基于随机预测误差的分布式光伏配网储能系统容量配置方法

储能装置作为一种解决含分布式光伏配网系统功率波动的有效手段,其容量配置关系到补偿功率波动精度和经济性指标。为准确配置储能容量提出一种分布式光伏配网系统中储能设备容量配置方法:通过分析光伏出力短期预测误差和负荷短期预测误差的概率统计规律和随机过程,利用区间估计方法得出储能设备容量配置函数;然后利用该配置函数实现的配置方法,对储能容量在分布式配置和集中式配置两种方法下的预测误差的方差进行比较,可知储能容量分布式配置可以得到更精确的容量配置和更优的功率补偿效果。应用所提配置方法搭建实验样机,并应用于江西电网公司某分布式光伏配网系统中,验证了该方法的正确性和可行性。

直流系统共用的接地极检修运行分析

针对共用接地极的高压输电系统在运行和检修过程中存在的问题,以2个直流输电系统共用接地极为例,结合实际工程参数,根据理论分析进行电流分布计算并分析了其影响因素,结果表明:接地极线路分流电流主要受共用接地极电阻、检修接地极线路电阻、检修接地位置及土壤状况等影响;另外,检修的接地极线路分流电流会进入换流站,可能会对换流变的直流偏磁产生影响,严重时会导致换流变饱和保护动作闭锁直流系统。最后,根据分析结果,对共用接地极检修时直流系统运行方式提出了建议。

宁东直流大地回线转金属回线转换失败原因分析与改进建议

在我国高压直流输电投入实际运行以来,在大地回线转金属回线过程中,多次发生由于金属回线转换开关(MRTB)并联的吸能避雷器损坏而导致转换失败的事件,迫切需要精确反应开关动作机理的研究手段。通过对宁东直流输电系统现场大地回线转金属回线转换成功的与失败的录波波形对比分析,得出转换失败前后的系统电气特征。采用宁东直流实际的主回路设备参数和控制保护功能,建立起以直流电磁暂态程序(EMTDC)为基础的详细模型,再现了开关转换和故障过程的暂态现象。不仅验证避雷器由于四柱并联,长期运行操作使每个柱特性变化不一致,较小阻抗单柱承受较大的能量而损坏,而且,通过对转换失败之后逆变站金属回线接地保护动作闭锁直流系统事件进行分析,得出由于逆变站金属回线接地保护软件策略缺陷,导致保护动作闭锁直流系统。根据分析结果,对宁东直流大地转金属回线过程提出改进建议,同时对后续直流工程的MRTB并联避雷器的成套设计提出建议。

检修的共用接地极线路分流电流实测分析

共用接地极在土地占用、建设投资等方面具有很好的经济性和使用价值。但共用接地极在检修和运行过程中可能会存在一些问题,特别是在接地极线路检修时,运行直流系统可能会出现不平衡运行或单极大地回线运行方式;检修接地极线路会有电流流过,对检修人员的安全造成威胁。为充分掌握检修的接地极线路电流分流水平,对3个共用接地极的6个换流站的接地极线路分别进行试验测量。通过统计比较的方法对测量数据进行分析,得到了接地极线路和换流变中性点的分流百分比以及分流电流的变化趋势;同时分析得出影响检修接地极线路分流电流的因素主要包括:挂接的检修接地的位置、接地极电阻、入地电流水平等。依据实测数据计算分析得到的结果,为共用接地极的直流系统检修时的运行方式安排提供了工程数据参考,对保障检修人员的安全具有重要意义。

乏锂电池多重化在配网中抑制功率波动应用

容量衰减到一定程度的动力锂电池(即乏锂电池)在电动汽车上退出应用后还可用于储能系统,但容量衰减锂电池由于内阻增大,充放电效率变低。故根据动力锂电池在部分容量失效后的内阻特性及锂电池外特性,提出电压电流双环控制的乏锂电池多重化方法,提高容量失效的锂电池充放电效率,使其能再次利用。同时将乏锂电池用于储能系统,平抑含分布式光伏发电的配网中功率波动。仿真和实验结果表明乏锂电池多重化方法可提高其充放电效率和功率平抑逆变器的功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。

考虑充放电控制的静止伏安发生装置研究

随着具有随机波动性的分布式电源大规模接入配电网,使得配电网出现功率波动,甚至影响电网发电计划。为抑制分布式电源接入配电网引起的功率波动,提出锂电池充放电协调控制的静止伏安发生装置(SVAG)抑制功率波动,改善电能质量。电池充电根据电池荷电状态(SOC)、电流和电压三者之间关系,先恒流充电再恒压充电,电池放电根据功率波动指令采用d-q解耦控制策略,跟踪功率波动指令,平滑配电网功率。在Matlab中搭建仿真模型,研制实验原理样机,验证了所提方法的可行性和原理样机的工程效果。

张北柔性直流电网运行方式转换风险分析及预防措施

柔性直流电网运行方式灵活多样,供电可靠性高,在运行过程中运行方式之间的转换必不可少。对于采用金属返回线的双极柔性直流电网,若以站内接地网作为接地点,可能在不同运行方式转换过程中存在风险。以张北柔性直流电网工程为例,研究了柔性直流电网工程运行方式转换或接地点转换过程中金属回线电流分配规律,分析了金属回线操作顺序不当引起的方式转换风险;根据转换风险分析结果,提出了柔性直流电网方式转换过程增加金属回线和接地点联锁建议及运行方式转换的操作建议,通过张北柔性直流电网工程数模混合仿真平台验证了所提出措施的正确性,且该建议措施已应用于张北柔性直流电网工程,为柔性直流电网工程的调度、运维提供重要的技术指导。

±1100kV特高压直流接入系统控制策略优化

为满足未来更大容量、更远距离的输电需求,有必要进一步研究更高电压等级的直流输电技术,±1100 kV直流是我国正在研究的一个全新输电电压等级,对于提高我国直流输电技术的自主创新能力具有重大意义。基于2020年规划电网,在对原网进行等值的基础上,在电磁暂态程序上建立交直流系统研究模型,研究了送/受端交流系统故障、直流系统故障对交直流系统运行特性的影响,提出±1100 kV直流输电系统控制保护参数及配置的需求和优化措施,研究结果可为±1100 kV直流输电工程提供技术参考。

溪浙特高压直流隔直装置存在的问题分析及改进

特高压直流换流变压器中性点在各种操作及运行时谐波含量远高于交流变电站,在安装隔直装置解决直流偏磁现象时需要考虑的因素更多。首套安装在特高压直流换流站的直流偏磁装置在直流系统调试中出现了不恰当投切、频繁投切等较多不适应直流运行工况的问题,针对其由于退出隔直功能的保护定值较小引起的不恰当投切、频繁投切问题,结合现场录波波形和直流系统运行工况进行了分析和研究,提出了修改投入隔直功能的延时时间,增大退出隔直功能的保护定值的改进措施解决不恰当投切和频繁投切问题,并在直流系统运行中加以应用,所得结论对后续直流工程的换流变加装隔直装置的工程应用具有一定的指导意义。

火电机组直流孤岛系统频率控制分析与系统试验

火电直流孤岛系统转动惯量小、交流网架薄弱,系统频率稳定问题突出,由此带来的系统运行和设备安全风险较大,而国际上也没有先例可循。该文通过分析火电机组一次调频、调速系统和直流系统的频率特性,依据实测数据建立精确反映火电直流孤岛系统频率特性完整的传递函数。基于根轨迹分析,给出直流附加控制策略、机组一次调频和汽轮机参数对孤岛系统稳定性的影响,及相关参数的优化取值范围。研究结论为世界上首次进行的火电直流孤岛运行试验–伊穆直流孤岛特性系统试验提供了坚实理论依据和工作支撑,现场试验结果与理论分析和仿真完全一致。该文提出的研究方法为后续特高压直流工程建设和运行中可能出现的孤岛运行方式的选择奠定了理论基础,为大型火电基地的集中开发和远距离外送提供了一定技术依据。

抑制换相失败期间送端电网过电压的控制策略研究

在受端交流系统发生故障时,基于电网换相换流器的直流输电系统存在换相失败的问题,这会导致直流输送功率中断,送端无功功率过剩将造成送端交流电网过电压,可能会造成风机等新能源设备脱网。因此,提出了一种抑制换相失败期间送端过电压的控制策略,在发生换相失败时快速投入逆变侧旁通对,并根据交流滤波器总输出无功功率计算出故障期间低压限流控制特性(VDCOL)的直流电流指令值。该策略可使直流系统在有功功率中断的运行模式下,保证送端换流阀能够正常换相并维持一定的直流电流,从而避免发生送端交流电网过电压的问题。仿真结果验证了该控制策略的有效性,在不同短路比的强、弱交流系统中均可适用。

基于补偿特性的并联型有源电力滤波器直流侧电压取值分析

并联型有源电力滤波器直流侧电压值直接影响谐波补偿特性,文中分析了直流侧电压的取值对补偿特性的影响。首先,分别在单相和三相系统中,针对典型的晶闸管整流加阻感负载为系统负载的负载电流,通过对等效电路的分析,得出完全补偿谐波时所需的直流侧电压理论最小值;然后,当直流侧电压小于理论最小值时,考虑在正弦脉宽调制方法下,通过仿真曲线,给出了补偿后电源电流总谐波畸变率(THD)与直流侧电压之间的定量关系,这些曲线为直流侧电压的选择提供了参考。仿真和实验验证了所述直流侧电压值选取方法的正确性。

多重化双向DC／DC在电动汽车快速充电中应用

分析了锂离子电池充放电特性,建立了电池模型,在此基础上,设计了相应的控制策略。针对目前锂电池分段恒流的快速充电方法,设计了多重化双向DC/DC变换器主电路。在完成主电路建模的基础上,为满足对锂电池低压大电流快速充电的要求,设计了合理的控制策略。搭建了Simulink的仿真模型,对比分析了控制策略的合理性。在实验平台下进一步验证,结果表明,系统具有良好的静动态性能和较高的功率密度。

伊穆直流孤岛特性试验电磁暂态仿真分析

火电直流孤岛送出系统有效短路比和转动惯量小,孤岛送出系统承受扰动能力较弱,频率稳定问题突出,给含大量热力生产过程的火电直流孤岛运行方式决策带来了巨大的困难。建立了准确反映伊穆直流系统、火电机组实际特性的电磁暂态仿真模型,通过仿真分析,提出了伊穆直流孤岛试验条件和控制策略;对拟开展试验项目提供了操作建议并进行了详细仿真,为世界首次进行的火电直流孤岛运行特性试验方案制定和实施提供了坚实的工作支撑;现场试验结果验证了系统分析与电磁暂态模型的有效性,为开展后续研究工作奠定了基础,为未来大型火电基地的集中开发和远距离外送提供了技术依据。

静止伏安发生装置中的锂电池充放电控制

文章在分析了锂离子电池的充放电特性和建立了电池模型的基础上,设计了相应的控制策略,并根据系统的动态特性,探讨了锂电池储能装置中的能量管理控制系统的设计方法,搭建了硬件电路。通过控制双向变换器调制锂电池的充放电,使经过变换器的直流母线电压保持恒定,便于后续环节的配置。通过仿真对锂电池储能装置的输出特性进行验证,证实了所设计的能量管理控制系统的有效性。实验结果表明,经过管理系统对电池充放电,冲击大大减小,电池的寿命显著延长。

基于超级电容器储能的直流DVR装置的研发

电压暂降是电力系统中危害最大的电能质量问题之一。针对电压暂降问题,文章提出了基于超级电容的直流动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)装置,完成了该装置的主电路以及超级电容充放电的控制方法,并对该装置进行了仿真和试验。试验证明,该装置在电网发生电压暂降的时候,可以有效地支撑敏感负荷的直流电压,降低电压暂降对敏感负荷的影响。

输送风电的特高压直流频率调制和无功控制策略研究

对于输送大规模风电的特高压直流,目前实际运行中主要通过调度部门对直流输送功率进行干预和调整,且一定时间内大范围调整直流功率会引起交流滤波器频繁投切,大大降低设备使用寿命。本文提出了通过直流系统的频率控制器利用换流站本地信息对直流功率进行自动调制,并提出了频率控制器关键参数的选取原则和方法;研究了直流系统无功控制设置为定交流电压的U控模式并提出了电压死区和电压参考值选取方法,能够在直流针对风电功率波动的调制过程中大大减少交流滤波器投切次数,同时避免交流电压大范围波动。通过与实际工程极控系统一致的仿真模型进行验证,仿真结果表明:所提出的适应性控制策略可行、有效,能在直流系统跟随风电功率波动自动调制直流功率的同时,完成对系统频率和电压的控制。

特高压直流分层接入方式下预防换相失败的优化措施

换相失败是晶闸管换流阀逆变器的常见故障,为提高直流系统抵御换相失败的能力,实际工程中直流控制保护系统基于换流母线电压提出了许多预防换相失败的算法,然而在直流分层接入方式下,常规预防换相失败的控制功能在某些工况下失效。该文建立特高压直流分层接入系统电磁暂态仿真模型,基于分层接入相互作用因子和换流母线谐波特性,研究预防换相失败的优化措施。提出高低端换流器预防换相失败的协调优化措施和基于滑窗离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)谐波电压检测的预防换相失败控制算法。研究结果表明:该方法能够在交流系统故障和变压器充电过程减小直流系统发生换相失败的几率。

基于极间耦合特性的特高压直流换相失败预防方法

换相失败是晶闸管换流阀逆变器的常见故障。随着高压直流输电的不断发展,直流输电的电压等级和输送容量不断提升,交直流系统间的相互影响加剧,直流换相失败对交流系统的影响日益凸显。随着直流输电距离的增长,双极直流线路的相互影响更为明显,直流系统一极发生线路故障可能会导致另外一极发生换相失败。文中通过研究双极直流线路间的耦合机理,提出直流电压突变量指标判定与优化逆变侧关断角控制相结合的换相失败预防控制方法。该方法基于直流线路间的电磁耦合特性,根据健全极直流电压、电流特征,优化关断角调节器,利用直流电压突变量原理判别故障极,通过增大关断角,避免健全极发生换相失败。电磁暂态仿真和实际工程应用验证了所提方法的有效性。