基于改进ReliefF-MSET算法的风电机组发电机异常预警方法研究

发电机作为风电机组中的关键部件,其性能的优劣直接影响着风电场的效益和电能转换的稳定。为监测风电机组发电机异常状态,减少故障率并提高发电效率,通过对其SCADA历史数据分析,提出一种基于数据驱动的风电机组发电机异常预警方法。首先针对SCADA中海量数据,用改进ReliefF特征算法(SIG-ReliefF)筛选出用于识别与目标变量(在这种情况下可能是发电机故障)具有最强关联性的多个特征参数,这种方法的优势在于能够有效考虑到特征之间的相关性,最大程度地保留发电机故障相关特征与交互特征;然后建立MSET状态参数预测模型,通过滑动窗口法对残差的分布进行统计,从而确定故障阈值;最后通过实例验证了所提方法的有效性与准确性,并通过与BPNN和SVM算法进行对比,验证了其具有更优的异常预警性能。

虚拟电厂参与下含高渗透可再生能源系统的运行策略

为电力系统能够规模化灵活控制分布式可再生能源与可控负荷参与系统市场交易和优化调度。文中提出一种虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)参与下含高渗透可再生能源的双层优化调度模型,将虚拟电厂作为独立市场主体参与系统调度,两层之间交替求解,实现协同优化;同时利用威布尔分布、贝塔分布模拟风电、光伏的随机性,计及可再生能源出力不确定性带来的高估与低估成本。针对双层优化模型,混合整数、非凸、非线性、多目标的特点提出一种新颖的多目标飞蛾扑火算法(Multi-Objective Moth-Flame Optimization,MOMFO)。最后通过修改后的IEEE 39节点为算例验证文中提出的模型可均衡各层收益主体,在维持安全稳定运行的前提下,系统运营利润最大化,有效实现了电力系统的可持续性发展;同时也验证了多目标飞蛾扑火算法的有效性与竞争性。

基于DRU的海上风电场构网型变流器故障穿越控制策略研究

针对现在故障穿越控制策略的故障判断不成熟、故障点覆盖不全面等问题,提出一种通过电压误差判断故障的自适应控制策略,针对海上交流汇集处多个位置(单机故障和公共线海缆故障)的故障进行分析研究。通过利用直流侧的耗能电阻和自适应控制相结合的故障穿越方案,实现了未故障风电机组在故障期间不脱网运行并且快速恢复功率的传输。仿真实验基于RT-LAB半实物仿真平台搭建。仿真结果所示,该方案在面临对称和非对称故障的情况下能够进行故障穿越,提高了风力发电系统的可靠性。

风电场变速恒频风力发电机之间谐波扰动研究

变速恒频风力发电机在工作过程中会产生谐波,当双馈异步风力发电机风速达到切入风速时,并入电网的双馈异步风力发电机与其他直驱永磁风力发电机之间会因为功率传递产生谐波扰动,文章研究分析了此问题,并根据瞬时无功理论和其他风力发电有关理论在Matlab中进行建模和仿真,仿真结果表明亚同步发电状态双馈异步风力发电机会因为功率传递受到正常工作直驱风力发电机的谐波扰动,扰动会随着风力发电机数量的增多而加剧。

水光互补一体化管控平台的设计研究

为了实现梯级水电站与光伏电站的协同优化运行,提高水电、光伏发电等可再生能源的利用效率和系统协调的经济性,首先总结了当前水光互补一体化管控平台的发展现状,分析了新疆维吾尔自治区(下文简称“新疆地区”)太阳能资源和水资源的特点,得出新疆地区某流域光伏电站输出功率和水电输出功率的特性,并指出现有光伏电站和水电站使用智能监控平台的不足;在此基础上提出了中长期水光互补控制策略、短期水光互补控制策略和实时水光互补控制策略;最后设计了由生产运营管控平台和水光互补调度平台组成的水光互补一体化管控平台,并详细介绍了该平台的功能和实现方式。

串联直流升压型光伏电站经VSC-HVDC并网控制策略研究

提出一种大型光伏电站直流并网方案,该方案通过大功率高变比的有源箝位Boost全桥隔离变换器(Boostfull bridge isolated converter,BFBIC)串联升压,然后经柔性直流输电(voltage source converter-high voltage directcurrent,VSC-HVDC)实现光伏高压直流并网。研究该系统的协调运行控制策略及运行特性,并针对光伏电站内串联光伏发电升压模块间电压严重不均所造成的过电压问题,提出一种过压控制策略。该控制策略对光伏电站的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)进行动态切换,并将其与电压源换流器(voltage sourceconverter,VSC)的功率差额斜率控制策略协调配合。在Matlab/Simulink压经VSC-HVDC并网系统模型,仿真结果验证所提拓扑方案的正确性,以及过压控制策略的可行性。

考虑清洁能源消纳的多边发电权交易新型模式

针对自备电厂调峰潜力未得到充分利用,以及发电权中长期双边交易既限制交易规模又容易产生交易偏差,导致清洁能源消纳困难的问题,基于中长期交易,提出考虑清洁能源消纳的多边发电权日内交易机制。在分析传统发电权交易存在的问题的基础上,制定基于多能源综合绩效的多边发电权日内交易原则,构建考虑清洁能源消纳的多边发电权日内交易模式和组织流程;针对自备燃煤、公用燃煤、水电及新能源机组运行特性,给出综合绩效定义及评价模型;以多能源机组交易后综合绩效最优为目标函数,以能源出力特征、发电计划、安全稳定为约束条件,建立多能源日内发电权交易电量优化模型。新疆地区多能源数据算例分析结果验证了所提交易模式的有效性。

针对新一代能源系统运行调度的优化算法研究

新一代能源互联网系统复杂调度模型的优化求解技术是制约其发展的关键技术之一.我们针对复杂调度模型具有多目标、非线性、非凸、强耦合、强约束、含有大规模决策变量以及具有不规则Pareto前沿面形状等特点,提出求解大规模具有不规则前沿面的多目标优化问题的算法.该算法利用分治思想处理不同类型的决策变量与约束条件,旨在大幅度缩小大规模多目标优化问题的搜索空间,保证解的可行性、提高算法有效性.最后利用3个常用测试集中的26个测试问题验证所提算法的竞争力,并通过10机系统的动态环境经济调度问题、IEEE33节点配电网与热电联产系统耦合集成的大规模可再生能源多能源系统优化调度问题验证了所提算法的有效性与可行性.

考虑热网与需求响应的综合能源系统优化调度

针对需求响应不确定性给综合能源系统安全经济运行带来的挑战,提出一种考虑热管网传输与需求响应的多区域综合能源系统协同优化调度模型。首先,对热网的能量传输模型进行精细化建模;其次,对综合负荷采取需求响应策略,对可再生能源出力不确定性采取信息间隙决策理论的方法来进行处理;最后,以综合能源系统的调度成本与碳排放惩罚最低为优化目标,综合考虑各类约束条件,提出了综合能源系统日前运行调度方案。通过算例分析,证明了所提模型能够提高系统的经济性和对可再生能源的消纳能力。

风电场联络线非全相运行时的恢复电压研究

针对线路单相接地保护动作后非全相运行的情况,分析了故障相恢复电压特性及其影响因素,在此基础上研究了风电与常规能源的阻抗特性。在PSCAD中构建了线路非全相运行时的故障相恢复电压模型,仿真研究了故障性质、风机类型、注入容量、线路布置方式和电压等级对恢复电压的影响。研究结果表明,风电与常规能源不同,在风电联络线非全相运行时,风电场正、负序阻抗远大于零序阻抗,引起健全相电流增大,导致电感耦合电压比常规能源大。研究结果可为风电场联络线自适应分相重合闸配置提供理论依据,进一步提高重合成功率。

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。

集群风电区域振荡原因分析及对策研究

由于新疆某集群风电场的各个风电场间无功补偿装置(SVC)控制不合理,导致低频振荡频繁,低电压穿越而发生大面积机组停机。文章结合新疆电网实时运行数据,考虑SVC间协调配合和动态响应时间,对其集群风电场送出线路功率、电压的影响进行仿真分析。仿真结果表明:SVC投切会引起系统低频振荡,导致并网点电压跌落使风机进入低电压穿越状态;同时SVC动态响应不及时易使风机过电压停机。文章提出相关的改善建议,为保证集群风电场稳定运行提供参考。

风电场中双馈风电机组之间的谐波干扰研究

目前,许多风电场中安装了大量的双馈异步风电机组,其中应用了大量的电力电子设备,不可避免地在工作过程中产生谐波。当双馈风电机组检修后重新并网时,与风电场中其他正处在不同工作状态的双馈风电机组之间会产生谐波干扰。为研究此问题,首先分析双馈风电机组在不同工作状态下的功率流动情况及造成双馈风电机组之间谐波干扰的原因;之后,在Matlab中根据瞬时无功理论对双馈风电机组之间产生谐波干扰的过程进行仿真,总结出相关规律,即在亚同步发电状态下的双馈风电机组与超同步发电状态下的双馈风电机组之间由于功率流动会造成谐波干扰,并且随着超同步发电状态下风电机组数量的增多,产生的谐波干扰也随之加剧。

多线圈耦合WPT系统效率优化控制策略研究

针对多耦合无线电能传输(WPT)系统存在的高传导损耗现象,提出了一种基于扰动观测法的多线圈耦合WPT系统最大效率跟踪控制策略。此处首先建立了多耦合WPT系统等效电路模型,在系统谐振的情况下,分析了系统整体传输效率与源端电压有效值之比的关系;再根据系统效率模型,以系统效率最优为目标,通过比例积分(PI)闭环实现副端恒功率控制,采用扰动观测法配合移相控制实现源端等效阻抗匹配,最后搭建了基于碳化硅器件的WPT样机模型,实验证明所提方法在不需要源、副端通信的情况下,可以实现多耦合WPT系统的最大效率跟踪控制。

全直流海上风电场建设的机组用电方案研究

因各种故障导致海上风电场与大电网彻底断开联系时,为避免海上风机因停机失电而可能造成的各类机械部件疲劳损伤,以及保证全直流海上风电场孤岛模式下的安全稳定运行,风机需配置合适的应急电源,同时还面临着设备配置选择、运行操作方式等问题。因此提出基于光柴储微电网技术的海上风电机组应急用电方案,并通过仿真计算分析验证了方案的可行性。结果表明该方案更适用于易受环境和能源约束的全直流海上风电场,使海上风机具备孤岛运行的能力,极大地提高了海上风电场的安全性和稳定性,较大程度地利用清洁能源,进一步推动海上风电低碳经济发展。该方案也为今后全直流海上风电场孤岛模式下的机组用电问题研究提供了新思路。

面向综合能源系统的辅助服务市场与多类型市场耦合关系分析

综合能源系统对我国“双碳”目标下的能源产业发展有重要作用。随着电力市场改革的推进,研究辅助服务市场与碳市场、绿证市场和绿电市场的耦合机制可以帮助综合能源系统更好地参与能源市场体系建设,推动新能源的消纳和规模化开发。总结了以美国、欧洲能源市场为代表的能源市场建设和发展经验,梳理了国内能源市场发展的现状,并结合我国能源相关市场特点分析了辅助服务市场进行市场耦合的可行性。通过市场价格、发展、作用以及政策背景等重叠部分分析了辅助服务市场与各能源市场协同运作的机理,在此基础上对辅助服务市场与不同市场之间耦合机制设计中的交易、规则和目标提出了要点分析和建议。

基于灰狼算法的电力能源区块链分块优化仿真

采用目前方法对电力能源区块链进行优化时,无法提高区块链的出块速度,导致方法存在配置容量低和收益率低的问题。提出基于跨链技术的电力能源区块链优化方法,在Cosmos平台的基础上设计跨链方案,对区块链进行划分,提高区块链的出块速度,将最小储能成本和碳排放成本作为优化目标,建立电力能源区块链优化模型,通过参数控制和种群初始化对灰狼算法进行改进,利用改进后的灰狼算法求解电力能源区块链优化模型,完成电力能源区块链的优化。仿真结果表明,所提方法的配置容量高、收益率高。

光伏电站一次调频控制策略研究

大规模光伏电站接入电力系统,降低了系统惯性和一次调频能力,导致电网频率波动增大,安全稳定性变差,令其参与电网调频是解决该问题的重要途径。针对现有光伏电站减载运行参与一次调频能力受辐射度传感器影响大、减载算法公式复杂等问题,提出一种不依赖传感器的光伏电站一次调频控制策略。该策略首先设计有功备用控制层,提出一种减载算法令光伏电站按照设定的有功备用比减载运行,为一次调频做铺垫;然后利用改进下垂控制和虚拟惯性控制设计频率响应层,将电网频率波动信息转变为有功备用比增量;基于有功备用控制层和频率响应层提出了变备用比的一次调频控制策略,实现一次调频,最后通过RT-LAB进行实验验证。实验结果表明所提减载算法可靠性高,一次调频控制策略能够有效改善电力系统一次调频效果,缓解新型电力系统的调频压力。

考虑光热电站与风电系统低碳经济调度研究

为提高风电消纳,平抑负荷波动,实现系统经济、低碳运行,从光热电站特性出发,提出一种考虑阶梯型碳交易机制和需求响应的光热电站联合风电系统低碳经济优化调度模型。首先,加入电加热装置,构成含风电-光热联合发电系统,提高系统整体调度灵活性。其次,采用场景法处理可再生能源及负荷不确定性,并在源侧引入阶梯型碳交易机制控制碳排放量,在荷侧通过需求响应平滑负荷曲线,建立以系统总运行成本最低的优化目标函数。最后利用CPLEX求解工具箱进行求解。算例设置不同工况对比分析,结果表明:所建立的模型在提高风电消纳的同时,保证经济性并降低系统碳排放量。

基于鲁棒优化的风光储联合发电系统储能配置策略

为响应高比例可再生能源的风光储联合发电系统储能侧灵活配置与调度,提出一种基于鲁棒理论的两阶段综合优化模型。第1阶段利用鲁棒优化理论构建可再生能源出力的不确定集,在分时电价的基础下以储能侧全生命周期成本、系统内总发电成本、联络线功率波动及成本最小为目标配置储能功率、容量及联络线功率;第2阶段以联络线功率偏移量及系统内发电成本最小为目标规划储能侧各时段充放电功率及常规机组出力。用群体智能算法——飞蛾扑火算法的改进对模型进行求解,利用IEEE 9节点系统验证模型合理性与算法有效性。