基于双碳目标的新型电力UPFC系统

基于双碳目标,构建一种可再生能源经由储能电池接入的新型统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)系统。对新型UPFC系统进行数学建模,提出两种合理的输电调度方案:第一种方案以输送有功功率的最小成本为目标函数进行优化调度;第二种方案考虑输电线路的稳定裕度和输送有功功率的成本,通过线性权重的归一化法统一量纲后进行多目标的优化调度。最后算例仿真计算两种方案的优化调度结果,并分析各自特点。

新型UPFC拓扑结构的功率传输增强方案

根据实际工程需求,将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的拓扑结构进行变换。将UPFC系统的串联换流器和并联换流器接在不同的线路中,为了提高串联侧的输电能力,提出一种可再生能源对UPFC系统提供有功功率支持的方案。由于可再生能源的不确定性,为了系统的安全和稳定,可再生能源提供的功率先由电池储能进行存储,再做接入;对含新型UPFC拓扑结构的输电系统进行数学建模,以传输功率最大化为目标函数,通过遗传算法进行求解;最后通过算例仿真验证所提方案的正确性和有效性。

计及风光出力相关性的配电网多目标无功优化

风电-光伏机组的大量接入对传统的无功优化模型提出了新的挑战。提出了计及风光出力相关性的配电网多目标无功优化模型,采用粒子群优化神经网络(particle swarm algorithm-BP neural network,PSO-BP)依据过去天气预报和风电出力的历史数据训练得到风电预测出力曲线,利用综合场景概率法生成光伏出力曲线。用斯皮尔曼相关系数将风光之间的出力相关性量化,再考虑风机和光伏机组共同参与无功优化。采用多目标粒子群算法(multi-obj ective particle swarm optimization,MOPSO)求解模型,以改进的IEEE 33节点配电网系统作为仿真样本,求得兼顾网损和电压偏差的Pareto最优解集,从中选择最优方案。算例结果验证了风光出力相关性对无功优化的影响,以及分布式电源接入配电网能有效降低网损和提高节点电压。在实际运行中,各地区的风光出力均满足一定的自然规律,可以以斯皮尔曼相关系数大小为参考依据,实现分布式电源(distributed generation,DG)和静止无功补偿装置(static var compensator,SVC)的协同优化运行,为配电网的安全经济运行保驾护航。

基于频谱分析和滑动平均滤波的混合储能容量配置方案

以风电为典型的可再生能源由于其随机性和间歇性的特点,其入网功率波动大,为减小并网时对电网造成的冲击,文中研究一种混合储能系统(Hybrid Energy Storage System,HESS)来平滑风电出力波动,使入网波动符合并网规范。基于傅里叶变换对风电原始数据进行频谱分析,并得到符合风电接入电网规范的理想目标输出,将两种功率的差值做为混合储能系统的补偿功率,再由滑动平均滤波方法分配混合储能中蓄电池和超级电容器的功率补偿量,考虑并网波动、充放电效率和荷电状态来确定蓄电池和超级电容器的额定功率和容量,在计及蓄电池损耗的基础上,考虑储能折旧和维护因素,计算混合储能系统的配置成本。算例表明混合型储能比单一型储能配置成本更低,更具有经济性,验证了该方法的可行性。

考虑电转气精细化模型的气电联合微网日前优化调度

针对目前电转气系统运行过程中能耗大、效率低以及调度结果与实际运行过程存在较大偏差等问题,将电转气过程精细化为电转氢和氢气甲烷化两个环节,根据甲烷化启停过程的耗时耗能特性构建了甲烷化环节启动模型和运行模型。然后将电转气精细化模型应用于气电联合微网,建立以运行成本最小为目标的微网日前优化调度模型,并运用遗传算法求解。仿真结果表明,所建模型能够实现对电转气系统的高效利用,提高了调度结果的准确性,并且能优化机组出力,保证微网运行的经济性。

气电联合系统的双向优化调度

针对气电联合系统双向互联的发展需求,该文提出了含电转气和燃气轮机热电解耦的双向优化调度模型。在电至气与气至电两个方向,分别建立净效益最大电转气容量配置模型与考虑弃风成本、燃气轮机热电解耦的发电总成本最小模型,运用带权极小模函数和遗传算法对电转气设备净效益与系统发电总成本间的矛盾问题进行求解。研究结果表明,电转气设备能够提高风电消纳能力并产生较高的净效益,热电解耦提高了燃气轮机发电的灵活性,且减小了发电成本。

智能电能表的开盖异常分析及优化

基于智能电能表在实际应用中的开盖记录异常情况,详细分析了其产生原因。在此基础上,针对智能电能表的开盖异常提出以光电检测装置代替传统接触式开关进行优化的建议,对光电检测回路的原理和结构进行分析,通过实验检测论证了优化设计的优越性和可行性。

泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统

基于提出的建设泛在电力物联网的号召,利用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)实现物理层面上多条线路的紧密联系。由多个换流器串联接入到多条输电线路上,另外多个并联换流器连接到其他多个网络中,形成一个由换流器作为媒介的大型电力系统输电框架。在连接众多换流器的直流线路上,由储能电池作为有功功率支撑并联接入,共同组成泛在电力物联网框架下的新型UPFC系统。对新型UPFC系统进行数学建模,以对可再生能源的最大消纳能力和有功功率传输的最小成本为目标函数,用遗传算法进行求解。通过算例仿真验证了新型UPFC系统在增强有功功率传输极限、减少有功功率传输成本等方面的优越性。

考虑多负荷聚集商参与的系统日前-日内分层优化调度策略

需求响应(DR);负荷聚集商(LA);主从博弈;目标级联分析(ATC)中文摘要:需求响应(demand response,DR)技术是系统削峰填谷,提高运行经济性和风电消纳的重要手段。针对风电和需求侧资源的时间特性,考虑到电网调度层和负荷聚集商(load aggregator,LA)之间主从博弈的关系,建立了多负荷聚集商参与的日前-日内分层优化调度模型。针对日前风电和价格型需求响应(price-based demand response,PDR)资源的不确定性,采用基于场景和模糊机会约束相结合的方法建立日前调度模型;针对日内多聚集商参与系统运行,采用目标级联分析(analytical target cascading,ATC)法对日内模型解耦,实现了各部分的并行求解。文章算例中通过对PDR和负荷聚集商的调度分别使系统综合运行成本降低了4.5%和6%,且各负荷聚集商收益均高于最低收益率8%,说明所提出的分层优化调度策略能在减小系统综合经济成本的同时保证各负荷聚集商的收益,且在一定程度上增强了系统的调峰能力。