双馈风力发电机在电网电压小幅骤降时的保护策略

提出了一种双馈风力发电机(DFIG)在电网电压小幅骤降时抑制变频器电压和电流波动的保护策略。传统的DFIG控制方式中通常认为电网电压是理想不变的,所以当发生电压骤降的情况时,双馈电机的转子电流、直流电容电压则会因为电网电压的突变而发生电流和电压跳变和波动,可能会对风电机组的变频器造成损坏。在改进双馈电机转子侧变换器的控制策略的基础上,通过改进整流侧变换器控制策略和增加卸荷电路,减小了直流电压的波动和幅值,提高了系统的暂态稳定性。最后,通过仿真一台1.5MW双馈风力发电机在电网电压小幅骤降故障状态下的运行情况,验证了其正确性和有效性。

考虑大规模可再生能源接入的输电设备检修计划

随着可再生能源的快速发展,对于高电压等级(500 k V及以上和部分220/330 k V)的输电设备检修计划编制,必须考虑可再生能源输送能力的保障。为此,提出了一种大电网输电设备检修计划编制方法。利用等效负荷的概率密度函数和日最小开机出力计算弃风电量,作为检修计划的优化目标之一;针对光伏、水电的特性分别提出适合其外送通道设备检修的时段。考虑输电断面运行安全,建立了基于多约束条件的大电网检修计划模型,采用混合整数规划方法对该模型进行求解。以实际电网的年度检修计划编制作为算例进行了验证。

电力市场环境下区域和省级电网协同安全校核及校正

省内电力市场无法获得外网出清或出力计划,不能保证联络线各支路未来潮流的准确性,尤其是无法有效考虑需省间互济的大功率缺失N-1校核,因此需要进行区域电网的安全校核和校正。为此,考虑基态潮流、未功率缺失N-1故障和功率缺失N-1故障的3种场景约束,建立考虑省级电力现货市场的区域电网安全校正模型;在模型中,考虑省级市场出清特点,提出机组调整价值分析方法;采用奔德斯(Benders)分解方法形成了功率缺失N-1场景子问题,提高计算效率;基于此模型,获得满足安全约束要求的机组组合和越限调整信息,设计分省关键安全约束集,各省基于调整后的机组组合和关键安全约束集重新出清,由此实现区域全网运行安全。以2×IEEE39节点联合算例对所提方法进行验证。

基于PSCAD的双馈风力发电机的控制模式仿真研究

兆瓦级变速恒频风力双馈发电机通过采用定子磁场定向的转子励磁矢量控制策略可以实现跟踪利用最大风能。在分析了风力机的输出功率和发电机转速的关系特性之后,推导了随机风速下实现最大风能跟踪的目标参考值算法,由此得到三种控制模式:转速控制模式、转矩控制模式、功率控制模式,根据三种控制模式的控制性能的分析比较提出了功率控制模式是最优的控制策略。最后利用PSCAD软件建立了双馈风力发电系统的仿真模型,通过在阶跃风速下的仿真比较,结果验证了结论的正确性。

未来国内电网调度与控制模式展望

电网调度和控制模式的演变是一个长期的历史过程,受到许多技术因素的驱动。分布式发电、清洁能源、储能和新材料技术的突破和广泛应用,对未来电网的调控模式提出了新的要求。从目前的电网科技发展可预测出,在储能、微电网、需求侧响应等技术支持下,未来含高比例清洁能源的电网将形成"集中协调、局部自治"的广域协同运行体系架构,其通过调动发电侧和需求侧共同参与,形成输电网、配电网、微网能量管理系统的互动调控。

区域电网的分省备用容量留取方案(二):优化模型

未来新型电力系统中,高比例新能源出力的不确定性对区域电网的分省负荷备用容量和配置分布提出了更高要求,同时,大规模的跨区跨省特高压功率输送也对N-1故障下全网事故备用配置带来了新的挑战。为此,该文基于系列前篇提出的分省备用留取机制,考虑新能源波动、未发生功率缺失的N-1和发生功率缺失的N-1的不同场景下的备用调用场景,建立区域电网电能量和备用联合优化模型;其次,基于鲁棒理论,考虑新能源出力置信区间,将基态和无功率缺失的N-1场景下的不确定性约束转化为确定性混合整数规划;然后,针对功率缺失的N-1场景下的众多约束条件,提出Benders分解求解方法,子问题为考虑功率缺失N-1后事故备用调用场景,主问题为考虑基态和无功率缺失的N-1场景,以此提高计算效率;最后,基于3×IEEE39合成算例开展了算例分析,计算结果验证了所提出方法的正确性。

区域电网的分省备用容量留取方案(一):机制设计

在传统调度模式下,区域电网的分省备用容量一般按照计划模式留取,对省间备用互济的可调用性缺乏考虑,随着新能源和电力市场的快速发展,已难以适应未来电网的发展要求。为此,该文首先分析国内外备用留取方法现状;然后,基于现行标准和各区域管理规定对备用的分类和机制进行探讨,分析高比例新能源接入和现货市场建设对备用容量的影响,探讨分省备用管理特点和各区域负备用留取方案;在此基础上,基于我国的调度模式,设计了区域电网备用容量预留机制,确定电力市场中的备用品种、特点和相互关系,从高比例新能源接入对电网充裕性、安全性、灵活性的影响出发,提出“负荷备用分省预留、事故备用全网共享”的分区备用留取模式,并分析负荷负备用的必要性;最后,基于区域电网辅助服务市场机制,考虑新能源不确定性和事故N-1的备用调用场景约束,设计区域电网的电能与备用联合优化流程。

基于实用化安全约束经济调度扩展建模策略

安全约束经济调度是提高电网运行可靠率,实现节能减排,提高调度计划精细化管理水平的有效技术手段。现有安全约束经济调度研究多集中在常见目标与约束建模以及优化算法等方面,较少考虑实际生产因素,因此计划结果执行率偏低,安全约束经济调度在实际生产中实用化困难。针对上述问题,针对计划编制的优化目标,"三公"调度、计划出力曲线形状以及基础数据区间处理等实际需求,提出了基于实用化的安全约束经济调度扩展模型。将所提的建模策略应用于多个生产实例,证明了所提模型在增强"三公"调度准确率、改善计划出力曲线形状以及提高计划结果执行率上有着较好的工程实用性。

应对大规模功率缺失的区域电网日内发电计划优化调整方法

基于安全约束经济调度(SCED)的日内发电计划多应用于省级电网,当电网出现诸如特高压直流闭锁等大功率缺失时,基于送受端协商式的联络线计划调整难以快速实现互联省份的有效支援。针对上述问题,文中在传统SCED模型的基础上,提出了基于联络线断面和分省备用控制的日内计划模型。模型可在大区电网内,根据故障时电网的实际运行情况一次性求解机组及互联电网的联络线计划。将所述模型应用于华东电网,分析了宾金直流发生单极和双极闭锁时的计划调整过程。仿真结果表明模型可以在考虑安全约束前提下通过互济参数设置,灵活控制互联省份支援方式,以区域内机组及联络线计划调整发挥互联电网互济能力,实现有功大范围合理再平衡。

基于约束调整的多级计划协调模型

同一负荷平衡区域内包含属于国家级、分中心、省级3种不同调度机构的电厂的现象在中国较为多见。由于各级调度的相对独立性,节能经济调度技术难以直接应用于多级联合调度,导致协调工作较为繁琐。针对上述问题,提出基于分层处理面向约束调整的多级计划协调模型。该模型以独立编制、联合调整为基本思路。各级调度首先根据各自平衡负荷以松弛部分约束为前提计算初始出力计划;通过在平衡区域内开展整体可行性分析,设置不同约束的调整代价;以调整量最小为目标构建面向约束处理的多级计划模型。将该模型应用于某省级电网,验证了模型可以在较少的数据共享条件下,实现多级协调安全约束经济调度,从而有效提高计划编制效率。

基于启发式线性规划的大规模安全约束调度快速求解方法

提升大规模安全约束经济调度优化模型的求解性能是开展大电网跨省区电力电量全局优化平衡的前提与基础。首先分析问题的物理特性,通过并行计算求解不考虑机组爬坡约束的分时段约束松弛模型。基于对松弛解的分析获得可用于指导安全约束经济调度模型改进的有用信息,以约束剔除和约束增加的方式提出了基于启发式线性规划的大规模安全约束经济调度快速求解方法。将所提算法运用于新英格兰10机扩展系统和中国实际电网,验证了所提算法的正确性和有效性。

考虑安全约束及电量执行的年度发电与检修联合优化模型

针对年度发电计划与年度检修计划在系统发电能力、电网潮流约束等方面具有强耦合性的特点,构建了考虑安全约束及月度电量执行的年度发电与检修联合优化模型。年度发电计划模型以天为计算时段,提出以历史负荷率统计与正备用约束选择相结合的电量估算方法,降低了计划规模,提升了优化效率。为充分考虑检修对电网运行的影响,通过引入支路开断潮流分布因子,在优化模型中可同时考虑发电计划与检修计划对潮流的综合影响,提升发电计划和检修计划的联合优化能力。将所提模型运用于中国某省的实际电网,验证了其有效性。

多区互联综合能源系统分散协调低碳经济调度

为研究多区域综合能源系统互联对碳排放量的影响,首先构建了通过柔性直流互联的相临区域综合能源系统分解策略,然后计及电转气(power to gas,P2G)过程中的碳消耗,并引入阶梯式碳交易机制,基于目标级联法建立了以燃料成本、碳交易成本、联络线费用、弃风惩罚之和最小为目标函数的多区互联综合能源系统分散协调调度模型,最后通过算例仿真分析了区域互联、碳交易参数、区域特性、P2G容量对系统碳排放量的影响。研究表明,多区域互联有利于提高能源利用率、降低碳排放量,合理选择碳交易参数、配置电转气设备以及选择与热电机组占比较低、负荷特性相差较大的区域互联能够更加有效地控制系统碳排放量,促进系统的风电消纳。

考虑两级协调和分区备用的多区域输电检修计划

互联电网中各区域分别编制检修计划的模式易影响区域间的新能源输送和备用互济,多区域一体化检修的需求愈发强烈。为此,设计了一种两级协调的输电网检修计划新模式。首先,各区域对中长期预测数据和机组成本信息进行整合上报;然后,上级调度基于各区域上报信息建立考虑新能源输送、负荷供应和备用互济的多区域联络线检修计划模型;最后,各区域基于上级调度的联络线检修计划结果进行区域内检修计划编制,并满足分区备用需求。通过IEEE 118节点算例分析以及某实际区域电网测试证明了所提方法的正确性和有效性。

基于深度强化学习的机组组合优化方法研究

针对电网大规模机组组合优化问题,文章提出一种将指针网络与强化学习相融合的深度强化学习方法。首先,充分考虑电力系统以及火电机组的各类约束条件的限制,建立以发电成本最小为目标函数的机组组合强化学习环境;其次,在优化计算方面,提出一种将指针网络和Actor-Critic模型相结合的深度强化学习方法,形成从预测数据到机组开停方式的快速映射,从而达到快速求解机组组合问题的目的。采用10/200机24时段进行算例验证,结果表明,相较于使用传统数学规划方法的计算结果,所提方法能够更加快速地得到机组组合结果,通过应用指针网络作为强化学习模型的策略网络,能够加强网络提取特征的能力,提升计算结果的准确性。

适应高水电占比的电力现货市场机制设计与实践

不同于中国其他水电规模占比较小的电力体制改革综合试点电网,中国四川电网存在水电装机占比高、丰枯水期发电原则差异大、网架复杂约束多、发电调度策略分散等独有特点,故设计丰枯双期的市场机制以适应四川丰枯水期电力供需形势及电网运行特性差异。首先,从市场设计思路、市场总体模式、丰枯水期电力现货市场等角度说明四川电力现货市场机制;然后在此基础上,提出适应四川现货市场机制的功能架构,以及分析四川电力现货市场在丰枯双期市场模式、市场运营物理空间、水电耦合约束、优化出清流程等方面的特色之处;最后,结合四川丰枯双期电力现货市场的运行实践情况提出若干建议。

适应电力现货市场运营的省级电网安全校核实现方案

中国电网特性复杂、运行约束多,随着电力现货市场的建设,对安全校核计算的精确性提出了更高的要求。文中分析了安全校核的内容以及影响其精确性的因素,提出了针对电力市场运营的省级电网精细化安全校核方案,包括以下3个方面:在电网模型方面,提出了低电压等级电厂并网和联络线等值计算方法,分析并设计了停运设备复役操作和设备的未来态工况计算;在算法流程方面,梳理了现货市场优化出清和安全校核的关系,提出了市场出清、断面限额计算与安全校核混合迭代计算流程;在辅助信息方面,针对区域输电断面,基于设备与断面、断面与断面之间的关系提出了各区域断面和全网的备用计算方法。最后,通过中国某省级电网实际运行情况,证明所提方案可有效提升安全校核的准确性。

山西电力现货与深度调峰市场联合优化机制设计与实践

山西电网富煤、多风、多光、少水、供暖需求大,电网调峰能力难以满足新能源快速发展的需要,亟待建立“现货+辅助服务”联合运行的市场化机制。结合山西电网特点和政策背景,设计了多日滚动机组组合、日前市场、实时市场深度融合的现货与深度调峰联合优化机制,建立了基于多日滚动机组组合的电力现货与深度调峰市场联合优化出清数学模型,并在山西电网某次连续7天结算试运行实际应用。试运行验证了机制合理性和模型有效性,是市场化方式解决山西电网调峰能力不足与新能源消纳受限矛盾的有益尝试。

电动汽车与温控负荷虚拟电厂协同优化控制策略

电动汽车和温控负荷以其快速的功率调节能力,成为参与需求侧响应的灵活资源,能够为电网提供调峰调频等辅助服务。首先,分析了电动汽车和温控负荷虚拟电厂建模所需数据,建立了单体入网可控负荷的精细化模型。在此基础上分析上述两种可控负荷在入网和用能过程中的响应特性,并结合两种可控负荷的接入状态,提出了电动汽车和温控负荷虚拟电厂模型来分析虚拟电厂响应能力的时间分布特性。然后,设计了两类虚拟电厂协同优化控制的实现框架,以经济调控成本最低为目标构建了协同优化控制模型,提出考虑温控负荷用能舒适度和电动汽车接入状态变化的序列排序控制策略。最后,通过典型算例验证了协同优化控制策略的有效性。