基于阶梯碳交易的综合能源微电网联合控制研究

在“双碳”目标背景下,为实现微电网系统的低碳排放和风电消纳最大化,提出了一种含碳捕集电厂(carbon capture power plant,CCPP)及电转气(power-to-gas,P2G)耦合的综合能源系统(integrated energy system,IES)和电车入网(vehicle to grid,V2G)的双层模型优化调度策略。首先,在低碳技术层面上,针对CCPP和P2G设备在时间上运行不同步的问题,在CCPP和P2G设备中间加设储液罐作为CO_(2)的缓冲站,建立含CCPP、P2G设备、燃气轮机的数学模型并建立阶梯碳交易对IES进行低碳排放约束;其次,为了充分发挥电动汽车负荷和储能的双重特性,以IES的弃风时段和高峰时段制定策略引导电动汽车进行充放电,来进行能量时移;最后,在经济效益层面上,以综合运行成本最低为目标函数,采用MATLAB调用GUROBI求解器进行求解。通过设置不同场景进行对比,结果表明,该调度策略能在提高微电网风电消纳水平的同时,实现系统的低碳经济运行。

广域测量系统用于电压稳定在线预测

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定预测奠定了基础。为了提高电力系统的安全稳定运行,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的电力系统关键节点电压稳定在线预测方法。该方法根据安装在关键节点的相量测量单元(PMU)实时采集的局部电压、电流相量,利用最小二乘法拟合出电压、电流相量随着负荷增长的变化趋势,可预测出该负荷增长下未来某一时刻关键节点的电压、电流相量变化。利用电压稳定复合判据来评估电压的稳定性并采用k值指示节点的电压稳定程度。在2机5节点及新英格兰10机39节点系统上通过仿真计算,结果表明该方法能有效预测关键节点的电压稳定性。

基于GPS的母线电压相角测量研究及实现

介绍了一种基于GPS高精度全网统一时钟的稳态相角测量的硬件方案。该设计采用模块化结构,由两个(或多个)过零点时标生成模块和一个中心处理模块组成,利用过零点时标生成模块为电压过零点打上精确的时间标签,并上传到调度中心,由中心处理模块对上传的一系列时间信息进行处理,计算出电压的稳态相角。可与目前的调度自动化系统配合使用实现电力系统的稳态相量可观,具有安装和调试方便、传输信息量小、速度快、抗干扰强、测量准确等优点。

负荷动态特性变化对电力系统静态电压稳定性的影响研究

针对负荷动态特性激发电压的动态变化而且在极端情况下可能导致电压崩溃的问题,将转差率引入负荷等效阻抗模型对负荷的阻抗模及阻抗角进行了分析,得出了负荷的阻抗模及阻抗角的突变点;基于该模型对负荷动态特性进行了分析,讨论了负荷变化时节点的电压及功率变化情况,得出了节点电压转折点和节点功率转折点;结合三元电压稳定分析法推导出的传输网络的电压稳定极限曲线,利用算例分析了不同的负荷比例对电力系统静态电压稳定性的影响,从而得出了恒阻抗负荷比例的增加有利于增强电力系统静态电压稳定性的结论。

一种可在线确定电压稳定运行范围的方法

文中根据节点的戴维南等值电路,提出了一种确定静态电压稳定临界运行状态及其运行范围的方法。通过理论分析认为:节点的最大输出功率与戴维南等值电势的平方成正比、与戴维南等值阻抗成反比,与节点负荷的阻抗角成单调递减变化;节点的临界电压与戴维南等值电势成正比,与节点负荷的阻抗角成单调递减变化。采用广域测量系统,该方法间接地避免了潮流方程的Jacobian矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题,弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该方法可行,可以在线快速确定电压稳定临界状态。

基于广域测量的在线电压稳定监视

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。对采用局部电压、电流变化估计电网侧等值阻抗进行了分析,指出利用SCADA/EMS测量数据不能准确估计电网侧等值阻抗的缺陷,提出基于节点电压和负荷电流相量变化的改进方法和电压稳定性指标。采用广域测量系统间接地避免潮流方程在临界点的不收敛,弥补传统方法在应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该指标能够正确指示节点的电压稳定性,适于对节点在线静态电压稳定的监视,具有一定实用性。

电压稳定临界域的描述及在线近似确定

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。在此引入负荷阻抗角建立了新的电压稳定临界域的描述即电压表示形式和功率表示形式,并建立了电压稳定域。利用广域测量技术对节点戴维南等值参数的在线估计实现了对静态电压稳定临界域的在线确定,间接地避免了潮流计算中Jacobi矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题,弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明提出的方法可行,可在线快速确定电压稳定临界域。

考虑风电消纳的电动汽车充电站有序充电控制

为实现电动汽车充电站对风电的充分利用,降低充电负荷对配网系统运行带来的负面影响,本工作提出一种考虑风电消纳的电动汽车充电优化策略。首先采用蒙特卡罗仿真法对不同数量电动汽车的充电负荷进行预测;然后,在综合考虑风电出力和电动汽车充电需求的基础上,根据风电功率的波动,动态调整分时电价,以包含充电负荷在内的配电网负荷峰谷差最小和用户充电花费最低为控制目标,建立电动汽车有序充电模型,采用改进的粒子群优化算法对模型求解,此外,通过与电动汽车直接接入配网充电的无序情形对比,结果表明,所提策略有效降低充电行为对配电网冲击的同时,能够直接促进风电消纳,提高用户充电的经济性。

电压相角测量算法研究及其应用

探讨了递归Fourier算法、过零点同步相角测量算法和过零点异步相角测量算法,分析了3种电压相角测量算法的优缺点,并利用过零点异步相角测量算法设计了一种GPS母线电压相角测量装置,介绍了该装置的结构组成及工作原理。该装置实现了对静态电力系统运行的实时监控和调度,具有较高的工程实用价值。

电压相角测量算法综述

本文讨论了基于GPS统一时钟的电压相角测量的实现技术,探讨了过零测量法、离散Furier算法、递归Fourier算法和变速度同步采样的电压相角测量算法,提出了母线电压相角在电力系统稳定运行中的应用。

基于经济调度的光伏并网系统储能容量研究

针对储能装置和光伏系统结合过程中的经济运行,根据光伏发电曲线以及光伏系统购售电价的特点分析,建立了经济调度模型;并基于经济调度模型、通过粒子群算法计算了不同容量下的光伏发电系统的运行成本,进而算得加入蓄电池成本后的综合费用;依据综合费用确定蓄电池的最佳容量。通过仿真计算和分析表明:合理容量的蓄电池不仅可以平滑光伏输出,提高电力系统运行的经济性,而且具有一定的削峰填谷效应。

发电机外部故障切除后励磁调节器动态特性仿真研究

励磁调节器改善了发电机的调压特性,但对其引入电流测量值后的分析存在不足。为了研究电流测量值对励磁调节器调整特性的影响,分别建立了发电机单机运行和并网运行两种仿真模型,得到了两种运行状态下励磁调节器的调整特性,并利用戴维南等效电路对励磁调节器中的电流进行分析。仿真分析结果表明,励磁调节器在发电机单机运行和并网运行故障切除后的调整特性不同,且引入的电流测量值是由发电机电势与系统电势矢量差振荡产生,是呈低频振荡特性的交流电流;仿真进一步表明,加装自动励磁调节器后会在一定程度上加剧发电机与系统间的低频振荡。

OLTC对静态电压稳定极限影响的研究

针对OLTC动作和负荷动态特性引起的电压稳定现象复杂且不容易把握的问题,利用Pmax-φ、Vcr-φ曲线分析研究了OLTC变比调整对静态电压稳定极限的影响以及OLTC调整时对应的临界变比,即OLTC连续增大变比时,Pmax-φ、Vcr-φ曲线将逐渐上移;OLTC连续减小变比时,Pmax-φ、Vcr-φ曲线将逐渐下移;在OLTC变比调整过程中,其调整幅度不能超出临界变比确定的调整区域。算例仿真结果表明,利用Pmax-φ、Vcr-φ曲线能很好地阐述OLTC调整对静态电压稳定极限的影响。

励磁调差修正单元对发电机系统动态稳定性的影响

励磁系统调差修正单元在对发电机外特性进行调整的同时,也会影响发电机的动态稳定性。依据戴维南定理分析发电机并网后的稳态运行模型,讨论发电机回路电流与等值电势以及相角的变化关系,并用向量法分析电流修正单元对励磁调节系统测量电压的影响。采用MATLAB仿真平台建立含有电流修正单元的水轮机组可控硅励磁系统仿真模型,分析不同电流修正系数对水轮机组与系统之间动态稳定性的影响。在发电机满足静态稳定的情况下,电流修正系数为正时,系统满足动态稳定;电流修正系数为负时,在修正系数绝对值较大、发电机重负荷情况下,系统容易出现动态失稳。

基于马尔科夫链误差修正的光伏发电预测

为了提高光伏发电预测的精度,在传统BP神经网络预测模型的基础上,利用相似日算法和马尔科夫链理论对预测模型进行改进。其方法以得到的相似日数据作为预测模型的输入量,通过BP神经网络进行训练,得到初步的预测值,然后根据马尔科夫链模型得到的误差状态转移概率矩阵对预测误差进行修正,根据修正后的误差得到新的预测值。最后通过与传统算法得到的预测结果进行误差对比分析,结果表明,改进算法的预测精度高于传统算法,验证了该模型的有效性。

励磁调差单元对电力系统低频振荡的影响

自动励磁调节器对改善发电机的静调压特性起了积极作用,但对调差电流引入后的分析不足。为了研究调差单元引入对电力系统低频振荡的影响,采用戴维南等效电路分析了不同励磁控制方式下单机无穷大系统电路的运行特性,对比研究了调差引入前后励磁系统测量电压变化对系统阻尼特性的影响,并通过Matlab建模仿真分析了调差单元参数及发电机工况改变时低频振荡阻尼的变化特性。理论分析与仿真结果表明,调差单元引入后测量电压变化会对系统阻尼力矩产生一定的影响,且调差提供阻尼的大小,不仅与调差单元的接入方式的正、负有关,也与发电机所处工况、调差系数以及励磁参数有关。

励磁控制器中电流测量量对电力系统低频振荡的影响

低频振荡的频繁发生严重影响电力系统安全稳定运行。为了分析导致电力系统低频振荡加剧的原因,通过研究发现,发电机励磁调节器调差单元中电流测量值可能是加剧低频振荡的原因之一。针对发电机励磁调节器调差单元中电流测量值的变化特性和发电机功角震荡特性进一步分析,运用戴维南等效电路分析方法证明电流测量值与发电机功角具有同幅震荡特性,且它的引入在一定程度上比电压测量值的引入对低频振荡的影响大,运用MATLAB仿真建模验证结果表明,低频振荡的加剧在一定程度上是由于调差单元电流测量值对发电机励磁系统的助增效果造成的。

基于EV风电消纳的“风-网-荷”协同优化策略

为降低电网负荷波动,提出了基于EV风电消纳的“风-网-荷”协同优化策略。该策略以EV为主体,依托风电商和配电商的合作关系建立风电充电站,利用EV协助消纳风电功率;根据EV风电功率消纳量和政府电价补贴政策制定社区居民激励电价,提高社区EV参与风电消纳的响应度;通过激励电价引导居民调整用电行为,改善社区负荷。以最小化EV充电费用和居民用电费用、最大化风电消纳率为目标采用NSGA-Ⅱ算法求解模型,并对比EV在无序充电场景和V2G策略场景的执行效果。结果表明:所提策略较其他应用场景在满足居民用电需求和EV充电需求的同时能更好地降低用户支出费用和社区负荷峰谷差,提高电网的可靠性。

采用分时段模糊技术处理实现的短期负荷预报

采用模糊理论对日负荷曲线预报中的天气因素进行了模糊处理 ,根据季节、气候的不同对天气因素做不同的模糊处理和不同数学模型 ,建立了专家处理系统 ,提高了短期负荷预测的精度。通过对河南省某市级电力系统日负荷曲线的模拟预测 ,虽然仅对天气做了模糊处理 ,但预测结果令人满意。

发电机外部故障切除后励磁调节器调整特性分析

励磁调节器对改善发电机的调压特性起了积极作用,但对电流测量值引入后的分析不足。为了研究电流测量值对励磁调节器调整特性的影响,建立发电机自动励磁电压和固定励磁电压并网运行两种仿真模型,并利用戴维南等效电路对励磁调节器中的电流进行分析。仿真分析结果表明,励磁调节器在稳定机端电压的同时会加剧发电机与系统间的振荡,而引入的电流测量值是由发电机电势与系统电势相量差振荡产生呈低频振荡特性的交流电流,该电流会加剧发电机与系统间的振荡。最后通过进一步仿真验证了该理论分析的正确性。