数字化背景下新型电力系统谐波溯源关键技术

构建以新能源为主体的新型电力系统是能源电力行业推动“双碳”战略目标的关键举措。伴随多类型电力电子设备大规模接入系统,源网荷储谐波源交互影响,谐波污染加剧且复杂多变,呈现全局化特征,影响了电力系统优质可靠供电。文中聚焦多类型谐波源交互作用下的谐波来源追溯,深度融合先进数字技术在数据资源和智能协作的优势进行主导源头辨识和谐波贡献评估。首先,围绕谐波溯源概念,分析其在数字化背景下新型电力系统面临的新挑战和新机遇。然后,阐述了谐波溯源研究现状,指出关键技术的发展新需求。基于此,利用数字电网技术架构设计了云-边-端协同溯源策略。针对数字化背景下的新型电力系统,阐述了谐波源确定在数据采集、机理分析、协同应用等方面的主要技术。最后,展望了未来数字电力系统安全、可靠、灵活发展的技术方向。

考虑光伏出力相关性的主动配电网薄弱环节识别

随着大规模分布式光伏的接入,中低压配电网出现了电压越限、潮流反送等问题,为有效识别含分布式光伏配电网的薄弱环节,提出了考虑分布式光伏出力相关性的概率潮流计算,基于Copula理论和联合分布拒绝采样产生光伏出力相关场景,综合考虑网架状态薄弱和结构薄弱两方面特征建立评估指标体系,有效实现节点和线路的风险刻画。一方面,提出了基于改进重复潮流的主动配电网元件状态薄弱评估指标;另一方面,改进了主动配电网元件的结构薄弱性评估指标,并针对含大规模分布式光伏的配电网提出了基于最小二乘支持向量机的薄弱环节识别方法。最后,通过区域配电网实际数据和仿真算例验证了所提方法的有效性。

基于改进多点估计与最大熵的概率谐波潮流算法

随着可再生能源发电的大规模接入,电力系统中的谐波呈现出更加明显的随机性、波动性等不确定性特征。为研究电力系统的不确定性谐波水平,提出了一种基于改进多点估计与最大熵分布的概率谐波潮流算法。首先,基于离散近似理论,确定独立标准正态分布随机变量的多重采样点和权重;然后,根据随机变量空间变换,获得功率、谐波电流等任意分布随机变量的权重与采样点,并据此计算谐波电压等输出随机变量的统计特征,进而基于最大熵分布求取输出变量的概率分布。相比传统点估计结合级数展开算法,所提算法通过改进的多点估计,提升了计算效率与准确度;通过引入最大熵分布,保证了概率密度函数拟合效果。利用改进的IEEE 33节点系统验证了不同分析场景下所提方法的性能以及相比传统算法的优势,并依据该方法分析了谐波潮流计算中输入随机变量相关性对系统谐波水平的影响。

不平衡供电条件下多脉动整流器的谐波特性分析

为明确非理想供电情况下多脉动整流器的谐波产生特性,研究了6脉波、12脉波整流电路在不平衡供电条件下的频域谐波耦合导纳矩阵模型。考虑晶闸管换相过程及不平衡电压对晶闸管开通和关断时刻的影响,分析了供电不平衡时直流侧谐波电压的特征以及不平衡电压分量对直流电压波动的影响;采用附加谐波耦合导纳矩阵,建立了考虑不平衡电压的三相6脉波整流器的谐波耦合模型,模型可拓展应用至任意脉波整流器在不平衡供电电压下的谐波分析;修正了整流电路电流断续情况下的模型,提升了模型通用性。仿真分析与实验测量验证了所提模型的准确性和有效性。

基于数据统计相关性分析的多谐波源责任评估

为了有效利用电能质量监测数据评估谐波责任,本文分析了多谐波源系统中各谐波源谐波电流与畸变谐波电压之间的相关性,提出了基于数据统计相关性确定多谐波源系统中各谐波源责任的方法。首先,结合偏相关分析确定了谐波源的谐波电流和超标节点的谐波电压之间的统计规律,选择出主要谐波源;然后,基于偏最小二乘法,建立了各谐波源的谐波贡献评价指标,利用负荷水平分割法将实测数据划分为波动性较小的数据段归类储存,并选择合适的数据段计算各谐波源的谐波责任定量大小;最后,通过仿真分析与实测数据验证了所提方法的有效性。本研究所提出的方法计算方便、工程实践性强,能为针对性治理主要谐波源提供依据。

高比例新能源接入下谐波电能计量方法研究

实现电网低碳运行、清洁能源高比例消纳,是电网公司落实“四个革命、一个合作”能源安全战略、助力实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径之一,大量新能源接入而形成的新能源电网中谐波含量远大于传统电网,传统电能计量方案难以满足新能源电网电能计量新需求。在分析发电、用电场景下传统电能计量方案的缺点后,提出一种计及新能源电网谐波的电能计量方案。该方案可实现用户用电基波电能计量、用户基波发电量计量以及用户谐波电能计量。并以上述计量功能为基础,分析新型电能计量方案的用户补偿以及谐波处罚策略,给出新型计量方案下的用户电能费用计算方法。最后通过算例分析证明了新方案可保证供电企业以及用户各方的利益。

计及电气化铁路接入影响的电能质量预测评估方法

电能质量预测评估工作通过分析扰动源用户在公共连接点处对电能质量指标造成的影响,指导接入系统方案设计,为电能质量治理方案制定及无功补偿装置配置提供依据。提出一种针对电气化铁路接入影响的电能质量预测评估方法,结合典型工程案例分析该类污染源用户特征,获得公共连接点母线各次谐波含量、总谐波畸变率、三相电压不平衡度、电压偏差、电压波动等稳态指标,将仿真计算结果与系统供电变电站公共连接点母线处当前的电能质量背景测试叠加,得到计及电气化铁路用户接入影响的电能质量评估结果,为后续电气化铁路电能质量治理方案及无功补偿装置配置提供依据。

基于用户行为预测的分布式光伏智能社区需求响应策略

为解决分布式能源接入场景下用户行为不确定性与需求计划的冲突问题,建立一种基于用户行为预测的分布式光伏智能社区响应策略,通过分布式光伏与需求负荷资源的协调配合,协调用户行为的不确定性与需求计划的制定。建立需求资源的数学模型,采用广义回归神经网络和概率神经网络预测用户行为,形成预前调度措施。基于建立的模型与措施形成光伏社区需求响应整体策略,提出用户自主响应算法以提升用户舒适度。基于分时电价、光照辐射、负荷参数等信息,构建智能家居控制系统并进行仿真分析,预测模型的准确性达96.33%,具有较强的适用性,验证了需求响应策略的有效性,解决了用户行为与需求调度的配合问题,有效降低用户用电成本。