电力系统风力发电建模与仿真研究综述

对于大规模风电并网的电力系统安全稳定分析,构建合适准确的风电场模型至关重要。首先,梳理了现有风电机组的模型结构以及风电场的动态等值,阐述了风力发电系统的参数辨识方法。其次,介绍了电力系统中风力发电系统常用的时域仿真分析技术,主要综述了电磁暂态仿真、机电暂态仿真、中长期动态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和数模混合仿真技术。然后,简述了风力发电系统建模与仿真的新进展。最后,分析了电力系统中风力发电系统的建模及其仿真技术面临的挑战与瓶颈,并结合新型电力系统的需求,对其建模与仿真技术进行了展望。

基于电力大数据的钢铁企业大气污染物排放核算模型构建及应用

近年来,各级生态环境部门与国家电网公司积极签署战略合作协议,促进电力大数据在生态环境管理信息化平台的应用.本研究通过梳理电力大数据在大气污染防治中的应用,以唐山市钢铁行业为例构建基于电力大数据的大气污染物高时间精度排放核算模型,进一步挖掘电力大数据在大气污染排放控制中的应用潜力.结果表明:①模型核算的2019年唐山市17家钢铁企业的大气污染物排放量与2019年唐山市大气污染物排放清单(简称“城市清单”)结果一致性较好,SO_(2)、NOx和PM_(2.5)排放量分别为1017.90、2047.75、1141.81t,误差介于-0.46%~4.27%之间.②基于工序而言,以PM_(2.5)为例,模型预测结果与城市清单结果的相对误差在-17.34%~10.60%之间.③唐山某钢铁企业2022年SO_(2)、NOx、PM_(2.5)月排放量受钢铁市场价格影响较大,1月和6月分别为最高和最低污染物排放月,而其日排放受行业特征影响较为平稳,小时排放可能受电价波动影响较大.研究显示,基于电力大数据的大气污染物核算模型阐明了电力大数据和污染排放的动态响应关系,一定程度上提升了排放核算的时间精细度,实证了基于电力大数据核算大气污染物排放的研究意义和可行性.

基于AHP-熵-模糊理论的冀北地区输电线路雷击灾害风险研究

利用2011-2020年冀北地区输电线路受灾数据,分析引发线路跳闸或停运故障的各种灾害,其中雷击灾害造成的冀北电网故障最多,占总灾害的29.2%;另外,冀北输电线路雷电灾害具有明显的地域性、月变化、年变化特征。建立输电线路雷击灾害风险评估模型:构建用于输电线路评估的指标体系,然后利用AHP层次分析法、熵权法相结合的主、客观综合评价法计算风险评估指标的组合权重,最后基于模糊理论评估电网线路雷击灾害风险。以冀北地区输电线路为例进行数值计算,研究表明:该评价方法能够解决风险评估过程中的不确定因素,降低主观影响,提高风险评估方法的准确性。

针对电力系统信息采集终端的M2M物联网应用研究

本文针对电力系统信息采集终端所要求的移动化、网络化、智能化及高可靠性等要求,从功率控制、节点分簇与网络部署的角度出发,对基于M2M协议的无线传感器网络拓扑控制方法进行了系统研究,将某些复杂的网络动力学特征进行简化,然后组建一个具有无标度特性的无线传感器网络拓扑,从而实现电力系统信息采集终端组网的高抗毁性与高可靠性。

基于电气参数加权占比的新能源场站分布式调相机容量配置研究

新能源经高压直流外送系统逆变侧换相失败会导致送端系统暂态过电压问题。作为动态电压支撑设备之一的调相机可有效提升电网电压支撑强度,在抑制暂态过电压及加快故障恢复方面得到广泛关注。针对利用分布式调相机抑制暂态过电压问题,该文首先基于新能源多场站短路比分析电网强度影响因素;然后研究调相机接入对电网参数及强度的影响,同时利用灰色关联分析法计算影响因素与电网强度关联程度,进而以此为权重,提出综合考虑各电气参数影响的调相机容量配置依据指标α;最后以α和过电压水平为约束,研究分布式调相机容量配置方案,并利用机电暂态仿真,从经济性和有效性两个方面验证调相机容量配置方案正确性。

换相失败场景下构网型风机对送端暂态过电压影响因素分析及抑制策略研究

随着构网型直驱风机(GFM-PMSG)在风场中的逐步应用,混合型风场通过电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)产生的换相失败问题,使得系统暂态稳定性面临严峻挑战。首先分析了暂态过电压发生机理,并研究了GFM-PMSG控制参数、电网强度对过电压的影响;然后提出了一种协同控制策略,通过优化GFM-PMSG与跟网型直驱风机(GFL-PMSG)在故障穿越期间的无功电流指令及其切换阀值,有效抑制了暂态峰值过电压,最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建混合风场经直流外送仿真模型,验证了该策略的有效性。

基于差分波形奇异值极差的通用电力扰动检测方法

电力扰动数据蕴含大量系统和设备状态信息,基于电力扰动检测分析可实现系统和设备的状态感知。现有扰动检测方法以检测电能质量扰动和故障扰动为主,算法针对性强,通用性和适应性较差,尤其当扰动幅值小或持续时间短时,检测灵敏度较低。为此,提出一种通用的高灵敏度电力扰动检测方法,基于相邻周期差分信号的奇异值分布规律实现扰动检测,利用奇异值极差进行扰动与正常波形区分,提出基于历史奇异值极差序列参考值和差分信号分布特征的自适应阈值计算规则。通过大量仿真和现场实测数据对算法进行验证,结果表明算法在强噪声背景下对各类微弱扰动均具有较高检测灵敏性,证明了算法的正确性和有效性。

基于DTWKNN的电力缺失数据补全方法

电力数据是电力负荷预测工作的基础,但是由于智能电表故障、传输信道异常等原因导致的电力数据缺失现象,直接影响电力负荷预测的准确性。针对此问题,提出了一种动态时间规整k最近邻(dynamic time warping k-nearest neighbor, DTWKNN)的电力缺失数据补全方法。在传统k最近邻(KNN)方法的基础上,用动态时间规整距离取代欧式距离,参考主成分分析方法计算属性相关性影响参数,该参数调整了近邻点权重并用于补全数据,最终对所有缺失点依次补全。以某市实际用电数据进行补全实验,与KNN补全方法对比,基于DTWKNN方法的缺失数据补全效果更好。此外,经补全后的电力数据在负荷预测实验中误差更低,具备良好的电力负荷预测应用性。

基于FCM配电侧典型电力日负荷曲线分类研究

关于典型电力日负荷曲线,利用模糊C均值(FCM)的聚类方法,通过对典型工作日负荷历史数据进行聚类,得到典型工作日季节性电力日负荷曲线。该典型电力日负荷曲线对于负荷预测、控制、用电异常甚至是电价目录制定和开发营销策略等都有着指导作用。

基于DAHP算法及非等间隔GM(1,1)模型的电力变压器技术寿命预测研究

为减少电网提前或延迟退役电力变压器带来的巨大损失,提出了一种基于DAHP算法及非等间隔GM(1,1)模型的电力变压器技术寿命预测新方法。笔者首先从电力变压器特性出发,结合DAHP(改进的层次分析法)算法,构建电力变压器健康状况评估指标体系,并计算得到电力变压器的健康指数(health index)值。然后在电力变压器历年健康指数值基础上,结合灰色理论非等间隔GM(1,1)模型,建立了电力变压器技术寿命预测模型。最后,应用该模型分别对110、220、500 k V等级的在运电力变压器进行了技术寿命预测研究,验证了该方法的可行性,为电网退役电力变压器提供了参考依据。

基于功率外环附加阻尼控制的柔性直流抑制送端火电机组次同步振荡研究

利用柔性直流控制的灵活性抑制次同步振荡被广泛研究,但是对于有功、无功控制回路的抑制效果不同的机理解释很少。针对柔直近区火电机组的次同步振荡问题,提出一种基于功率外环附加阻尼控制的柔直抑制次同步振荡策略。通过对电气阻尼曲线负阻尼频段分析,结合柔直变流器控制特点,选取附加控制的最优位置,通过基于功率外环附加阻尼控制提高火电机组电气阻尼。然后,建立复转矩系数传递函数,分析有功、无功外环附加阻尼控制效果的强弱与柔直功率外环参数相关,主要是与传输有功、无功功率大小有关,揭示柔直功率外环d轴和q轴附加阻尼控制时对电气阻尼影响差异的机理。最后,通过PSCAD时域模型仿真验证分析的正确性。

基于电力数据优化大气污染物排放清单

为提高工业部门大气污染物排放清单的时空分辨率,提出基于电力数据优化工业部门时间分配及空间分布的方法,并以河北省唐山市为例进行研究,将基础排放清单及优化后的排放清单输入WRF-CMAQ模型验证其优化效果.结果表明,WRF-CMAQ模型很好地模拟了2019年1月、4月、7月、10月唐山市各污染物浓度的时间变化与空间分布.与基础排放清单相比,优化后的排放清单PM_(2.5)年均模拟值与监测值相关性提高了3.3%,对NO_(2)的改善效果最好.10月份改善效果最明显,PM_(2.5)、PM_(10)、CO的△R^(2)均超1.4%.优化后的排放清单PM_(2.5)浓度变化具有更加明显的区域性特征,部分区域出现差异高值区,如迁西县、遵化市等.优化后的排放清单在一定程度上提升了空间模拟的精确度,更能体现工业部门的污染物排放变化.

电力系统厂站端母线功率不平衡原因分析及解决方法研究

电力系统厂站母线功率平衡是反映厂站端量测数据质量的重要指标。基于电力系统基尔霍夫定律以及功率守恒原理并结合厂站端测量实际,全面分析了导致厂站端母线功率不平衡的原因,进而针对不同的原因分别研究了相应的解决方案。最后应用该系列方案对电网辖区内一个500 kV变电站进行了基础数据整治和母线功率提升工作,效果显著。

基于中压电力线载波的通信技术研究

中压配电网通信具有广泛的实用性,利用其巨大的网络资源,实现高质量的数据传输已成为一个世界性的热点问题.在目前提出的若干种实现电力线远程通信的方案中,电力线载波通信是最有前景的一种.本文首先对中压载波进行总体介绍,而后对中压载波的载波机、管理机进行重点介绍,最后在应用方面进行举例说明.实践证明中压载波是一种实时性、可靠性高、经济、可行的通信方式.

用于新能源一次调频的储能经济配置研究

新能源参与电力系统一次调频时需要解决能量来源问题,配置储能是一种有效的方式。在实际应用中储能配置需要充分考虑物理特性约束、单位成本等多方面的因素,综合比较技术经济性。但是,现有文献所提出的储能系统配置方案通常对运行场景的分析较多,对各类工程约束和储能的实际成本数据则考虑较少。基于储能的实际成本数据,在充分考虑储能系统物理特性及工程设计约束的情况下,对新能源一次调频应用场景下储能系统分布式接入场站的经济性展开了研究。分析了锂电池、飞轮和超级电容3类储能系统的技术特点和设计约束,在此基础上提出了3类储能用于一次调频的配置方法,结合配置方案进行了成本分析和技术经济性比较。

基于改进LS-SVM的短期电力负荷预测方法研究

针对电力负荷随机性强、稳定性差、预测精度不理想等问题,提出了一种基于粒子群优化PSO和最小二乘支持向量机LS-SVM的短期负荷预测方法。模型的输入因子是负荷数据和气象信息等。粒子群优化算法用于实现支持向量机参数的自动优化,建立了基于粒子群优化的最小二乘支持向量机短期负荷预测模型。通过仿真验证了改进前后预测模型的准确性和有效性,结果表明,改进的预测方法具有收敛性好、预测精度高、训练速度快的优点。本研究为我国短期负荷预测方法的发展提供了参考和借鉴。

电力营销服务移动作业终端融合的研究与探讨

基于当前电网企业营销移动作业业务在营业、计量和全能型供电所客户服务领域应用的实际情况,从营业、计量、全能型供电所业务对移动作业终端硬件、软件、通信技术需求进行研究,探讨进一步推进营销移动业务末端整合,减少基层工作人员携带移动终端数量及多种操作应用,为满足人员一专多能、服务一次到位的网格化台区经理制新要求提供可行的解决方案。

考虑线路序阻抗耦合的风电并网系统电压不平衡机理及抑制方法研究

我国大规模风电并网系统多采用远距离传输模式,易存在线路不换位或换位不充分的情况,导致送端系统产生电压不平衡现象。为此,以典型实际风电并网系统为研究对象,首先建立风电机组、线路的基频阻抗模型,在此基础上形成风电并网系统分序等效电路,进而从正、负序耦合角度,分析送出线路参数不对称所导致的相间耦合场景下电压不平衡产生机理;其次基于电压不平衡产生机理,详细剖析源、网侧主要因素对电压不平衡的影响程度和影响规律,并提出虚拟导纳抑制策略;最终通过实测数据和MATLAB/Simulink仿真开展了算例研究,验证了理论分析的准确性和抑制策略的有效性。

低电压穿越过程中风电机组载荷特性联合仿真研究

【目的】电网电压跌落故障会引起风电机组载荷的剧烈变化,严重影响风电机组的安全稳定运行。随着风电机组的大型化,风电叶片长度不断增加,塔筒增高,其载荷特性对系统参数波动变得敏感。因此,需要研究电网电压跌落过程中关键部件的载荷与振动特性。【方法】提出了基于动态链接库和Socket通信的数据交互方式,建立了Simulink与Bladed的联合仿真方法。基于某3.4 MW风电机组模型,采用给定风速变化的工况对联合仿真平台进行验证。研究了低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中机组总体性能与叶片、塔筒载荷的变化关系。【结果】电网电压跌落幅值对电机功率影响较大,对风轮的调节参数影响较小。低电压穿越过程中风轮的桨矩角调节和转速有较长时间的波动,叶片外叶展处载荷的变化大于内叶展处,叶尖位移增加。塔架的振动频率与固有频率接近,存在潜在风险,需要在机组设计中考虑。【结论】联合仿真平台可以很好地模拟风电机组的气动性能与部件载荷的暂态特性,为机组的优化控制提供参考。

基于滚动采样马尔可夫链模型的光伏时序功率模拟研究

光伏出力的波动性和随机性会给电力系统调度运行的安全性和可靠性带来影响。为了实现对光伏出力长时间尺度的准确模拟,本文提出一种基于马尔可夫链的光伏场站时序功率模拟模型。首先,建立光伏出力模型,并对出力的不确定性和规律性特征进行研究分析;然后,在一阶马尔可夫链模型的基础上考虑相邻日之间的联系,根据季节与天气因素以10 d为一个采样区间对历史数据进行滚动采样,建立多状态转移概率矩阵,构建全年时序出力模拟模型;最后,以某光伏电站全年出力数据与历史气象监测数据为基础,通过实例模拟了全年的出力情况,并与传统方法进行了对比分析。算例结果验证了所提方法的有效性,表明该方法较好地模拟了受季节与天气影响下的光伏出力情况,与历史实际情况更为吻合。