海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度

为实现海上风电的高效消纳和绿色氢能的制备,提出一种海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度方法。首先,通过评估海上风电场间的风能耦合效应,建立考虑风能异域强化利用的风电场群发电转移模型。其次,量化分析风电场的疲劳载荷与疲劳成本之间的关系,构建考虑检修便利性的风电场群均衡载荷模型。基于此,提出风电场群综合效能调控模型,以协调发电与疲劳寿命之间的关系。然后,考虑海上风流因素对船舶航行时间的影响,建立电氢并举的能量外送模型。最后,以系统运行成本最小为目标,提出考虑主动孤岛、制氢效率特性以及系统旋转备用的海上风氢系统与沿海电网能量协同优化调度模型。算例验证了所提方法的有效性和优越性,为海上风电制氢能量调度提供了一种新的思路。

通信限制下多DG接入配网的新型电流差动保护

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段,然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先,融合电流相位与相量差动保护思想,同时将电流相位信息进行变换,实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计,提出了短路电流相位修正策略,以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后,提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明:所提电流相位参数预测方法速度快、精度高,具有良好的抗CT饱和能力;所提新型差动保护原理具有良好的性能。

大规模风电接入场景下的失步振荡中心定位方法

振荡中心的准确定位是失步保护正确动作的基础,大规模风电并网导致系统阻抗参数发生变化,使得传统基于阻抗轨迹的失步定位方法的适应性严重下降。针对该问题,提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。首先分析大规模风电并网对系统总阻抗的影响。进一步根据发电机功角,计算其曼哈顿距离相似度并构建启动判据。最后,通过移动平均法对广域测量频率进行平滑处理,提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。仿真验证表明,所提基于节点频差的失步振荡中心定位方法受噪声影响较小,不受风电渗透率的影响,能够准确定位失步振荡中心位置。

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

超轻多孔类蜂窝夹心结构创新构型及其力学性能

通过优化排列六边形和四边形夹心胞元,以六边形和四边形的组合设计胞元结构,提出了类蜂窝夹层结构的概念并对其进行了创新构型;基于Gibson提出的胞元理论,建立了类蜂窝夹心结构力学等效模型,并推导出了等效模型的等效弹性常数公式。以卫星结构的蜂窝夹层板作为应用实例,对类蜂窝和正六边形蜂窝夹心结构的等效力学常数进行了计算对比,结果表明:两者的等效弹性模量近似相等,然而类蜂窝夹心结构的等效剪切模量却有较大提高,同时等效密度更小,可有效减小结构的质量。对卫星结构类蜂窝夹心结构进行了数值模拟研究,验证了类蜂窝夹心结构力学等效模型的正确性。

应用等效网络原理的新型配电网故障定位技术

针对配电网电源、负荷结构及潮流水平的变化,本文应用等效网络原理提出一种故障定位新方法。首先基于分布参数模型,利用分布式采集的电气数据,计算沿线各节点电压与电流,初步判断故障发生的区域;然后计算故障区域两端的等效网络参数,进而在该网络的基础上对不同故障类型进行故障定位分析与判断。结合工程实际,在PSCAD上搭建含分布式电源(DG)接入的配电网模型,对故障定位新方法进行仿真验证,结果表明,所提方法适应于配电网中的各种位置发生的各种类型故障。

考虑不确定性和多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法

在对增量配电网进行规划时,如何根据不同利益主体的市场行为获取最优的决策方案是目前亟需解决的重要问题。针对该问题,该文通过引入虚拟博弈者"大自然",实现了博弈理论和鲁棒优化的深度融合,提出一种考虑不确定性和多主体博弈的增量配电网源网荷协同规划方法。首先,分别构建DG投资运营商、配电网投资运营商和电力用户不同利益主体的规划决策模型;然后根据三者的传递关系分析分布式电源(distributed generation,DG)投资运营商和配电网投资运营商之间的静态博弈行为;同时采用鲁棒优化处理DG出力的不确定性,并引入虚拟博弈者"大自然",研究其与配电网投资运营商之间的动态博弈行为;在此基础上提出动–静态联合博弈规划模型,最后结合迭代搜索算法和极大极小值法对上述模型进行求解。仿真结果验证了文中方法的正确性和有效性。

基于Petri网的含DG配电网区域故障定位新方法

针对含DG配电网区域保护中故障定位存在矩阵运算计算量大、耗时长等不足问题,提出了一种基于Petri网区域保护的故障定位新方法。在非故障时段,利用SCADA系统所汇集FTU的信息,在故障前更新网络拓扑,减小了定位耗时;当故障发生时,根据保护采集的故障信息,通过对PN模型中位置的不同定义,将故障定位问题转换为对锁定单一AFTU的Petri网求解问题,避免了不断修改矩阵参数;通过分层2次定位,减小了单次定位矩阵运算维度,进一步提高区域保护的速动性。通过详细的分析和仿真验证,结果表明:该方法有效提高了区域保护的通用性、简易性、快速性和准确性,具有高的实用价值。

基于MAS微电网的需求响应互动定价优化模型

新能源发电不同于配电网中常规机组发电,其可调节性差,调度弃电损失大。文章考虑到微电网中柔性负荷的可调度性,使用需求响应作为经济杠杆,以尽可能利用新能源供电,减少弃电量和提高用户侧与供电侧经济性为目标,提出含弹性因子的分时定价策略对负荷功率进行日前调度。为实现微电网的发电侧与用户侧的互动及其复杂调度,采用JADE软件平台,构建基于Multi-Agent System(MAS)的微电网需求响应互动定价优化模型,通过联合多个代理体使用改进的粒子群算法寻优验证了所提方法的有效性。

基于PQ控制方法的微电网控制模型与仿真

文中主要分析了微电网运行的控制规律,详细阐述了PQ控制策略及各个模型的基本原理。在MATLAB/Simulink仿真环境下建立系统仿真模型,仿真结果表明PQ控制模型实现了有功功率和无功功率的解耦控制。所建立的模型可以用于微电网运行控制问题的研究,具有一定的实用性和通用性。

分布式能源脱网和其本身特性改变对线路限时电流速断保护的影响及对策

为解决分布式能源脱网及其本身特性改变对线路电流保护性能带来的影响,提出实时修正的保护门槛值优化方案。首先,分析分布式能源在脱网及其本身特性改变工况下线路电流的分布特征,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建仿真模型来研究对下级线路限时电流速断保护灵敏度的影响;然后,根据上述工况下电流与功率的分布特征,通过分布式能源支路的实时测量电流对限时电流速断保护的门槛值进行修正,构造一种实时修正的保护门槛值优化方案,以适应分布式能源的不同运行工况;最后,通过仿真实验验证了所提优化方案的有效性。

考虑交互功率控制和双边竞价交易的多微电网双层优化调度

多微电网的协调优化与控制是保证多微电网系统高可靠运行的有效途径。提出一种考虑交互功率控制和双边竞价交易策略的多微电网双层优化调度模型。上层以微电网与配电网交互功率和交互功率波动最小化为目标。下层以多微电网系统的综合成本最低为目标,并采取双边竞价交易策略协调多个微电网之间的公平交易和功率分配。通过实际算例验证了该优化模型能够降低多微电网系统与配电网交互功率和交互功率的波动,所设计的交易策略能降低多微电网系统综合成本。

基于双向拍卖的多微电网协调优化调度

将区域内多个单微电网互联构成多微电网系统是解决单微电网运行所面临诸多问题的有效方式之一。本文提出一种基于改进双向拍卖的多微电网能量协调优化调度模型。该模型首先以多微电网系统的综合成本最小为目标,优化计算各微电网与其他微电网和配电网的交互功率之和;其次,基于改进的双向拍卖买卖模型,协调微电网与其他微电网和配电网间的交互功率分配,满足各微电网的供需平衡,通过多微电网间的能量交互降低系统运行成本并减少对配电网系统的影响。算例结果表明,多微电网系统内能量互济,总运行成本降低,由此验证了所提出模型的有效性与经济性。

考虑负荷特性的并网型微电网可靠性评估

需求响应策略将影响负荷特性,而负荷特性将进一步影响并网型微电网可靠性。计及负荷需求响应策略,提出一种考虑负荷特性的并网型微电网可靠性评估方法。对负荷进行峰谷时段划分,随后建立以削峰填谷为目标的负荷需求响应模型,采用粒子群算法进行求解,最后分析比较不同负荷特性下并网型微电网可靠性评估结果。算例结果表明需求响应策略在改变负荷特性的同时,在某些情形下会降低并网型微电网的可靠性。

考虑微电网间能量互济的多微电网日前经济优化策略

当一定区域内大量微电网接入配电网时,微电网的调度高效性以及运行经济性将难以保证,为此提出基于实时电价的并网多微电网日前经济优化策略。首先以多微电网总运行成本最低为目标,通过协调多微电网内各微电网之间能量互济、微电网与配电网之间的能量交互以及微电网内部各分布式发电单元的出力分配,实现多微电网的经济优化;继而为求解该模型,提出基于非线性变异算子的改进Jaya算法以获得更高的求解精度以及抗早熟收敛能力。测试结果表明:该经济优化模型能切实降低多微电网的总运行成本,所提出的改进优化算法具有良好的求解性能。

基于典型日法的微电网可靠性评估

随着化石燃料的枯竭,以风能、太阳能为代表的新能源发电已经越来越成为大势所趋,但其间歇性、出力不稳定性的缺点会大大影响电力系统的稳定性。文中对单独的风能、光能发电进行建模分析,通过蒙特卡洛抽样验证了风能和光能分别符合Weibull和Beta分布;最后对含风能、光能的微电网发电系统进行分析,通过典型日法来模拟一个季节的出力情况,对可靠性指标缺电时间期望(loss of load expectation,LOLE)、电量不足期望(loss of energy expectation,LOEE)进行评估。仿真结果表明含太阳能、风能并行发电的微电网系统稳定性有明显提高。

并网模式下交直流混合微电网的优化调度研究

交直流混合微电网通过双向AC/DC功率变换器将交流微电网和直流微电网互联,其优化调度不同于传统微电网。研究以微网系统综合经济成本最优为目标,以系统可靠性为约束条件,建立了微网内各可控单元的优化调度模型。采用改进的萤火虫算法进行优化求解,得到并网模式下交直流混合微电网的优化调度结果及综合运行成本,并与传统交流微电网和直流微电网进行了对比分析。结果表明,交直流混合微电网能够有效降低系统综合运行成本,提高清洁能源利用率。

考虑场间-场内风电机组疲劳载荷均衡的海上风氢系统灵活调度

为了降低海上风电场维护次数频繁所带来的高昂成本,提高海上风电的消纳率,提出一种考虑场间-场内风电机组疲劳载荷均衡的海上风氢系统灵活调度方法。首先,量化分析风电机组的疲劳载荷与风电出力、疲劳成本之间的关系,建立了场间-场内风电机组疲劳载荷均衡模型,协调风力发电与疲劳载荷之间的关系。然后,考虑海上天气因素的多变性,提出船舶自适应航行模型。进而,采用柔性直流输电,建立了电氢并举的能量流灵活外送模型。最后,以系统运行总成本最小为目标,提出考虑场间-场内风电机组疲劳载荷均衡的海上风氢系统灵活调度策略。仿真结果表明,相对于传统调度策略,所提的调度策略能够均衡场间疲劳载荷,同时有效地减小场内疲劳载荷差异,经济性提高了8.11%。

永磁同步电机三相矢量双选取预测转矩控制

针对永磁同步电机在占空比模型预测转矩控制下,存在计算量较大、稳态性能不够理想的问题,提出一种三相矢量双选取模型预测转矩控制方法。首先将定子磁链所在空间复平面6个扇区重新划分为3个扇区;其次,设计一种基于三相电压矢量的新型开关表,依据新型电压矢量选择表,从三相电压矢量中选择出两个有效电压矢量,再加入一个零矢量,仅进行一次占空比计算,就可输出任意幅值、相角的期望电压矢量。仿真结果表明,该策略减少了系统计算时间,有效地抑制了转矩和磁链脉动且稳态性能良好。

基于Buck-Boost电路与相对极差策略的锂电池组分层均衡技术研究

针对串联锂电池组均衡过程中出现的均衡速度慢、能量转移效率低等问题,提出一种基于Buck-Boost电路的分层均衡拓扑结构,以各单体电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,采用相对极差法的均衡控制策略以实现各层均衡单元的同步均衡。首先阐述了改进后均衡拓扑的整体结构以及分层分组的方法、最小均衡单元的均衡原理以及均衡过程中相关参数的计算过程;之后根据所设计的分层拓扑结构设计了与其相适应的均衡控制策略;最后在Matlab/Simulink中分别搭建了不同拓扑下的仿真模型并进行了均衡仿真验证。仿真结果表明,在8节电池与9节电池的不同情况下与传统单层均衡拓扑相比,文中所提出的采用相对极差控制策略的分层均衡拓扑结构在均衡速度上分别提高了86.06%和84.21%,在能量转移效率上分别提高了3.3%和4.22%,验证了所提均衡拓扑以及均衡策略的有效性。