基于混沌博弈优化的固体氧化物燃料电池模型参数优化设计

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)因具有转换效率高、无污染物排放、运行噪声低等特点被视为前景广阔的绿色发电技术之一,其被广泛应用于电力系统和交通运输等领域。针对SOFC稳态模型的参数优化设计问题,提出了一种基于混沌博弈优化(chaosgameoptimization, CGO)方法的SOFCs参数提取框架。同时,利用芬兰燃料电池技术公司Elcogen生产的陶瓷阳极支撑型平板式低温单体燃料电池(ASC-400B)工作于两种不同温度(即600℃和700℃)下的实验数据以及美国蒙大拿州立大学开发的基于物理模型的5 kW级管式SOFC电池堆栈模型在两种不同温度(即850℃和950℃)下的仿真数据,分别对所提框架、蒲公英优化器(dandelion optimizer, DO)、平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)、粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法和白鲨优化器(white shark optimizer, WSO)的参数提取的性能进行了深入的研究和分析。测试结果表明:相比于DO、EO、PSO和WSO,CGO能够准确、稳定且快速地提取上述各种SOFCs的模型未知参数,为SOFCs的系统建模提供了一种高效的方法。

220 kV光伏电站SVG高频振荡仿真分析

本文主要介绍了220 kV光伏电站SVG高频振荡引发电压波动的故障案例。首先,通过分析现场故障录波,初步确定故障原因为SVG与系统振荡;其次,基于RTlab仿真平台搭建了光伏电站全站和附近局部电网的电磁暂态模型并开展故障复现,仿真复现结果与故障录波基本一致;最后,提出了“消除SVG高频段负阻尼”的振荡抑制措施,并通过仿真验证其有效性。本文的新能源场站SVG高频振荡分析可为今后类似故障的防范和处理提供经验与参考。

风电参与调频对电力系统超低频振荡的影响分析

高比例风电接入背景下,风电参与调频对电力系统超低频振荡问题的影响机理有待深入分析。文章构建了反映风电参与系统调频过程动态特性的频率响应模型,基于单机模型建立风电调频后系统稳定性分析模型。解析推导了简化模型下的闭环稳定性判据并分析其影响因素。通过阻尼转矩法分析了风电调频对原动系统阻尼变化的作用机制。研究了不同风电频率调控策略下系统频率稳定的影响因素。结果表明,风电参与频率调控在一定程度上对电力系统超低频振荡现象进行了抑制,对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。

基于多源复杂信息的风电场有功功率动态控制方法研究

风电场信息来源多样,种类复杂,且存在通信质量、风速波动、机组故障等不确定信息,如何综合利用纷杂的信息,制定合理有效的风电场控制策略亟待深入研究。对于多重不确定性,提出了基于多源复杂信息的风电场有功功率动态控制方法。利用态势感知技术,一方面从控制周期入手,根据风电场有功波动信息与标准规定要求,在机组运行状态受到较大扰动时动态增加控制周期;另一方面对控制指令的优化提出了两个目标,协调机组调节指令和延时以及均衡各机组的功率裕度,并给出了功率平衡、机组调节速度和故障判断等约束条件。最后,通过电磁暂态仿真对比了在不确定因素影响下传统策略和所提策略的调节效果。证明了所提策略在提升有功调节性能的同时,增强了风电场抗干扰能力。

新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法

针对系统运行中临界短路比实际值伴随交流侧运行参数实时变化导致临界短路比经验值不够灵敏准确的问题,提出一种新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法,以判断工程中常用临界短路比的准确性。首先,构建一种考虑静态负荷的交流侧戴维南电路数学模型和新能源临界短路比计算方法;然后,推导出新能源并网系统临界短路比对交流系统参数灵敏度分析方法;最后,通过算例分析表明负荷等参数变化对新能源并网系统临界短路比的计算值存在较大影响。所提方法弥补了临界短路比经验取值在系统实际运行中易因工况变化导致的指标不再灵敏准确的缺陷。

风电参与电网频率调控潜力的价值评估研究

为了应对日益严峻的电力供需不平衡和促进电力系统低碳转型,发电侧调频资源价值凸显,风电因其清洁高效的调节潜质对维护系统频率稳定具有重要意义。文章提出了一种风电参与电力系统频率调控潜力的价值评估方法。首先构建了反映风电备用、运行、调频能效以及可靠性的指标体系;然后基于前景理论模型,构建综合前景值最大化的优化模型,确定各属性最优权重,对风电调频潜力进行综合评估;最后基于中国某风电场运行数据,验证了所提方法的有效性。

含双馈风力发电系统的配电网短路电流特性

双馈异步风力发电机(DFIG)作为分布式电源接入配电网,能将辐射状的单电源系统变为双电源系统,改变配电网的拓扑结构.当配电网发生短路故障时,配电网的短路电流会受到风力发电接入的影响.针对DFIG作为分布式电源接入配电网,配电网中不同点发生三相短路故障时短路电流受到风力机接入容量及接入点位置影响的问题,结合DFIG的控制策略进行理论推导和仿真分析.首先,从理论上推导含风力发电的配电网短路故障电流关系式,对风力机提供的短路电流进行分析.然后,引入模型预测控制,与经典的矢量控制进行对比分析得出不同控制策略对短路电流的影响,并在此基础上分析配电网在不同点发生三相短路故障时,短路电流随风力机接入容量及位置的变化情况,分析总结DFIG对配电网短路电流及电流保护的影响.

基于蜂群算法改进的BP神经网络风电功率预测

由于风能具有随机性和间歇性的特点,造成了其功率输出的不稳定,而大规模的风电接入给电力系统的正常稳定运行和调度带来影响。详细分析影响风电场输出的因素,确定风速、风向正弦和余弦为影响风电输出最主要的关联因素,采用统计预测方法将历史实际输出功率、风速、风向正弦和余弦作为BP神经网络的输入矢量,并采用人工蜂群算法优化得到神经网络的权值和阈值,构建ABC-BP神经网络风电功率预测模型。通过对某实测风电功率进行预测验证,结果表明:基于蜂群算法改进的BP神经网络风电功率预测,可以克服BP神经网络易于陷入局部极小的缺陷和不足,极大地提高了全局搜索能力以及预测的稳定性和精度;同时,将自适应的选择策略引入到蜂群算法优化适应度的选择中,减少了网络层参数的训练时间,提高了收敛速度。

大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响研究

大规模风电接入电网可能影响电网运行状态,造成系统暂态稳定特性改变,量化大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响,是保证风电消纳和电网安全的重要课题。在研究系统暂态稳定性分析中的风电模型和电网故障严重程度的基础上,提出一种评估大规模风电接入的电力系统暂态稳定风险评估方法。该方法充分计及风电出力与系统故障状态的随机性,并基于效用理论,以调度员对功角偏差的感知效用为度量指标,建立用非线性效用函数量化故障的严重程度,同时对系统暂态稳定风险指标的计算方法与流程进行了详细研究。将该方法应用于新英格兰39节点系统,对比研究了不同并网容量和并网点对暂态稳定风险的影响,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。

基于改进人工蜂群算法的SVG综合补偿容量优化研究

基于SVG的三相不平衡和无功补偿综合治理可以有效提高低压配电网电能质量。针对SVG补偿容量的动态分配问题,提出了基于改进人工蜂群算法的SVG补偿容量优化配置方法。首先提出基于补偿度的SVG容量动态分配优化模型;然后引入改进的Tent混沌映射序列提高传统人工蜂群算法的收敛性能,并通过改进的人工蜂群算法求解最优SVG容量分配方案,实时调整三相不平衡和无功的补偿度;最后通过Simulink仿真验证所提方法的合理性和有效性。结果表明所提出的基于改进人工蜂群算法的SVG容量动态分配控制方法可以有效综合治理配电网的三相不平衡和无功补偿问题。

附加调差控制对于单元接线机组的影响

摘要：通过单机无穷大系统发电机电气向量图解析了电压控制的意义与作用，即缩短电气距离使得主变高压侧电压接近于机端电压，实现主变高压侧电压控制，得出了可以提升静态稳定极限的初步结论。然后分析了双绕组变压器单元接线机组通过附加调差控制补偿主变电抗的原理，进而通过仿真得出负调差控制运用在双绕组变压器单元接线机组中的优点。因此，建议双绕组变压器单元接线机组励磁设备附加调差整定首先考虑负调差。

避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法

风电场基于下垂控制参与系统一次调频时,参数整定不当可能引发机组转速保护动作进而带来频率二次跌落问题。为此,提出了一种避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法。首先结合下垂控制的响应过程分析了转速保护动作带来频率二次跌落问题的物理机理,然后基于转速及功率约束条件提出了风电机组调频功率评估方法,进而得到风电场的调频功率评估方法和风电场一次调频功率分配方法。基于Matlab/Simulink搭建了含有风电场的仿真模型。仿真结果表明,所提方法可充分发挥风电机组的调频能力,并避免频率二次跌落问题。

同塔双回直流线路故障选线方法

故障选线研究是同塔双回直流线路保护的重要组成部分,准确判断出故障线路有助于运维人员快速处理故障,有效保障直流系统安全稳定运行。本文提出的一种同塔双回直流线路故障选线方法,并对搭建的同塔双回直流输电系统进行数字仿真试验,验证了本文所提故障选线方法的有效性。

基于随机矩阵理论的混合三端直流线路非单元式纵联保护

针对混合三端直流输电线路保护难以兼顾速动性与选择性的问题,提出一种基于随机矩阵理论的非单元式纵联保护。分析发现,混合三端直流线路区内、区外故障时,线路各测点电压、电流突变量方向不同。首先,利用各测点电压、电流突变量复制、平移构成随机矩阵并计算各矩阵特征值;其次,结合单环定理与特征根统计量进行区内、区外故障识别以及故障区段定位;最后计算故障区段极波能量比值实现故障选极。基于实时数字仿真器(RTDS)搭建混合三端直流系统进行测试分析。测试结果表明,所提保护判据简单可靠,耐受高阻能力强,在不同故障情况下均能快速准确识别区内外故障、故障区段及故障极,不需要同步时钟且对通信通道要求低。

基于最优光伏阵列重构的电网调频策略研究

为实现光伏电站功率输出最大化以及功率输出与调频(FR)信号之间的功率偏差最小化,提出了一种新型光伏电站最优阵列重构(OAR)模型。为快速获取最优Pareto前沿,采用了一种寻优性能高效的多目标黑猩猩优化器(MOBO)。采用了一种多准则妥协解排序法(VIKOR)的决策方法,从所获取的Pareto前沿中确定最佳折衷解。为验证所提出的OAR多目标优化的有效性,在局部阴影条件(PSC)下,对10×10的网状结构(TCT) PV阵列进行了固定FR信号和时变FR信号的两个案例研究。仿真结果表明,与无优化相比,所提方法可以明显减小两个目标函数的功率偏差。特别是,时变FR信号下,所获得的功率偏差仅为无优化的51.10%和64.45%。

基于实测参数辨识的双馈风机机电暂态建模研究

目前南方电网仿真中风电机组模型主要采用CE模型,与实际情况存在差异,急需开展基于实测数据辨识的风电机组机电暂态建模技术研究。本文主要介绍了PSD-BPA双馈风电机组详细控制模型,并结合现场实测数据完成了东风电气1.5 MW风电机组机电暂态建模与仿真,通过仿真与实测的比较验证了辨识模型的准确性和实用性。

基于状态空间法的风机调频退出时刻研究

风机通常采用惯量控制参与调频,而在退出调频时容易引发频率二次跌落问题。为此,提出了一种风机调频退出时刻的确定方法。首先由状态空间法,推导了研究所需的系统模型。然后以风机调频退出时刻为分界,得到了适用于频率动态分析的分段线性化模型;以提升频率二次跌落对应的频率最低值为目标,建立了优化模型,并给出了求解算法。基于Matlab/Simulink搭建了仿真系统模型,仿真结果验证了所建立分段线性化模型的准确性和退出时刻的合理性。

基于随机情景法的配电馈线光伏电源承载能力分析

随分布式光伏发电系统在配电网的不断接入,受过电压、电压稳态变化、三相不平衡等因素影响,配电网安全可靠性将下降。提出一种基于随机情景法的配电馈线PV承载能力分析方法,以过电压、电压变化、三相不平衡等为约束指标,研究了光伏电源接入方式给不同电压指标造成的影响,并根据影响结果筛选恰当的电压约束条件。采用Open DSS配电网仿真软件分析IEEE 123节点配电网模型和Ckt-5配电网,结果验证了以电压为约束指标的配电网光伏电源随机情景承载能力分析法的有效性和正确性。

自动发电控制振荡中元件与控制环节的阻尼特性分析

电力系统中的有功频率控制过程包含一次调频环节和自动发电控制(AGC)环节,频率振荡中与AGC环节强相关的振荡被称为AGC振荡。为研究不同的有功频率控制过程对于AGC振荡的阻尼贡献,将阻尼转矩法应用到AGC振荡分析中,提出AGC振荡中的机械功率阻尼转矩系数的计算方法,在单机单负荷系统中阻尼转矩系数可通过传统的将特征值代入传递函数的方式得到,但传统方法在多区多机系统中不适用。为此,提出了利用模态计算阻尼转矩系数的方法,推导了阻尼转矩系数与AGC模式稳定性的关系。结果表明,阻尼转矩系数为正时,机械功率为系统提供正阻尼,相反则提供负阻尼,且验证了阻尼转矩法在AGC振荡中的适用性。将阻尼转矩系数分解到各有功频率调节过程中,结果显示在AGC振荡中,由于AGC环节的相位滞后较大,而一次调频环节的相位滞后较小,故AGC环节整体上提供的阻尼转矩系数容易为负,而一次调频环节整体上提供的阻尼转矩系数容易为正。但具体到单台机组中,AGC环节和一次调频环节提供的阻尼转矩系数皆既可能为正,也可能为负。最后,利用阻尼转矩法分析了部分参数对于AGC振荡的影响。

风电故障穿越能力提升方法

双馈感应发电机是并网型风电的主要机型,在高渗透率情况下,其故障穿越能力直接影响整个电力系统的安全运行。由于双馈感应电机(DFIG)定子侧直接接入电网,转子侧通过背靠背电力电子变换器接入电网,DFIG对电网故障引起的电压暂降事件非常敏感。为了提高DFIG的故障穿越(FRT)能力,提出一种在DFIG机端装设谐振型固态限流器(RBFCL)的故障穿越能力提升方案,在研究谐振型桥式故障限流器基本原理的基础上,制定故障限流器的控制策略。通过MATLAB/Simulink三相故障仿真,证明DFIG机端装设谐振型固态限流器,提升风电故障穿越能力措施的正确性和可行性。