采用可控负荷灵敏度的DFIG并网电力系统低频振荡模式抑制

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)并网加剧了低频振荡(low-frequency oscillations,LFO)。电力市场和智能用电设备,使得负荷可参与阻尼控制。此时危险模式阻尼比受负荷影响,增加特征灵敏度解析表达难度。现有恒阻抗模型,不能反映综合负荷对小扰动稳定影响;异步电机模型精确,但参数辨识难度大,很难用于小扰动稳定分析。该文为避免潮流计算和稳定分析中负荷模型差异,采用ZIP负荷模型修正系统状态方程。以潮流解对负荷灵敏度为中间变量,提出危险模式阻尼比对负荷灵敏度的解析表达。引入准比例谐振控制(quasi-proportional resonance,qPR)调节负荷,相应修正阻尼比灵敏度,以改善阻尼控制的鲁棒性。仿真结果验证了所提算法的控制效果。

基于机电回路相关比灵敏度的机电振荡模式抑制方法

机电振荡模式(electromechanical oscillation mode,EOM)是与同步发电机(synchronous generator,SG)机械暂态强相关的低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)模式,对SG轴系安全和电网稳定影响较大。减小EOM机电回路相关比ρ能减小EOM与SG的相关度,抑制SG振荡。基于此,提出机电回路相关比对SG出力的灵敏度的模型:将ρ对控制参数的灵敏度展开为对参与因子的灵敏度;考虑参与因子由特征向量组成,补充后者幅值和相位约束,得到特征向量灵敏度的唯一解;考虑SG出力对节点电压和特征值的影响,但未出现在状态矩阵中,引入潮流雅可比矩阵的逆,建立特征值和特征向量对SG出力的灵敏度,提出ρ对SG有功和无功出力灵敏度的解析表达。最后利用算例分析检验了EOM及其特征向量、参与因子、ρ对SG出力的灵敏度的准确性,证实了调节SG有功和无功出力对抑制机电模式的控制效果。

基于机电回路相关比灵敏度的DFIG并网系统机电模式抑制

机电模式(EOM)是与同步发电机(SG)机械暂态强相关的振荡模式,对SG轴系和电网稳定影响较大。为了抑制EOM,可以调节SG出力以减小机电回路相关比(ρ),但需要以灵敏度为依据。双馈感应风电机组(DFIG)并网后,需要联立SG和DFIG以建立系统状态矩阵,增加了抑制EOM的难度。针对DFIG并网电力系统,筛选出EOM。将ρ对控制参数的灵敏度,展开为对参与因子的灵敏度。考虑参与因子由特征向量组成,补充后者幅值和相位约束,得到特征向量灵敏度的唯一解。考虑SG出力间接影响节点电压和特征值,引入潮流雅可比矩阵的逆,建立特征值和特征向量对SG出力的灵敏度。最终首次提出ρ对SG出力灵敏度的解析表达。结果验证了所提灵敏度的准确性。调节SG出力后,危险机电模式19,20的ρ减小约13%,验证了所提算法对EOM的抑制效果。

基于加权聚类和分层等值的含风电微网可靠性等值

考虑风速变化和风电机组可靠性参数差异,建立风电机组状态空间。为减少状态数,采用加权聚类算法,基于分层等值组合建立微网状态空间。为避免人工查找和重复计算,追踪状态编号生成关联矩阵,结合矩阵描述频率和持续时间法(F&D),形成等值前后对应关系,建立微网可靠性指标,提出其对可靠性参数灵敏度的解析表达。算例给出微网等值过程、可靠性指标及灵敏度计算结果,并与蒙特卡罗模拟和参数摄动方法进行对比,验证了所提方法的正确性。

基于改进动态潮流算法的燃料电池参与电网调频

负荷和新能源出力的随机波动影响电网有功功率平衡和频率稳定。传统同步机组参与调频,容量较大但是响应速度较慢。作为一种新型电源,燃料电池(fuel cell,FC)容量较小不适合平衡有功功率,但是运行灵活、响应速度快,因此有可能用于电网调频。本文首先建立了含FC的电网潮流模型,然后引入有功出力对频率的下垂控制,提出了FC参与一次调频的动态潮流算法。在动态潮流中增加惯性环节,以模拟FC响应延时;同时引入逆变器直流电容快速放电,以改进调频效果。算例分析给出动态潮流结果,分析了FC出力延时和直流电容放电对调频结果的影响,验证了所提算法的有效性。

DFIG-PSS附加阻尼转矩解析表达和安装位置比较

在双馈异步发电机(DFIG)中配置电力系统稳定器(PSS),有助于增强电力系统阻尼振荡的能力。基于DFIG详细模型,建立含DFIG电力系统传递函数,得到以DFIG转速为输入的DFIG附加转矩解析表达。利用附加转矩幅值和相角,分析DFIG提供给区间模式阻尼转矩的大小和性质,整定DFIG-PSS参数。考虑DFIG-PSS安装在转子侧变流器(RSC)或网侧变流器(GSC),分析安装位置对阻尼振荡能力的影响。算例分析验证了所提附加转矩解析表达的正确性。当DFIG-PSS安装在RSC时,对区间模式振荡幅值改善效果较好;DFIG-PSS安装在GSC时,对区间模式振荡收敛速度改善效果较好。

计及响应不确定性的可调度负荷响应及惩罚价格随机优化

可调度负荷(DL)参与需求响应能够减小系统功率偏差,促进可再生能源消纳。但受到调节能力的限制,其响应具有不确定性,进而影响各市场主体的利益。针对响应偏差可以制定惩罚机制,但惩罚过于宽松则效果有限,过于严苛则会降低DL的响应积极性。文中将响应偏差作为随机变量,基于响应价格与响应量、惩罚价格与响应偏差之间的关系,提出了针对DL响应量与惩罚价格的随机优化模型,并通过期望模型将其转化为确定性优化模型。最后,通过算例验证了所提模型的有效性。