电力系统稳定器相位补偿的理论研究

电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡,其传统理论基于负阻尼机理,通过补偿信号经励磁系统产生的相位滞后为系统提供正阻尼转矩。本文通过推导机端电压和励磁电流产生的磁链间传递函数,对现有的PSS相位补偿法的整定方式进行了讨论。理论上PSS应补偿的相位即为从参考电压点到励磁电流产生的磁链间传递函数的相位滞后,实际应用中,常用易于测量的机端电压与参考电压之间的相位差来代替。本文讨论了参考电压扰动和机械功率扰动对上述相位关系的影响,并作了仿真分析,指出传统的PSS相位补偿方法不能适用于任何工况,需要进一步研究其适用条件。

动态无功补偿装置抑制风电汇集地区高电压问题的可行性研究

当大规模风电集中接入弱端电网时,短路故障后会出现高电压的问题,造成风电机组因不具备高电压穿越能力而脱网。运行经验表明高电压穿越问题已经成为风电机组脱网的主要原因。文章从上述问题出发,探索通过风电场普遍配置的动态无功补偿装置抑制高电压的问题,在BPA中搭建了不同动态响应时间的SVC/SVG模型,并对比分析了不同响应时间、不同容量、不同类型的无功补偿装置对抑制高电压的效果。仿真结果表明,适当容量满足标准要求的动态无功补偿装置可以很好地抑制短路故障后的高电压问题,对于提高风电汇集地区无功电压安全水平有明显效果。

风电经柔性直流输电系统接入电网研究综述

近年来,可再生能源特别是风电发展迅猛。对于距电网较远的风电场,经交流线路并网会引发并网点电压波动、故障穿越困难等技术问题。柔性直流输电(HVDC Flexible)为风电场,特别是距电网较远的风电场顺利接入系统提供了有力的支撑,因此越来越受到研究者的关注。文章总结了目前风电经柔性直流输电系统接入电网的相关文献,分双端和多端柔直两种拓扑,从控制策略、故障穿越和频率控制等方面展开综述。在此基础上,对现有研究进行了总结,并对未来可能的研究方向进行了展望。

电铁对风电场运行特性影响研究综述

随着我国电铁和风电的快速发展,许多地区存在着风电和电铁集中接入的问题,由于电铁牵引负荷存在负序和谐波等电能质量问题,将会影响到风电场并网点处电能质量,进而会影响到风电场的运行特性,因此有必要探究电铁牵引负荷对风电场的影响。首先介绍了牵引供电系统概况,分析电铁牵引负荷的负荷特性,并从理论上分析电铁牵引负荷引起的三相不平衡和谐波等问题对风电场运行特性的影响。最后总结出目前关于电铁牵引负荷对风电场运行特性影响的研究现状,以及改进风电场电能质量主要采取的抑制措施,并指出研究中存在的不足以及改进措施。

基于优先指数的配电网分布式储能序次规划

分布式电源和灵活可调负荷大量接入配电网,使其源荷特性与供需关系日益复杂,分布式储能系统(DESS)对优化有源配电网运行特性具有重要作用。针对电网规划过程中实际网架结构不明确、DESS功能复合性强,但规划场景单一导致难以实现全局优化的问题,提出一种基于优先指数的分布式储能序次规划方法,从需求层次分析的角度表征储能配置综合需求,指导储能的优化配置和有序接入。首先,提出一种基于配电网用户需求分析的优先指数构造方法,以确定各用户接入DESS的优先级;其次,计及风光出力不确定性,提出基于序次优化的分布式储能多目标规划模型,以确定网格化配电网中DESS的接入位置和容量;最后,建立用户储能需求改善度评价体系,为储能规划的方案制定提供理论支撑。选取某实际供电网格仿真验证了所提方法与模型可促进新能源消纳,有效指导高比例新能源配电网储能布局规划。

计及撬棒保护的双馈风电机组不对称短路电流特性分析

电网故障时,双馈式感应风电机组(DFIG)在机端电压深度跌落过程中表现出的电磁暂态特性十分复杂。计及撬棒保护的DFIG不对称短路特性研究较少,为了准确描述机端电压深度跌落过程中DFIG不对称短路电流变化特性,基于空间矢量和序分量法,建立了双馈感应电机的正、负序数学模型。在考虑双馈风电机组不同初始运行功率的情况下,通过数学解析的方法推导了撬棒保护电路投入后定转子正、负序磁链的计算表达式,在此基础上得到了定、转子电流的解析表达式。该方法同样适用于对称性故障时DFIG短路电流的解析计算。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件验证了双馈风电机组机端发生对称和不对称电压跌落时定子电流解析计算表达式的准确性。

考虑阻塞分摊和分配公平的微网群竞争交易机制

节点边际电价机制难以保证微网真实报价,可能导致市场效率损失。同时考虑到输电线路阻塞情况频发,提出一种考虑阻塞分摊和分配公平的微网群竞争交易机制。首先,基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)理论,提出一种促进微网真实报价的支付模型;其次,由于VCG类机制的固有问题是收支不平衡,且系统存在阻塞加剧了这一不平衡情况,提出一种基于责任分摊法的系统收支不平衡量处理方法,按照微网对阻塞的影响程度将阻塞成本分摊,并将除去阻塞成本的剩余系统收支不平衡量均摊给消费型微网;最后,仿真结果充分验证了所提机制的有效性。

含分布式新能源和机电混合储能接入的微网协调控制策略

含分布式光伏等新能源接入的微网作为大电网的补充目前应用日趋广泛,但是随着新能源在微网系统中的占比比例不断增加,其出力的波动直接影响到微电网系统整体的稳定性。飞轮储能属于功率型储能系统,能够适应短时高频次充放电,相比于超级电容系统其环境适应性更好且全寿命周期内无污染。飞轮与电池储能系统相结合能够平滑分布式新能源出力波动,提升微网系统稳定性,但是飞轮储能和电池储能运行特性差别较大,控制难度较高,目前在微网系统内应用较少。本文设计了一种含分布式光伏、电池/飞轮机电混合储能系统接入的交直流混合微网运行拓扑,并在此基础上提出了基于电池/飞轮机电混合储能系统的微网系统协调控制策略,根据飞轮和电池剩余容量的不同,将混合储能系统划分为不同状态,以此为依据同时考虑不同类型储能系统输出额定功率和分布式新能源功率波动大小,对飞轮和电池的充放电电流进行调节,从而减小由于新能源接入引起的微网内功率波动。本文基于MATLAB/Simulink环境搭建了基于交直流混合母线的微网系统,仿真结果验证了所提微网协调控制策略的有效性。

V2G模式下电动汽车的有序充放电策略

电动汽车规模化接入电网会对配电网的安全运行造成负面影响,研究如何控制电动汽车的充放电过程有利于配电网的安全经济运行。以削峰填谷作为优化目标,建立了基于电动汽车与电网互动(V2G)技术的光储式电动汽车充电站系统模型,提出了电动汽车定时模式、定峰模式、负荷整形模式以及V2G与储能配合模式4种有序充放电策略。基于MATLAB软件平台的算例仿真结果表明,所提策略可在一定程度上起到削峰填谷的作用,验证了所提策略的可行性和有效性。

运用虚拟同步机技术的新型兆瓦级光-储并网结构

提出一种新型的VSG光-储分布式发电系统结构,该方案在传统光-储并网发电系统的逆变器后端另外添置了一套储能电池。这样不但可提高光伏组件的工作效率,避免光伏出力变化对系统频率造成影响,而且还可根据电网负荷的异常波动情况及时有效地输出有功及无功功率,达到稳定电网频率、电压的作用。系统的动态分析及仿真结果证明了该新型光-储并网发电系统结构能够实现新能源并网的目标与要求。

电池储能系统作为火电厂黑起动电源的控制策略

研究了电池储能系统作为火电厂黑起动电源的控制策略。首先提出了基于虚拟电阻的LC滤波型PCS的恒压恒频的双闭环控制策略,可以在负载功率因数较低的情况下,消除谐振尖峰,保证系统的稳定运行。考虑到储能系统放置在火电厂内部,电压等级较低,电阻不能忽略,传统的下垂控制策略不能适用,提出了有功无功解耦的下垂控制策略,并增加了虚拟阻抗,实现了PCS之间的功率均分。最后针对异步电机起动电流过大的问题,提出了降压软起动策略,并在Simulink平台搭建了2台PCS起动异步电机仿真模型,实现了功率均分和软起动,验证了文中控制策略的有效性。

大规模风电汇集系统无功电压管控机制及关键技术研究

随着我国风电的快速发展及大规模集中接入,大规模风电汇集系统的无功电压控制能力日趋成为制约风电消纳能力的关键因素。文章依托我国某千万千瓦级风电基地,提出了大规模风电汇集系统无功电压管控机制,围绕风电前期规划、设备并网检测、风电运行监测这3个环节深入开展大规模风电汇集系统无功补偿配置方法、风电场动态无功补偿装置并网检测技术、基于WAMS数据的风电汇集系统无功电压监控评价方法及评价系统开发等关键技术研究,以全面提升大规模风电汇集系统安全运行水平,提高风电集中送出及消纳能力。

基于遗传算法的虚拟电厂经济性分析

设计了基于配电网分时电价的运行策略和虚拟电厂(VPP)经济优化调度模型,由风力发电厂、火力发电厂和大规模储能电池构成,以VPP各时段收益最大为目标函数,考虑功率约束以及储能电池的能量和充放电约束,利用火力发电厂和储能电池来平衡风力发电的预测误差,实现了模型经济性的优化。模型采用遗传算法(GA)进行优化求解,对比分析风力发电的实际值与预测值以及储能电池的充放电功率,并对不同预测误差下的VPP经济性进行仿真。仿真结果表明,风力发电的预测误差越大,VPP经济性越差。仿真实例验证了模型的有效性,表明基于分时电价的VPP能获得更好的经济效益。

中压链式梯次储能系统的电池组均衡控制策略

针对中压链式梯次储能系统电池模块串并联数量受限及梯次电池筛选重组成本高等问题,提出了一种电池组接入方式及涉及簇间均衡、箱间均衡、箱内均衡的电池组均衡控制策略,有效降低了退运动力电池梯次储能应用的难度,同时延长了梯次利用储能电池组的使用寿命,具有均衡效果明显、应用范围广的特点。搭建了仿真平台和实验平台,验证了该均衡控制策略的可行性及在中压链式储能系统中应用的可靠性。

大规模风电汇集系统动态无功补偿装置运行现状及提升措施

目前国内大规模风电汇集系统均配置了容量充足的动态无功补偿装置,但大部分装置实际运行性能并不理想,在风电脱网等故障期间无法充分发挥无功快速调节及稳定系统电压的作用。为解决风电场动态无功补偿装置存在的问题,研究相应的改进措施以提高风电汇集地区无功电压控制能力至关重要。依据某大规模风电基地2011—2014年风电运行数据,对动态无功补偿装置在典型故障期间的响应特性进行了详细分析,将风电场动态无功补偿装置存在的问题归纳为投运率低、运行可靠性低、动态响应速度慢、装置实际容量与额定容量不符、控制策略不当以及动态无功裕度不足等,并针对上述问题提出了提升动态无功补偿装置技术性能及运行管理水平的措施。

基于Hilbert变换的新型基波负序电流检测方法

传统的负序电流检测方法通常需要利用锁相环(PLL)来获得电网的同步旋转角,但PLL在信号处理过程中存在较大的延时,且在实际应用中容易受到信号的干扰,从而降低了算法的实时性和准确度,因此提出了一种新型的负序电流检测方法,该方法不需要采用PLL来获得同步旋转角,而是利用Hilbert变换来实现PLL的功能,通过在Matlab的仿真分析,该方法较之于传统方法有更高的实时性和准确性,并且能够准确地检测出电气化铁路当中存在的负序电流。

基于深度学习和迁移学习的公共楼宇非侵入式负荷分解

建筑与工业、交通并列成为我国三大"耗能大户",公共楼宇能耗巨大但节能潜力不可估量,监测其负荷特征挖掘节能潜力应用前景广阔。非侵入式负荷监测与分解作为大数据环境下面向智能电网配电侧的一种高级应用,可通过电力端口信息挖掘用户用电行为,但传统算法主要针对家庭用户,且存在功率跟踪性差,训练时间长等问题。为此,文章面向楼宇用户提出一种基于深度学习和迁移学习的负荷分解模型。该模型将3种神经网络:多层感知器神经网络(multi-layer perceptron neural networks,MLP)、卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)模块化并联连接,并融合网络特征,通过再学习模块重新学习融合特征与结果的映射关系;针对新楼宇数据量不足的问题,将特征学习网络模块特征冻结,运用迁移学习重新训练网络,在确保模型精度的同时降低深度学习所需数据量和训练时间。最后利用真实楼宇负荷数据划分出3种应用场景,利用所提模型开展分解应用并与3种传统深度学习算法分解结果作对比,结果表明:基于深度学习和迁移学习的楼宇负荷分解模型准确率高,泛化能力强,可快速有效地实现楼宇负荷分解。

考虑热动态和碳交易的电-气-热综合能源系统协调调度

随着电-气-热综合能源系统(IES)内多类型能源转换设备广泛接入,热网动态特性对系统运行影响日益显著,能源低碳转型战略的实施使得碳排放成为IES运行关注的焦点之一。对此,文章开展考虑热动态和碳交易的电-气-热IES协调调度的研究。基于动稳态模型构建的供热网络潮流结果,研究其动稳态差异;进一步面向当前碳交易市场发展需求在IES运行中考虑碳交易,构建以购能成本、运行成本及碳交易成本等综合成本最低为目标的电-气-热IES协调调度模型,从多环节挖掘节能减排潜力;构建算例系统进行仿真分析,结果表明,考虑热动态特性和碳交易的IES多网络耦合协调调度,能量跨时空转移特征明显,且有效降低碳排放,实现其能源综合、高效利用的目标。

气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度

天然气系统与电力系统的时间响应特性之间存在显著差异,若在综合能源系统优化调度模型中进一步融入天然气系统动态潮流模型,则能够更精确地描述其实际运行状态。为此,建立了考虑气网动态过程的电力-天然气耦合系统,该系统基于能量枢纽相耦合,并在能量枢纽中引入考虑负荷特性的需求响应模型,提出了考虑需求响应的多能源网与能量枢纽的联合优化调度方法。通过对网络模型与能量枢纽模型进行线性化处理来降低模型复杂度,并采用分解求解法进行多能流潮流计算。以含有2个能量枢纽的综合能源系统为算例进行仿真分析,结果表明考虑气网动态潮流的模型能更准确地描述实际运行状态,且考虑需求响应对于降低峰谷差、提高经济效益效果显著。

考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略

针对储能系统单一运行模式难以满足光储充电站多类技术需求的问题,提出一种考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略。首先,分析光储充电站储能系统典型运行模式,在此基础上进行储能系统多模式融合设计;其次,建立不同模式下光储充电站储能系统运行模型,进一步提出多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略;最后,基于上海某光储充电站24 h运行曲线,对所提策略进行仿真与实验分析。结果表明:所提策略可降低光储充电站并网负荷波动和储能系统能量平衡用电成本,提升光储充电站运行效益。