基于灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统规划运行协同优化

提出一种包含灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统,并提出一种考虑极端运行工况的规划运行多阶段协同优化方法,第1阶段以最小化净负荷为目标,优化混合系统中风电与光伏的容量;第2阶段在正常运行、极端全充电、极端全放电3种典型工况下对联合储能系统进行容量运行双层协同优化。上层规划模型以平准化储能度电成本最小为目标优化储能容量,下层调度模型以功率偏差最小为目标优化储能系统运行策略,并采用元启发式优化算法和混合整数线性规划进行求解。研究表明:1)考虑极端全充电和全放电运行工况时,储氢系统的容量配置灵活性可以使系统更经济地应对极端工况,体现了氢储能的优越性;2)基于联合储能的混合可再生能源系统比单一储能系统具有更高的经济效益,其平准化储能度电成本相较于氢储能降低了3.97%,相较于蓄电池储能降低了8.25%;3)相比于基于运行规则的容量优化方法,该文提出的规划运行多阶段协同优化方法使系统平准化储能度电成本降低了13.7%。

基于实时数字仿真的新能源场站并网调频技术研究

新能源场站由于其不具备传统旋转发电机的机械惯量,对系统频率变化很难起到支撑作用。随着新能源发电比例不断提高,若新能源场站不参与系统频率调节,则当系统发生频率波动时,频率会发生快速变化,进一步恶化系统频率稳定性,因此研究新能源场站的调频技术特性具有重要意义。从提升场站频率响应和调整的速度出发,针对常用的二阶锁相环在频率斜升变化时不具备零稳态误差的问题,设计了一种频率响应速度更快,稳态性能和动态性能都较为优越的三阶锁相环,并且应用于新能源场站的半实物仿真平台中,进而在半实物仿真平台上以云南某新能源场站为样本,搭建了相应的半实物仿真模型,通过模拟不同频率阶跃变化和不同频率斜升变化,验证新能源场站的并网调频技术。

风电机组叶片损伤故障检测技术研究进展

风力发电规模稳步增长的同时,风电机组叶片损伤故障检测技术也应得到相应发展。对风电机组叶片典型故障的产生原因及其类型进行了总结归纳;其次回顾了声发射、超声波、振动、红外热成像以及计算机视觉等五种检测技术的工作原理,并分别对其特点进行了对比分析;最后为助力实现风电行业高质量可持续发展,探讨了未来风电机组叶片损伤故障检测技术的发展趋势。

基于数字图像处理的风电机组叶片裂纹损伤识别方法研究

为实现风电机组叶片损伤检测的高效化、智能化、便捷化,研究一种基于数字图像处理技术的风电机组叶片裂纹损伤识别以及裂纹类型判断和特征参数提取的方法。以无人机采集的风电机组叶片图像为研究对象,通过对比灰度化、滤波、阈值分割等图像处理步骤的多种算法,对形态学处理方法进行改进,首先选用平均值法对叶片图像进行灰度处理,其次使用中值滤波对图像进行去噪处理,再次使用Otsu阈值分割以实现裂纹区域的分割,然后基于改进的形态学方法提取出完善的叶片裂纹损伤区域,最后基于连通域原理完成裂纹区域的框取。基于上述算法设计风电机组叶片裂纹损伤识别系统以实现叶片裂纹图像检测的可视化处理、裂纹类型判断及裂纹特征参数提取等功能。结果表明,该系统对于风电机组叶片裂纹损伤检测具有可靠的识别精度,识别准确率为85%,实现了风电机组叶片裂纹损伤的自动识别与特征参数提取,提高了叶片裂纹损伤的检测效率。

基于机器视觉的风电机组叶片多类型损伤检测方法研究

为更好地推动风电机组叶片运维技术智能化发展,基于机器视觉检测技术,提出一种风电机组叶片多类型损伤检测方法。首先对智能巡检无人机平台采集到的风电机组叶片图像进行图像灰度化、滤波增强、分割以及形态学处理,实现叶片损伤区域的识别;然后基于连通域分析原理来获取叶片损伤区域的几何特征和灰度特征等参数信息,并依此设计出风电机组叶片损伤类型识别分类器;最后将检测算法和分类器融合于所设计的风电机组叶片损伤可视化检测系统。试验表明,该系统对于表皮脱落、涂层破损、砂眼、油污及裂纹等典型叶片损伤的平均检测准确率为90.4%。

发电机进相运行的研究现状及展望

发电机进相运行是解决系统低谷运行时枢纽点电压偏高的有效手段。针对发电机进相运行问题进行综述,对其国内外发展现状做了概括和分析。从发电机进相运行的机理出发,阐述发电机进相运行能力的约束因素和稳定监测,探讨发电机进相能力的建模问题;概括进相运行所带来的特殊影响,并总结归纳发电机进相运行在黑启动、抽水蓄能、风电场等不同工程背景中的应用。展望了发电机进相运行在进相管理数据库、多机进相运行等方面未来的研究方向,进一步探讨多机进相运行的调压能力和对系统稳定的影响。最后指出多机进相运行中的关键问题,具体给出开展多机进相运行的一些建议和研究思路,为多机进相运行的深入开展指明了研究方向。

分布式光伏发电系统监控网络节点休眠调度机制研究

为减少分布式光伏发电系统监控网络中传感器节点的能耗,延长网络的使用寿命,针对监控网络节点常因能量耗尽而失效的特点,在充分考虑光伏发电系统的功率输出特点、光照强度和环境温度日变化规律以及监控网络中信息传输拓扑结构的基础上,从动态调整监控网络节点的采样周期和使节点在休眠、唤醒状态之间进行合理转换两个方面考虑,提出传感器节点动态采样周期的最小深度休眠调度机制。首先利用曲线拟合的方法,确定在典型天气条件下,传感器节点在一天中不同时段的动态采样周期;然后根据所构建的监控网络的拓扑结构,对位于网络中不同深度的传感器节点采用最小深度休眠调度机制;最后根据监控网络的运行特点和节点的能耗模型,对网络的运行能耗和使用寿命进行仿真模拟。仿真结果表明:传感器节点动态采样周期的最小深度休眠调度机制可有效减少节点能耗,延长分布式光伏发电系统监控网络的使用寿命。

考虑电动汽车入网技术的电力系统机组组合研究

为了提高电动汽车入网技术(V2G)的电力系统机组组合实用性和经济性,提出一种考虑可入网电动汽车(PEV)的数量变化和电池电荷状态变化的机组组合算法。利用电池电荷状态与充放电电量之间的关系,结合预估的不同时段入网PEV数量,确定每天入网PEV的净充电总需求量。构建考虑电动汽车入网技术的电力系统机组组合模型,以发电成本为目标函数,加入电池电荷状态的罚函数,求解电力系统机组的出力计划和入网PEV的充放电控制计划。分析了不同情景下充放电最优控制和机组组合结果,对比了不同PEV充电模式对电力系统机组组合结果的影响。算例分析结果表明,该方法可以有效的节省机组成本,实现电动汽车的连续调度,证明了该方法的正确性和有效性。

海上风电机组状态监控技术研究现状与展望

海上气候环境恶劣,风电机组维护困难,故障率高。状态监控技术的发展和完善有助于提高海上风电机组的运行性能,提高风电场生产效益。对现有海上风电机组状态监控技术的相关研究进行分类总结,包括监控系统开发、状态信息采集、状态信息传输、风电机组故障诊断、风电机组状态控制、风电场运行成本分析等,对亟待解决的问题进行了探讨,并指出今后的发展方向,为构建稳定性强、灵活性好、智能化程度高的海上风电机组状态监控系统提供有益参考。

含大型风电场的电力系统节能发电调度技术

大型风电场在电网中的比重不断增加,使电力系统的运行调度面临新的困难和压力。文中根据风电机组的输出特性,结合储能系统的运行控制特点,建立了无储能和有储能情况下风电场的等效耗量特性,及风电场的超短期校正调度模型,使风电场出力满足一定的可控性和可调度性;从而比照常规火电厂参与节能发电调度,可减少火电厂的耗量水平,增加电网接纳风电的能力,可方便地融入现有的电网运行调度系统,有利于工程应用。通过仿真计算验证了此方法的有效性与正确性。

电力系统中发电机和负荷参数同时辨识的可行性研究

以往电力系统参数辨识都是基于节点数据逐个进行,而且发电机参数和负荷参数也都是分开辨识。近年来广域测量系统(WAMS)逐步得到推广应用,为广域电力系统参数辨识提供了可能性。针对广域电力系统建模的需求,提出了对发电机和负荷的参数进行整体同时辨识的思路。根据参数轨迹灵敏度的相位关系分析发电机和负荷参数同时辨识的可辨识性。根据参数轨迹灵敏度的幅值大小确定参数辨识的难易程度,并由此确定重点辨识参数。利用BPA软件以及蚁群算法优化辨识参数,在测试系统不同故障情况下进行了参数辨识和对比,验证了发电机和负荷同时辨识的可行性。

基于电池储能和Crowbar的风力发电机低电压穿越控制的研究

文章提出一种基于电池储能和Crowbar协调控制提高DFIG的LVRT能力的策略。在系统电压小幅跌落时,电池储能系统,通过PQ解耦PI控制,适当调节交流侧输出电压幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;当系统电压大幅跌落时,电池储能协同Crowbar电路的投切控制,及时卸荷多余能量并保护变流器,保证DFIG在故障期间不脱网运行。在PSCAD/EMTDC平台对本文提出的控制策略进行仿真,结果表明本文的控制策略能在系统电压在大幅深度跌落情况下,使DFIG具备LVRT能力。

双馈异步发电机定子绕组故障特征量提取方法研究

双馈异步发电机定子绕组发生不对称故障时,会在转子电流信号中引发一定的谐波分量。由于早期故障引起的故障特征信号十分微弱,如何准确提取故障特征量已经成为一个很重要的课题。本文在动模实验室进行了双馈机定子绕组故障模拟实验,获取了正常及定子绕组不对称故障情况下的转子电流信号,然后采用傅里叶变换、小波变换、希尔伯特-黄变换(HHT)三种方法提取其故障特征量,进行灵敏度与可靠性的比较。通过对比可知,希尔伯特-黄变换提取出的故障特征量比傅里叶变换及小波变换的特征量更加敏感、可靠。

含光伏电站发电系统可靠性评估方法研究

近年来光伏发电并网容量不断增加,如何准确评估其对发电系统可靠性的影响具有现实意义。综合考虑光伏出力具有的昼夜日周期性和季节时序特性,提出了一种基于最优分段和多维聚类算法的光伏出力建模方法。首先根据光伏每天有效出力时间长短为原则,采用Fisher最优分段算法,对其年时序出力进行最优分段;然后利用模糊c均值聚类技术对每一时间段逐一进行聚类分析。使得光伏出力的建模更细化,能较好地保留了其局部特性。以IEEE-RTS测试系统为例,针对宁夏某光伏电站实测出力数据,采用该方法将年评估时间尺度智能划分为5个时间段,并在各时间段上量化分析不同光伏容量对发电系统可靠性的影响。计算结果证明了该方法的有效性,对光伏电站的并网容量规划具有重要指导意义。

双馈异步发电机转子绕组不对称故障的诊断研究

对双馈异步发电机转子绕组不对称故障进行监测可以有效降低电机故障发生的概率,减少风场运行维护费用。本文提出采用小波分解与小波能量谱相结合的方法提取双馈电机转子绕组不对称故障的特征量。并在实验室搭建了双馈电机故障实验平台,采用在转子A相串联电阻的方式模拟转子绕组不对称故障。通过对转子A相电流进行小波分解,找出故障频带,利用小波能量谱计算出故障频段内的能量,用此能量值与转子A相电流幅值的比值作为故障特征量。此方法提取出的故障特征量不受转子电流幅值的影响,具有很好的灵敏度与可靠性。

同步发电机PSS与励磁系统的仿真研究

电力系统稳定器(PSS)是目前抑制电力系统低频振荡最有效的方法之一.在分析了同步发电机励磁控制系统及其模型的基础上,研究了以PSS为辅助控制的同步发电机励磁控制方式,基于Matlab构建了改进的PSS励磁控制系统的仿真模型.在三相短路以及断线故障情况下对单机无穷大系统进行仿真测试,结果表明:加装PSS的励磁控制系统的各方面性能优越于无PSS的励磁控制系统,为励磁系统的设计提供了依据.

同步发电机实用参数分时段辨识研究

同步发电机在动态过程的不同时段起主导的实用参数不同。对比研究同步发电机实用参数在励磁扰动故障下的轨迹灵敏度特性,给出不同参数在不同时段内的灵敏度大小的不同。提出一种分时段辨识策略,即先利用励磁扰动前、后的稳态数据辨识同步发电机的稳态参数,然后分别根据次暂态和暂态时段数据辨识次暂态和暂态参数,最后以单机无穷大系统为例验证此方法的有效性。

基于锥角控制的下风向风力机功率调节策略

针对中小型下风向风力机开展了功率调节策略研究.首先,对100 W下风向风力机进行了仿真计算和风洞实验,探究了下风向风力机的气动性能;然后,分析了风轮锥角对风力机输出功率和叶根载荷的影响机制,归纳出输出功率与锥角余弦值的三次方正相关,叶根载荷与锥角余弦值的平方正相关;最后,形成了一套基于锥角控制的下风向风力机功率主/被动调节策略.研究结果表明:采用主动调节策略可在超额定风速运行时有效控制风轮输出功率,并可使叶根载荷极值降低14.2%;较控制前,采用被动调节策略可使得在超额定风速运行时,输出功率与额定功率的平均偏差减小20.84 W.两种调节策略皆可实现超额定风速运行时下风向风力机输出功率的有效控制.

适用于电压源换流器型高压直流输电的模块化多电平换流器最新研究进展

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)为多电平换流器家族中的一员,其技术特点非常适用于电压源换流器型高压直流(voltage source converter high voltage direct current,VSC-HVDC)输电领域。为了分析MMC的最新研究进展,首先介绍了MMC的拓扑电路及其工作原理,分析了其技术特点和应用领域,比较了其相对于传统2电平和3电平VSC拓扑的优势所在。然后分别从MMC的数学模型、调制策略、子模块电容均压、预充电、内部环流、控制方面、换流阀试验以及其在VSC-HVDC系统中的工程应用等方面,回顾了MMC目前在国内外的最新研究进展和工程应用现状,并指出了MMC自身的缺点和今后亟待研究的关键问题。已有的研究表明,MMC在电力系统中有着广阔的应用前景,是未来高压直流输电技术的一个重要发展方向。

可平抑高渗透分布式光伏发电功率波动的储能电站调度策略

为了提高分布式光伏发电在配电网中的渗透率,需要解决其并网引起的功率波动问题。提出一种消纳高渗透分布式光伏发电有功功率波动的集中式储能电站实时调度方法,包括配电系统实时调度和储能电站站内功率分配双层结构。实时调度层通过不断更新分布式光伏发电输出功率和负荷需求的预测值,计及储能电站充放电功率、容量和次数约束,对集中式储能电站进行实时调度,以消纳配电网有功功率差额波动;功率分配层根据储能电站各电池组性能参数和运行工况,以储能电站总运行成本最小为目标,并充分考虑下一时段可调度的总充放电容量,对上层调度指令进行实时优化分配,保证储能电站积极地响应调度。算例仿真结果表明,所提的两层调度方案平抑了配电网的有功功率波动,使得联络线功率波动峰谷差由13 MW降低到5 MW左右,降低了光伏发电并网对电网的冲击,大大提高了电网对光伏发电的消纳能力,并在保证储能电站调度末期荷电量尽量接近于调度初期荷电量的同时,优化了储能电站的运行状态,降低了储能电站的运行成本,既满足了储能电站循环调度的要求,又提高了储能电站的经济性。