能源汇集系统中多模式接入储能的协调控制及优化设计方法

随着能源汇集系统中新能源设备接入比例不断增加,光伏、负荷的不确定性将带来电能质量问题,给电网稳定运行带来挑战,为解决此问题,通过储能接入实现系统电压和功率的补偿控制。首先,分析电网电压与功率之间的耦合影响机理;然后,利用串联型接入储能和并联型接入储能针对电网中的电压波动与功率波动进行协调补偿;最后,基于储能的协调控制对不同接入模式的储能传输容量进行优化设计,满足能源汇集系统补偿需求,保障系统稳定运行。通过仿真算例验证了所提协调控制及优化设计方法的有效性,能够降低储能设计总量,具有实际应用价值。

基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法

从轨迹灵敏度指标的物理意义出发,在详细考虑了动态无功补偿设备实际特性的基础上,提出了一种基于改进轨迹灵敏度指标的动态无功优化配置方法。IEEE39节点系统算例和广东电网某区域220 kV网络算例的仿真结果验证了改进指标的有效性。最后,应用改进后的方法对南方电网"西电东送"交流通道的动态无功优化配置问题进行了研究。

基于双馈风电机组的分布式动态无功支撑系统

充分挖掘风电机组的无功电压调节能力对改善电力系统的电压稳定性有重要意义。首先定量分析了实际商用双馈风电机组的无功调节能力及限制因素,指出双馈风电机组具备较强的无功功率输出和吸收能力。继而提出了一种利用双馈风电机组的电力系统分布式动态无功支撑系统的构想及其实现方案。该系统可充分发挥双馈风电机组的动态无功调节能力,有效提高电力系统的动态无功储备,并显著改善双馈风电机组接入电网的电压稳定性。实际浙江电网的仿真结果验证了该技术的可行性和有效性。

多馈入直流输电系统短路比指标的有效性分析

从多馈入直流系统功率稳定性角度出发,基于两馈入直流输电系统简化模型,研究了多馈入直流系统功率稳定性与多馈入有效短路比之间的定量关系。分析结果表明:多馈入有效短路比不能完全反映直流系统的功率稳定性,两者之间难以建立明确的定量关系;当受端电网直流馈入数较多时,各回直流系统的临界多馈入有效短路比将可能远小于1.5。

基于广域测量系统的发电机强励控制方案

基于扩展等面积准则(EEAC),分析了发电机强励控制对电力系统暂态稳定性的影响机理和作用规律,并指出:强励机组、强励控制量、强励启动和退出时刻是发电机强励控制效果的主要影响因素;如果不能选择合适的机组进行强励控制或者未能在恰当的时机启动和退出强励控制,则强励控制将有可能反而不利于系统稳定。在此基础上,提出了一种基于广域测量系统的发电机强励控制方案,以克服传统强励控制方案对上述因素考虑的不足。基于实际南方电网系统的仿真结果表明当通信时延在0.3s以内时,上述广域强励控制方案可以保持良好的控制性能,有效提升系统的暂态稳定性。

基于故障限流器的直流多馈入受端系统动态分区技术

为提升直流多馈入受端系统的运行性能,提出一种基于故障限流器的电网动态分区技术。该技术的基本思想是根据网架结构,选择合适的交流线路安装故障限流器,从而将系统划分为若干个相互之间由故障限流器隔开的区域。在正常情况下,故障限流器等效阻抗为0,不会影响系统的潮流分布和电压水平;当交流系统发生短路故障时,故障限流器将投入限流阻抗以限制短路电流,阻隔故障在各区域电网之间的传递,从而有效缩短直流线路换相失败的持续时间,加快直流功率恢复,缓解多回直流线路同时换相失败引起的交流系统功率不平衡和潮流转移问题,提升整个系统的暂态稳定性。以2个典型结构的直流多馈入受端系统为例,验证上述分区技术的有效性。

电力系统共振模式下传统特征值灵敏度分析失效问题

特征值灵敏度在电力系统小干扰稳定性分析和控制器设计中应用广泛。基于特征值摄动理论,指出在共振模式和接近共振模式下,传统的特征值1阶、2阶灵敏度计算公式与摄动表达式均可能失效。针对这一问题,提出了一种特征值关于系统参数变化的快速重分析算法,从而可以有效分析系统参数小范围变化时共振模式和接近共振模式特征值的变化情况。IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统的分析结果验证了该算法的有效性。

随机激励下系统频率动态安全性量化评估及半解析分析

随着大规模可再生能源与电动汽车等的接入,电力系统中随机激励的类型逐渐增加、强度逐渐增强,系统频率的动态安全问题引起人们的关注。该文首先提出了域内概率(系统频率在安全允许范围内的概率)作为随机激励对系统频率动态安全性影响的量化评估指标。基于后向Kolmogorov方程,提出了可以快速求解域内概率的半解析法。最后通过仿真对比蒙特卡洛法与半解析法,验证了所提方法的有效性和快速性。该文从随机微分方程角度,揭示随机激励对系统频率动态安全性的影响机理,为随机激励下系统动态频率的分析提供新的方法。

消解多直流馈入问题的两种新技术

描述了可消解多直流馈入问题的电网动态分区技术和柔性直流输电技术。基于对物理机理的分析,将多直流馈入问题分为两个方面,即由交流系统故障引起的多回直流线路同时换相失败问题和由直流线路双极故障导致的潮流大范围转移问题。针对电网动态分区技术的实现途径,提出了采用大阻抗故障限流器实现电网动态分区的技术方法,并演示了电网动态分区技术解决多回直流线路同时换相失败问题的有效性。阐述了采用柔性直流输电技术消解多直流馈入两方面问题的有效性,并对柔性直流输电技术向大容量和架空线路方向发展所遇到的接地方式、串并联组合式换流器技术和直流侧故障自清除问题进行了探讨。

用于在线预测静态电压稳定性的SIPSS-Lasso-BP网络

快速求解系统负荷能力极限是在线评估电力系统电压稳定性的基本要求。提出一种用于离线拟合并在线预测负荷能力极限的SIPSS-Lasso-BP网络。该网络由基于电网状态相似度指标(similarity index of power system state,SIPSS)的样本筛选方法、最小绝对值收缩选择(least absolute shrinkage and select operator,Lasso)方法和BP(back propagation)神经网络共同组成。基于SIPSS的样本筛选方法以样本负荷能力极限值和电网状态相似度量化指标为依据,对训练样本进行筛选。Lasso方法对训练样本进行回归分析,确定各状态量中对负荷能力极限最具有解释性的系统状态量。BP神经网络通过精简后的训练样本来离线拟合负荷能力极限并用于在线预测。通过新英格兰39节点算例和某省实际算例对SIPSS-Lasso-BP网络的测试结果表明,该方法能够在保证预测精度的情况下明显提高BP神经网络的离线训练效率。

浙江多馈入交直流混联电网电压稳定性分析

特高压灵绍直流投运后,浙江电网运行特性发生重要转变,省内主要受电断面由钱塘江断面转变为宁绍台温"十线断面",系统电压稳定存在薄弱环节。基于上述原因,首先分析了2016年灵绍直流馈入后,浙江交直流混联电网主要运行特征,并开展静态电压稳定裕度和暂态电压稳定特性分析,得出关系到浙江电网电压稳定的薄弱环节和关键机组。相关研究成果为浙江交直流混联电网的优化运行和调度提供了参考。

基于潮流灵敏度的分布式电源优化配置方法

建立分布式电源优化配置的线性规划模型,该模型以改进的综合负荷指标和全网有功网损增量作为目标函数,采用节点有功功率和无功功率的增量为待优化变量,约束条件均为增量表达形式。结合系统潮流方程线性化后的灵敏度矩阵,目标函数和约束条件均可写为带优化变量的线性表达式,从而使得分布式电源优化配置问题转化为线性规划问题,该问题可采用内点法进行求解。通过典型33节点系统的不同场景对该方法进行测试,结果表明该方法可通过优化配置分布式电源提高系统电压水平并减少系统有功网损。

PSS/E的直流模型及与BPA直流系统响应特性的比较

阐述了直流系统换相失败和功率恢复特性,并在PSS/E中建立用于电力系统机电暂态过程仿真的直流输电准稳态模型,模拟交流系统故障后直流系统的响应特性。分别用PSS/E和BPA程序对广东电网某年规划方式数据进行了仿真计算,以500 kV北郊—罗洞线路N-1故障为例,分析PSS/E与BPA中直流系统换相失败及后续功率恢复特性的不同。计算结果表明,对于远方系统故障,两个程序的计算结果比较接近,而PSS/E在模拟近处交流系统故障后直流系统的响应特性方面更符合实际情况。

基于F-MMC和LCC的混合型三极直流系统及其控制策略

现有的三极直流输电系统因极3采用晶闸管换流器而存在交流电压易波动、过渡阶段易引发过电压和过电流等固有缺陷。为此提出了一种改进式的混合型系统,即极3换流站改用基于全桥子模块的模块化多电平换流器。为使系统获得较好的响应特性,提出了无功(电压)平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡3个控制要求,并根据控制要求给出了模块化多电平换流器采用改进直流电流控制和交流电压控制、子模块采用电容电压平衡控制等控制措施。利用时域仿真软件PSCAD/EMTDC对所提出的系统进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出的混合型三极直流系统及其控制策略能够很好地实现系统电压平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡。

电力系统电压调节器对浙江电网电压稳定性的影响

在介绍电力系统电压调节器(PSVR)控制原理的基础上,先采用连续潮流法定量地分析PSVR对浙江电网静态电压稳定性的改善情况,再分别采用负荷突增法和轨迹灵敏度分析法定量地分析PSVR对浙江电网暂态电压稳定性的改善情况。计算结果表明,无论是从系统静态电压稳定还是暂态电压稳定的角度,电力系统电压调节器均有利于系统电压稳定。

宾金直流单极闭锁事故再现仿真分析

针对某次宾金直流单极闭锁事故,详细介绍了事故前后浙江电网运行状态以及宾金直流单极闭锁后金华换流站重要事件顺序。在BPA程序中搭建了与实际系统一致的发电机、励磁以及特高压直流模型,发电机调速器采用典型参数。参照事故后电网实际动作逻辑,利用BPA开展了事故再现分析,并将仿真结果与PMU实测曲线进行对比,结果表明仿真曲线与PMU曲线较为吻合,验证了仿真方法与仿真模型的有效性。

浙江交直流混联电网特性及最小开机方式研究

随着受端电网直流馈入规模不断提升,交直流系统耦合紧密、动态无功支撑下降,容易引发连锁故障。针对上述问题,基于浙江交直流混联电网运行特征,首先分析了宾金、灵绍特高压直流近区交互特性,总结得到影响直流换相失败的关键故障,并根据短路电流贡献值排序得到支撑换流站的关键机组。在此基础上,提出了特高压直流近区最小开机计算方法,用以预防交流电网严重故障连锁导致的直流闭锁,并通过BPA仿真算例验证。本文相关研究结论已用于实际电网运行方式安排,证明可提升交直流混联电网安全稳定水平。

利用改进经验模式分解和相关分析综合方法的区间振荡同调性追踪研究

为了丰富区间振荡动态特性中同调性指标的获取手段,提出了一种基于改进经验模式分解(R-EMD)技术和相关分析(CA)方法相结合的追踪机电振荡同调性的综合方法。它首先利用R-EMD技术从广域测量系统(WAMS)采集的联络线有功功率、母线电压相角等信号中提取各主导区间模式的分量信号,然后对各通道信号进行时域相关性分析,借助互相关系数确定主导区间模式下机群或机组的同调性。该方法较Prony等参数化方法具有对非平稳非线性信号适应性强,对噪声敏感性弱的特点;较标准经验模式分解技术(EMD)和希尔伯特黄变换(HHT)方法具有频率分辨率更高,避免前者应用于低频振荡分析时可能出现的频率混叠问题;较谱相关分析法反映相位关系直观性更好。案例分析在一个新英格兰39节点系统和一个澳大利亚东南部简化系统中展开,借助PSS/E仿真工具自定义了一个随机时变负荷模型以模拟系统运行环境,结果验证表明了该方法的有效性。

紧急直流功率支援时的无功功率配合研究

紧急直流功率支援能够提高单回直流双极闭锁后系统的稳定性,而换流站无功功率容量的不足往往会导致直流功率无法提升至指定功率值,大大减弱紧急直流功率支援的效果。为此,对直流换流器无功功率消耗进行分析,提出3种紧急直流功率支援期间的无功功率补偿方式,即:分段切除故障直流换流站内滤波器;加装静止无功补偿器;改进直流整流站附近的发电机励磁控制。仿真结果表明这3种措施均能在直流暂时过负荷期间弥补直流输送功率的缺额,提高系统的稳定性。分段切除故障直流换流站内的滤波器仅对故障直流换流站附近的其他直流线路功率有一定影响,且容易导致故障直流换流站过电压;静止无功补偿器及整流站附近发电机励磁控制均可减少紧急直流功率支援后的切机量,但发电机励磁控制效果更佳。

钠金属负极人工界面保护层的研究进展

钠金属负极由于其高的比容量、低的氧化还原电位以及资源优势被认为是钠电池极佳的负极材料。然而,不稳定的固体电解质界面(SEI)以及钠枝晶生长问题严重阻碍了其实际应用。因此,采用适当的保护策略实现钠金属负极稳定及高效循环是非常必要的。通常在钠金属负极表面构建人工界面层不仅可以有效实现钠均匀沉积/剥离,而且可有效缓解钠金属负极在电化学过程中的体积变化以及抑制钠枝晶生长。为此,该综述归纳总结了人工界面层策略改善钠金属负极的研究进展。首先讨论了自发形成的SEI膜的基本性质,其存在稳定性差、韧性差、机械强度低等问题。针对此,提出构建无机、有机和无机-有机复合人工界面层保护钠金属负极,实现无枝晶钠沉积/剥离。含钠无机材料通常具有高剪切模量、耐腐蚀、结构稳定、高离子电导率等优点,但脆性大;有机材料通常具有结构可设计性、官能团多样性以及高机械韧性特点,但稳定性较弱;无机-有机复合保护膜结合了上述两者的优势,可构建综合性能优异的人工界面层。文中详细阐述了这三种人工界面膜的实施方法与改性效果。最后,建议对人工界面膜持续优化以及采用先进表征技术、理论计算和模拟等深入研究界面稳定性机理。