基于DCGCN模型的海上风电场超短期功率预测

图卷积网络(GCN)具有很强的数据关联挖掘能力,近年来在风电功率预测领域获得了广泛关注。然而,传统的基于GCN模型的超短期风电功率预测难以同时处理影响风电功率的两大核心因素(风速与机组状态信息)的双模态问题,基于此,提出了一种基于双通道图卷积网络(DCGCN)的海上风电场超短期功率预测模型。首先,建立以理论功率曲线为基准的机组状态指标模型,定量表征机组状态变化对其发电能力的影响;其次,构建海上风电场图拓扑,建立基于风速和状态邻接矩阵的风电场各机组捕获的风速与机组状态信息的关联关系模型;最后,建立基于DCGCN的风电场超短期功率预测方法。算例结果表明,所提模型有助于提高风电场功率预测模型的训练效率和预测精度。

基于剩余寿命预测信息的风电场动态成组维护策略研究

现有的风电场成组维护优化研究中,较少考虑维护时间窗内的部件实时状态信息动态变化影响,针对此问题,提出了一种考虑剩余寿命预测信息动态更新的风电场成组维护策略。首先,利用实时状态信息获得各部件剩余寿命预测结果,基于实时剩余寿命预测结果优化最小平均维修成本,构建单部件最优维修时间窗。其次,考虑风电机组部件结构相关性及部件备件库存约束,以节省维修成本最大为目标,建立风电场成组维护模型,并采用遗传算法进行成组维护策略优化。最后,采用滚动时间窗模型实时更新机组部件的剩余寿命预测信息,动态调整原有维修方案。一个实际风电场案例的分析结果表明,所提策略能够实时更新风电场维修计划,实现维修计划的动态优化,有助于降低维修成本。

基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法

柔性低频输电因其在中远海风电送出场景下具备较优的送出经济性而受到越来越多的关注。现有的低频输电风电系统采用恒压恒频的交流电传输电能,是低频输电和变速恒频风电技术的简单组合,这种组合易于工程实现,但没有充分考虑电压变换自由度这一关键因素。文中提出一种基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法,通过动态调整输电电压以适应不同风速下的发电要求。在这种运行方式下,提出一种与之匹配的风电机组动态最小直流母线电压控制方法,并形成一种无DC/DC变流器的宽范围机组直流母线电压频率支撑技术。进一步,就变电压运行方式的暂态过调制问题和损耗影响开展了分析,论证了无过调制风险和总损耗不增反降的原因。最后,通过仿真验证了所提控制方法的可行性及其在系统损耗、故障暂态电流、电网频率支撑方面的优越性。

固体氧化物燃料电池的模型预测VSG调频控制策略

新型电力系统由于包含了大量新能源和电力电子设备,导致系统缺乏惯量支撑从而影响其频率动态特性。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种清洁高效稳定的电源,可为系统提供一定的惯量支撑。为了提高系统频率动态特性,提出一种SOFC转动惯量自适应模型预测虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。首先,根据同步发电机转子运动方程明确其调频机理。其次,分析频率变化率与转动惯量之间的关系从而确定合适的转动惯量自适应策略。然后,加入模型预测滚动优化,对VSG的输入有功功率进行补偿,并将修正后的有功功率前馈给SOFC,使其可以快速响应负载变化。最后,通过仿真和实验验证了所提方法对系统频率调节的有效性。

考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动,从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题,提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先,分析构网型控制下的功率耦合机理。通过建立动态功率耦合模型,研究功率耦合对低电压穿越的影响。接着,提出一种基于串联补偿矩阵的功率解耦方法,并基于并网标准提出一种考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略。最后,利用StarSimHiL平台搭建了硬件在环实验平台。通过实验验证了串联补偿解耦控制策略在不同阻抗比下的鲁棒性,以及在不同电压跌落程度下所提控制策略的有效性。

基于用户响应意愿度三维Sigmoid云模型的电动汽车优化调度策略

电动汽车(electric vehicle,EV)车主响应调度的意愿存在较大的不确定性,这给电动汽车的优化调度带来巨大的挑战。为此,该文提出一种基于用户响应意愿度三维Sigmoid云模型的分时段EV优化调度策略。首先,根据Hampel准则分析各历史日EV充电负荷概率密度函数间的Copula熵辨识出历史相关日,以强相关日的出行概率分布经BP神经网络预测车辆的停驻时间和荷电状态概率分布;其次,为描述受多重因素影响下EV用户的响应意愿,建立三维Sigmoid云模型从而刻画EV用户的价格收益和时间裕度对响应意愿的不确定映射关系;最后,基于响应意愿灵敏度将不同的响应意愿剥离后对应至相应的充电调度区间,以最小化配电网的负荷波动和调度费用为目标对EV进行分时段优化调度。仿真结果表明,相比传统方法,所提三维Sigmoid云模型量化了EV响应行为的不确定性,均方根误差减小约35%,在满足用户用车需要和响应意愿的同时使配电网负荷波动率降低11.28%。

基于差异化减载策略的风电高占比系统全过程频率校正方法

鉴于风电高占比的电力系统易遭遇频率安全事故,开展风电机组与常规机组在惯量和多层次调频下的全过程频率校正方法研究具有重要意义。为降低风资源随机性的负面影响,提出了计及不同风速下的分层式模型预测控制方法,根据捕获风速的不同将风机划入低、中、高风速区间,并根据不同风速区间风机的特性制定对应的减载策略。针对日内频率的波动,分别从不同时间尺度下惯量响应-一次调频-二次调频-三次调频的交叉耦合关系出发,建立风电-常规电源-系统三维联动的频率校正调度模型。其中,在三次调频阶段对增减出力趋势风机赋予不同的功率分配因子;在二次调频阶段引入调频收益,激励风电参与频率调整;在一次调频阶段对不同风电场风机的一次调频出力能力进行排序优选;在惯量响应阶段,考虑风机可变虚拟惯量下的电力系统惯量支撑环节。算例表明,所提方法能够提升各时间尺度风电主动参与调频的力度和精度,保障电力系统安全经济运行。

消纳新能源引发的系统平衡成本解析及计算方法

新能源接入电力系统后,需要常规电源帮助平衡其随机性、波动性,故而产生了平衡成本。进行平衡成本的解析与计算,对促进新能源与常规电源利益的合理分配具有重要意义。将系统平衡成本分解为新能源消纳引发的新增备用成本、二次调频(SFR)成本及新增电能量成本。基于“等电量-顺负荷”方法,构建新能源相对负荷无波动性且无须为其预留备用、SFR容量的虚拟场景,给出了基于场景模拟比较法的系统平衡成本计算方法。对修正的IEEE 39节点系统的平衡成本测算分析结果验证了所提方法的合理性。

基于核仁聚类估计和数据驱动分布鲁棒优化的海量异构产消者联盟能量管理策略

随着分布式资源接入技术和可交易能源市场的快速发展,海量异构多能产消者电热能源共享和源荷强不确定性给联盟能量管理带来极大挑战。基于此,提出一种基于核仁聚类估计和数据驱动分布鲁棒优化的海量异构多能产消者联盟能量管理策略。该方法以联盟及个体在多重不确定性影响下的社会福利最大为目标,建立了考虑电热网络动态差异性的海量产消者能量管理模型,以解决联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性难以兼顾的问题。另外,考虑到核仁计算的复杂度和源荷不确定性的不利影响,分别提出了基于高斯混合聚类的核仁估计方法和基于数据驱动Wasserstein距离的分布鲁棒优化模型,实现了模型求解速度与精度的均衡。算例结果表明,所提方法有效提升了产消者联盟在多重不确定性影响下的社会福利,实现了联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性的均衡,促进了更多的产消者参与本地能源点对点(peer-to-peer,P2P)交易。

基于虚拟功角功率控制的VSG增强功率解耦策略

虚拟同步机可提升“双高”电力系统惯性,但其存在的固有功率强耦合会产生功率稳态误差,严重限制变流器功率传输能力,甚至导致系统失稳。为此,该文详细分析VSG功率耦合机理,指出线路阻感比R/X与功角θ是影响功率耦合两大因素,并评估其引起的功率耦合对稳定性影响。然后在虚拟电感控制基础上考虑R/X和θ,提出一种基于虚拟功角的功率控制策略,使用理论公式计算虚拟功角值改进功率环控制,增强了大范围功角情况下功率解耦效果,抑制了无功功率波动,并用幅相运动方程判据评估该系统稳定性。最后,通过理论分析和实验结果验证所提解耦控制策略的有效性。