“面向新型电力系统低碳安全需求的电碳多类型市场交易决策”专栏。

基于5G行业虚拟专网的海量可调节用户侧资源互动方案

为满足新型电力系统建设的需要,应对电力行业用户侧资源的不断扩张和结构变化,需要用户侧资源在互动时具有广连接、低时延的特点。基于上述问题,对当前用户侧可调节资源的需求进行了分析,结合5G行业虚拟专网的优势,给出了5G行业虚拟专网应用于用户侧资源互动领域的可行性,提出了基于5G虚拟专网的资源互动方案,通过虚拟专网配合柔性网络切片技术,实现对海量可调节用户侧资源的分区管理,从而支撑低时延、高质量和高安全性的可调节用户侧资源互动。

考虑风光不确定性与灵活性指标的园区综合能源系统最优调度

针对风光高渗透率的园区综合能源系统调度过程中灵活性不足的问题,提出一种考虑风光不确定性与功率型灵活性指标的园区级综合能源系统日前调度策略。在调度模型中通过机会约束理论对风光的不确定性提供备用服务,利用功率型灵活指标对灵活性供给进行量化评价,在此基础上构建兼顾经济成本与灵活性供给的日前优化调度模型,采用混合整数规划的方法求解;仿真结果表明,该调度策略有效保证了系统运行的灵活性与经济性。

针对电力系统数据缺失的暂态电压稳定评估方法

针对数据缺失时暂态电压稳定评估模型精度下降的问题,提出一种基于多视图缺失数据填充和门控图神经网络的电力系统暂态电压稳定评估方法。首先,基于多视图互补的时空视图来填充缺失数据,得到完整的数据集;然后,采用修复完整的数据集训练门控图神经网络模型进行暂态电压稳定评估,评估模型要进行快速更新,以提高在线应用的性能;最后,在IEEE39节点系统算例上进行验证所提方法的有效性。仿真结果表明,本文方法可以在任何同步向量测量单元放置信息丢失和网络拓扑变化的情况下及时有效地填补缺失数据,且所用评估模型的评估性能具有显著优势。

考虑灵活性分析的典型光伏日出力率曲线提取方法

为了在电力系统灵活性分析过程中,提取对系统灵活性影响较大的典型光伏日出力率曲线,提出一种考虑灵活性分析的典型光伏日出力率曲线提取方法,确定对灵活性影响较大的光伏日发电曲线范围,利用斯皮尔曼相关系数和随机贪心算法改进K-means聚类算法,对光伏日出力率曲线进行聚类,利用灰狼算法提取典型光伏日出力率曲线。算例分析以蒙西电网2019—2022年光伏日出力数据为研究对象,结果表明,利用所提方法提取的典型光伏日出力率曲线,能够有效反映光伏发电对系统灵活性的影响。

基于深度学习的火电机组用钢金相组织评级方法研究

针对火电机组用钢金相组织评级受人为因素影响,效率低、重复性差等问题,提出建立金相检验图像样本数据集,采用ConvNeXt-T卷积神经网络模型研究基于深度学习的火电机组用钢金相组织评级方法,同时用混淆矩阵对所建模型的性能进行评估,模型对铁素体+珠光体组织球化评级的准确率均值为98.7%、精确度均值为97.3%、灵敏度均值为97.2%、特异度均值为99.1%、F1-Score均值为97.2%,表明该方法能够对火电机组用钢金相组织进行较为准确的评级,提升评级效率,为火电机组用钢金相组织智能评级提供一种新的方法,同时助力电力行业金相检验向数字化、智能化发展。

飞轮储能阵列系统协调控制方法综述

因受材料、成本和技术等因素制约,提高单个飞轮储能装置的容量较为困难,难以满足长时间大功率的需求。对此提出使用飞轮阵列来提高飞轮系统的总储能容量,进而降低装置的研发和生产成本。对于飞轮阵列储能系统,研究各储能单元协调控制、相互配合的控制策略是实现阵列高效、安全运行的解决方案。从飞轮储能阵列系统拓扑结构、协调控制策略及协调控制算法进行全面的综述。从飞轮储能阵列不同并网拓扑结构出发,探讨了适用于直流母线并联和交流母线并联对应的功率分配控制策略;随后以飞轮储能阵列并行接入电网为切入点,分别对集中式、主从式与分布式协调控制算法进行比较研究和归纳总结,重点评述了分布式一致性算法优势,并在此基础上进一步总结基于智能算法高效率求解的功率分配控制策略。最后,指出了飞轮储能阵列系统并网运行协调控制面临的挑战。

多能互补能源基地多目标多时间尺度优化调度研究

针对“风光火”一体化调度模式下的能源基地经济稳定运行与规模化新能源高效消纳问题,提出了一种融合多目标多时间尺度的多能互补优化调度模型,充分考虑能源基地不同运行工况下的优化侧重点,分别以新能源消纳最大、机组调峰成本最低、系统运行经济性最优为目标,在满足安全约束条件下利用分支切割法进行求解,并基于日前-日内多时间尺度协调调度架构实现计划的滚动修编,通过选取内蒙古某大型能源基地作为算例进行分析。结果表明,所提模型能够有效提升“风光火”协同发电能力,在保障能源基地安全稳定运行的同时促进新能源的高效消纳,提高系统运行经济性。

10 kV配电网单相接地故障模拟仿真建模技术研究

为实现电力系统数字仿真平台全面、快速、经济地考核配电网接地故障处置算法,提出了一种10 kV配电网单相接地故障仿真建模方法,能够实现系统电容电流设计及校验、中性点接地方式切换控制、Z形接地变压器建模及参数校核。基于该建模方法,在实时数字仿真系统(Real Time Digital Simulation System,RTDS)完成建模,并接入小电流接地选线装置进行试验验证。结果表明,所搭建的配电网仿真模型的关键参数满足设计预期,小电流接地选线装置选线正确。

风光储系统参与电网调频与消纳技术研究

结合电网调频需求,考虑储能荷电状态、充放电深度等边界因素,提出了风光储协调参与电网调频的控制策略,即考虑到风光的可发资源及响应调节特性,提出兼顾调峰消纳和调频响应的储能参与、光伏配合协调控制策略,在保证调频响应的基础上,充分挖掘光伏响应优势,预留储能充放电裕度,进一步提升了风光储电站调峰消纳能力,延长了储能系统使用寿命;最后,通过建立风光储电站调频仿真平台开展针对性试验,验证了控制策略的准确性和有效性。

基于柯西差分入侵杂草算法的微电网经济调度

为提高微电网运行的经济性,提出一种基于柯西差分入侵杂草算法的微电网经济调度方法。以微电网最低运行成本为目标函数,综合考虑各类约束,建立了微电网经济调度模型。利用柯西分布和差分进化策略对入侵杂草算法进行改进,以提高柯西差分入侵杂草算法(Cauchy Differential Evolution Invasive Weed Optimization,CDEIWO)的全局搜索性能,从而避免算法陷入局部最优。仿真测试结果表明,CDEIWO算法能有效减少迭代次数,提高收敛精度。采用CDEIWO算法对微电网经济调度模型进行求解,并与其他优化方法进行比较,结果表明,CDEIWO算法经过62次迭代后获得的最低运行成本为1772.32元,在收敛次数和最优解上均优于其他方法,在CDEIWO算法的调度策略下,各微电源出力合理,在保证清洁能源利用率的同时,大大提高了微电网运行的经济性,验证了本文所提微电网经济调度方法的正确性。

构网型储能系统并网测试要求及测试实例分析

以某次构网型储能系统并网性能现场测试为例,阐述了构网型储能系统的频率适应性、电压适应性、电能质量适应性、低电压穿越性能、高电压穿越性能、充放电响应、充放电调节及充放电转换性能测试方法,并对构网型储能系统并网性能测试结果进行了分析。开展构网型储能系统并网性能现场测试可全面检测与评估储能系统调频、调压性能以及其对电网的主动支撑能力,测试成果可为构网型储能系统并网性能评价提供数据支撑。

分布式调相机对大规模新能源直流送端系统的稳定特性影响

针对大规模新能源接入直流送端系统,典型直流故障引起的系统暂态过电压和频率稳定问题,分析分布式调相机接入直流送端新能源场站对系统的稳定特性影响。首先,介绍分布式调相机无功调压和转动惯量作用原理;其次,介绍新能源机组过电压保护原理及直流送端系统典型故障引发暂态过电压的原因,并分析分布式调相机对系统强度即直流短路比、新能源直流外送系统暂态过电压及动态频率稳定水平的影响。最后,通过时域仿真验证分布式调相机在提升送端直流输电系统强度、暂态电压水平和频率稳定性中的作用。

基于时频域特征参数的风电机组滚动轴承故障诊断方法及应用

针对风电机组滚动轴承工作环境恶劣、工况多变且振动信号成分复杂等特点,将33项时域和频域特征参数及其特性应用于风电机组滚动轴承状态监测和故障诊断中,利用奇异值分解重构法(Singular Value Decomposition,SVD)将滚动轴承振动故障信号中的噪声等干扰成分去除,降噪重构后的信号经过基于经验模式分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)的希尔伯特-黄变换,实现故障冲击信号的共振解调处理,将低频周期故障调制信号筛选出来,最终结合滚动轴承各部件故障特征频率、振动信号时频分析结果和时频特征参数诊断结果实现滚动轴承的状态监测和故障识别。并通过振动测试信号分析,验证了该方法对提取风电机组滚动轴承故障特征的有效性。

低温低压脱硫废水蒸发物性模拟研究

根据谱尼-脱硫废水水质分析,电厂脱硫废水中盐的主要种类为含Na^(+)、Mg^(2+)的氯盐,主要不溶物为CaCO_(3)。利用Aspen Plus软件对低温低压脱硫废水的蒸发特性进行数值模拟,结果显示,脱硫废水的泡点温度随着溶液含盐量的增大而升高;在相同的泡点温度下,NaCl溶液的质量分数要大于MgCl_(2)溶液以及两者的混合盐溶液的质量分数;随着溶液含盐量的增大,沸点升高值呈逐渐上升趋势;随着温度的升高,蒸汽压呈逐渐上升趋势;而随着溶液中盐浓度的升高蒸汽压呈下降趋势,均小于纯水蒸汽压,且温度越高与纯水在相应温度下的蒸汽压相差越多。数值模拟结果和文献中试验数据进行对比,结果显示,NaCl溶液模拟值与文献值基本相符,MgCl_(2)和NaCl混合盐溶液蒸汽压模拟计算值曲线在从文献中查找到的纯MgCl_(2)和纯NaCl溶液的曲线之间,证明此模拟方法拟合程度较高,可为实际应用提供指导。

基于自学习寻优对燃煤锅炉燃烧优化的试验研究

为了使燃烧模型更准确地反演锅炉中煤粉的燃尽状态,基于遗传算法改进的神经网络模型,结合锅炉尾部烟道CO在线监测系统,构建基于自学习寻优的锅炉燃烧优化模型,建立了CO体积分数与锅炉热效率的关系。根据自学习寻优结果,对燃煤锅炉的出口氧量、配风方式和燃尽风(SOFA风)进行调整。研究发现,将出口氧量由3.0%调整至2.5%和3.5%,锅炉热效率分别提高了0.53%和0.49%;将锅炉的配风方式调整为缩腰配风和正宝塔配风方式,锅炉热效率分别提高了0.57%和0.73%;将锅炉A、B两侧SOFA风风门开度由87.4%调整为86.7%,锅炉热效率提高了0.71%,降低了热损失。

基于高斯混合模型的配电网分布式光伏接入影响量化分析方法

针对大量光伏并网后对配电网的影响难以准确评估的问题,提出一种基于高斯混合模型的配电网分布式光伏接入影响量化分析方法。首先,基于配电台区节点负荷历史数据和太阳辐照强度历史数据,建立基于高斯混合模型理论的配电台区节点注入功率的不确定性模型,通过线性化潮流方法计算得到配电台区的节点电压幅值、支路有功潮流等电气量的概率密度函数;其次,建立分布式光伏接入影响量化评估指标体系,并提出分布式光伏接入影响量化评估方法;最后,基于算例对本文所提方法进行验证。

基于大型光伏直流升压汇集系统的限流控制研究

针对大型光伏直流并网汇集系统双极故障后短路电流上升快、幅值高,在系统中附加限流设备或改进换流器拓扑限制直流短路电流,又会额外增加建设成本的问题,提出一种模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)两阶段限流控制,首阶段保障限流控制快速性,次阶段增加MMC限流程度,同时结合光伏直流汇集系统结构提出相应的控制和保护协调方案。首先分析了短路电流影响因素,进一步提出两阶段限流控制实现方法,探讨了限流控制对系统影响并给出系统的限流控制与保护系统协调流程,最后在±30 kV/30 MW的光伏直流并网汇集系统中对限流控制进行仿真验证。仿真结果表明,所提两级式限流控制能迅速投入并显著降低故障电流及桥臂电流,控制直流断路器设计成本,降低换流器闭锁风险。