面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略

针对在沙漠、戈壁、荒漠区域的新能源机组面临消纳和经济性差等问题,提出一种面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略。考虑系统结构的复杂性,采用模型分层的优化方案。上层模型以需求响应(DR)调用成本最小和优化负荷与风光预测总值协方差最大为目标,旨在优化用电负荷曲线,释放电网新能源消纳潜力;下层模型通过协调风电机组、光伏机组、储能电站、火电机组以及上层模型得到的优化负荷,同时将阶梯型的碳交易成本引入到目标函数中,建立多目标“源网储荷”协同低碳调度模型,旨在提高系统运行的经济性,降低系统的碳排放量,提高新能源的消纳能力。最后基于改进的IEEE 30节点系统进行仿真测试,结果验证了模型的有效性。

基于扰动观测的构网型柔直系统阻尼控制器设计

构网型柔直逆变器具有惯性支撑能力,可对低惯性电网进行频率支撑,但也具有类似同步发电机的振荡特性,系统受扰后构网型逆变站易参与电网振荡,导致振荡范围扩大。首先构建了构网型逆变站和受端电网的简化状态空间模型,基于奇异值分解技术研究了控制器参数、柔直并网位置以及电网惯量分布对交直流系统振荡特性的影响,确定了两区域系统中柔直的最佳并网位置。接着利用构网型逆变站对电网扰动的主动响应能力,设计了基于扩展状态观测技术的振荡阻尼控制器(disturbance observer-based damping controller,DODC),利用构网型逆变站自身的量测对交直流混联系统的关键状态进行实时估计,并利用二次型最优反馈控制实现关键振荡模态阻尼抑制。最后通过DIgSILENT/PowerFactory-MATLAB联合仿真模型对所提控制策略的有效性进行了验证。

低压配电台区柔性互联系统多目标DDPG优化调度

针对配电台区柔性互联系统(DSAFIS)中源、荷、设备强不确定性,及台区间功率互济特性,提出基于深度确定性策略梯度(DDPG)的台区运行成本、新能源消纳、负载均衡目标协调优化调度方法。构建系统模型与物理系统自动联动的深度强化学习日前优化调度决策框架,设计考虑多目标奖励和运行约束奖励的优化调度DDPG模型;DDPG采用“在线学习”模式,算法收敛后输出日前调度计划给实际DSAFIS。算例验证了所提方法能自动适应系统的强不确定性,且在降低运行成本的同时兼顾了新能源消纳和台区负载均衡。

基于电压稳定在线监测指标的预防控制方法

为实现在线预决策和实时匹配的电力系统预防控制策略,稳定水平分析的实时性与控制措施集的选取速度尤为关键。该文以非线性等值分析方法定义的阻抗模裕度指标为系统电压稳定裕度评估指标,建立了阻抗模裕度指标与各类控制参数的灵敏度关系。在此基础上,通过预选故障和参与控制集等策略,提出一种新的基于序列线性规划的预防控制方法。该方法避免了求解基于连续潮流法的潮流极限点和潮流雅克比矩阵零特征值的左特征向量,加快了电压稳定安全裕度和控制灵敏度的分析速度,提高了方法自适应系统运行状态变化的能力。为了克服阻抗模裕度指标在稳定域上的线性性差问题,采用了快速预测方法求出负荷裕度值,作为控制决策模型中的辅助安全约束条件,保证了预防控制效果的可靠性。最后,该文提出方法在中国南部某省级2 273节点实际电网中进行了测试,验证其可行性和有效性。

基于阻抗模裕度指标的动态无功补偿装置优化配置方法

基于非解析复变电力系统的动态分析方法,提出计及负荷特性的阻抗模裕度指标(impedance modulus margin index,IMMI)计算方法。其计算公式能够简单且直观地利用电力系统运行参数。IMMI能够准确地评估负荷节点电压稳定性的水平,从而判定电压稳定薄弱环节。在上述研究基础上,提出动态无功补偿装置优化配置的新方法。它能实现实时跟踪负荷节点的等值电路参数,动态的搜索动态无功补偿装置配置最佳位置。再综合考虑配置点的配置容量的确定原则,比较多种配置方案的效果与成本,得出最后动态无功补偿装置的优化配置方案。通过IEEE 14节点系统和广东电网某220 kV片区网络的案例说明了新方法更加直接有效。

基于模型预测控制的SVC与STATCOM协调控制器

随着电力系统电力电子化程度越来越高,不同FACTS装置控制器间存在的交互影响对系统的安全稳定构成更大的威胁。该文通过建立含静止无功补偿器(staticvar compensator,SVC)与静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)单机系统的线性化状态空间模型,考虑两者PI控制器的控制特性、运行方式及其整定原则,分析总结了FACTS装置在暂态过程中的负交互影响机理;并提出基于模型预测控制(model predictive control,MPC)代替传统PI环节建立协调控制器,克服了PI控制参数整定困难和难以实现全局优化等缺点。同时,该文在给出该控制器的一般控制结构后,利用控制模型的阶跃响应对比分析PI与MPC的动态过程,分析结果表明该控制器具备良好的控制性能。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建含SVC与STATCOM的单机无穷大系统的仿真模型。仿真结果显示,在装置运行状态变化和系统暂态扰动条件下控制器具备良好的动态性能,能够有效解决系统控制参数、反馈变量等非线性、强耦合所带来的不利影响。

计及储能与可控负荷的智能楼宇系统短期优化调度

本文以深度挖掘源-荷互动潜力为目标出发,提出了一种分布式动态可重构电池网络架构的楼宇储能系统拓扑,以提高智能楼宇储能系统的灵活调度能力。首先,通过深入分析楼宇系统内不同类型的可控负荷的工作特性和可中断负荷的反弹效应,建立楼宇可控负荷的区间内可调度裕值指标。在此基础上,考虑用户的用电舒适度和楼宇系统调度区间内实际可调度裕值,以楼宇系统调度成本最小为目标函数建立了短期优化调度模型。最后,应用改进的粒子群算法在IEEE14节点配电系统上对所提的模型进行求解和仿真分析。仿真的结果表明所提出的调度模型可以有效地提升新能源的消纳能力和降低楼宇负荷的功率波动。

UHV对接入区域高压配电网安全稳定的影响

采用EPRI-E'等值方法建立包含特高压和大中型城市高压配电网的多电压等级电网仿真模型,从特高压线路故障后退出、配电网内部线路和主要电源点N-1故障的时域仿真分析,研究了特高压投运后高压配电网稳定受到的影响,并定义最短路径确定受影响程度较大的区域.仿真结果表明,特高压线路发生故障后双线跳开,最短路径为5左右的220kV站点出线潮流变化较大,部分将过载或重载,可能诱发系统的连锁故障;配电网内部的故障如果是在特高压系统故障后发生,系统存在崩溃的风险.最后,针对特高压投运后系统的运行特征,提出了相应稳定控制的措施,确保电网安全稳定运行.

基于综合灵敏度分析限流的最优断线措施

通过对500kV电网短路电流超标问题进行研究,考虑抑流效果与主网完整性、系统电压安全稳定性之间的关系,提出一种基于综合灵敏度分析限制短路电流的多目标决策线路开断优化方法。首先通过分析受端电网开断线路对超标站点自阻抗、三相短路电流及节点电压的灵敏度,建立了综合灵敏度多目标优化模型。再对灵敏度进行归一化处理,借助组合权重因子及帕雷托(Pareto)最优前沿集的定义,求得综合灵敏度值,对其降序排列得到以综合效果最佳为目标的断线措施优先级,进行短路电流校验,从而可快速地寻找到最优断线措施方案。通过对广东电网某500kV层简化网络仿真验证,结果表明了所提方法的有效性,该方法能够快速获取限流的最优断线决策方案。

提升配电网弹性的微网差异化恢复运行方法

在现有电力基础设施条件下,实现弹性提升运行措施的有效性与实用性是提高配电网弹性的关键。微网运行模式灵活多样,可主动参与配电网的弹性提升。根据含微网配电系统灾害或极端扰动后故障区域的不同,提出基于重构及非重构孤岛/并网的微网差异化恢复运行方法。考虑含微网配电系统的结构与运行特点,将系统构建成主网和微网2类小网络模型,提出面向微网非重构孤岛和重构的2个不同弹性度量指标体系。在此基础上,进行弹性指标计算,采用基于Choquet积分的弹性量化方法计算综合弹性值,以进行故障后微网非重构孤岛运行的弹性提升有效性评估,及得到基于重要负荷供电弹性最优的微网重构方案。最后,通过改造的含微网配电系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。

考虑电压暂降风险的高压配网动态无功容量优化配置

高压配网系统中,结合敏感负荷特性,引入电压暂降风险作为电压稳定的考虑对象。选用STATCOM进行动态无功补偿,从暂态研究电压稳定。建立无功优化的单目标函数模型,将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过Matlab软件对费用和容量进行曲线拟合,以计算最优容量。最后以广东电网某片区进行实例仿真,求取对应的最优解,结果显示在提高电力系统的安全可靠性同时也大大降低了经济成本。

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。

主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估

针对主从控制孤岛运行微电网短期可靠性的时变性和通信系统冗余的动态特性,提出一种基于时变动态故障树的短期可靠性评估方法。首先,定义时变动态故障树,给出动态子树和静态子树的求解过程。再以负荷点供电中断为顶事件,将顶事件划分为直接事件和间接事件,并进行概率计算。在此基础上,计算主从控制孤岛运行微电网的负荷点切负荷概率和系统停电期望值,给出可靠性评估流程。算例分析验证了所提方法的正确性及有效性,评估结果可为主从控制孤岛运行微电网的调度及运行提供一定的依据。

主从控制微电网的动态区间潮流计算

区间潮流是不确定参数为区间的潮流分析方法,只需知道不确定量的上下界。对主从控制微电网进行动态区间潮流计算,为避免传统区间潮流算法的区间迭代过程,提出一种新型区间潮流计算方法。首先结合区间数与仿射数,建立仿射泰勒区间扩展函数模型。再在建立间歇性DG装置有功出力动态区间的基础上,建立主从控制微电网的仿射区间潮流模型,提出基于仿射泰勒区间扩展函数的区间潮流法得到潮流解的动态区间,该方法实现了区间运算与迭代运算的解耦,可减少区间运算量及提高收敛性。最后,通过改造的微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。

基于态势利导的同步逆变器负序电流抑制方法

电网电压不平衡时,同步逆变器并网运行输出负序电流导致三相并网电流严重不平衡,进而使电网不稳定加剧,制约了其在新能源并网中的应用。针对此问题,对电网电压与逆变器输出电压未能同步而产生的不平衡电流进行机理分析,提出了一种抑制负序电流的新方法。该方法首先对逆变器输出电流进行态势预测,提前预知电流态势信息,然后将预测所得电流变化量转化为相应电压变化量作为前馈信息输入同步控制系统进行实时补偿,可实现同步逆变器态势利导下的快速预防控制。仿真结果表明,所提方法有效抑制了电网电压不平衡时的负序电流,降低了电流不平衡度,并提高了控制系统的动态性能。

基于系统短期时序状态转移抽样法的孤岛运行微电网可靠性评估

孤岛运行微电网完全利用自身的分布式电源(DG)和储能装置满足微电网内负荷的供电需求,因此有必要对其进行充裕度可靠性评估。本文针对孤岛运行微电网未来短期可靠性具有时变性,及可靠性评估解析法难以获得故障持续时间信息的问题,提出一种孤岛运行微电网短期可靠性评估的模拟法。首先,提出系统短期时序状态转移抽样法,以获得微电网时序系统状态;再建立考虑控制策略的DG装置出力模型,并计及故障解列、孤岛系统切负荷及静态安全约束的影响进行孤岛运行微电网短期可靠性评估,得到包括负荷点平均停电时间在内的短期可靠性指标值。算例系统的短期可靠性评估结果及分析验证了所提方法的正确性和有效性,具有一定的工程应用价值。

STATCOM与传统电压无功控制手段协调应用

静止同步补偿器(STATCOM)在电压无功控制中应用效果的发挥有赖于它与传统电压无功控制手段的协调。文中指出阻抗模裕度指标是系统电压稳定性最直观的衡量指标,并利用其变化情况来反映系统所处运行状态。从充分发挥STATCOM暂态特性的角度出发,提出了基于系统不同运行状态的变电站内STATCOM与传统无功电压控制装置协调控制策略,给出了系统运行于稳态和暂态时STATCOM与有载调压变压器、电容器组不同的协调原则。算例表明该策略是可行的和有效的。

Benders算法在发电机无功储备管理中的应用

电力系统的电压稳定性与系统中的无功储备密切相关。首先,建立了考虑N-1预想故障静态安全约束的发电机无功储备管理模型,并利用Benders算法将该模型分解为一个与正常运行方式相关的主问题和一系列与预想故障相关的子问题:主问题处理正常运行方式下的相关约束以及子问题所返回的Benders割约束,子问题处理一系列的预想故障及静态安全约束。其次,为提高Benders分解算法的求解效率,进一步提出了一种结合连续潮流方法的并行求解策略,减少了所需求解子问题的个数,仅返回一个Benders割至主问题。以IEEE 39节点系统作为算例,仿真结果验证了本文所提模型的正确性及求解策略的有效性。

利用本征正交分解进行电力系统模型降阶

针对电力系统模型降阶问题,提出一种基于本征正交分解POD(proper orthogonal decomposition)理论的降阶方法。首先依据动态电力系统模型建立系统样本向量集,并利用样本向量集按降序排列的奇异值以及相应的奇异值向量构造一个正交矩阵;然后着选择一个可以保持样本集基本特征信息的参数,构造POD基向量矩阵;最后利用基向量矩阵得到降阶模型。仿真计算结果表明,POD降阶模型可以保留原系统稳定性以及其输入输出动态行为,验证了所提方法的实用性。

考虑系统运行状态转变的变电站内STATCOM与VQC协调控制研究

针对传统变电站电压无功控制(voltage quality control,VQC)存在变压器分接头和电容器组投切频繁以及电容器投切对系统电压造成一定的冲击等问题,将动态无功补偿源——静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)加入变电站电压无功调节控制中。提出基于本地信息的系统状态辨识方法,实现考虑系统运行状态转变的变电站内STATCOM与VQC协调控制策略,协调有载调压变压器分接头、电容器组与STATCOM的运行。并利用BPA仿真软件对此策略下STATCOM装置在变电站的应用效果进行研究。仿真结果表明:STATCOM与VQC协调配合对改善变电站稳态、暂态运行均有明显效果,能有效减少变压器分接头和电容器的投切次数,2台主变压器均配置STATCOM的效果要好于1台主变压器配置STATCOM的情况。