构网型控制在提升高比例新能源并网系统振荡稳定性中的应用

为了研究能够支撑新能源系统稳定运行的构网型与跟网型机组间比例关系,首先以单风场并网系统为例,分析了跟网型和构网型机组的并网动态特性;然后从保持并网风场在低频和次同步频段内振荡稳定性的角度,提出了风场内配置构网型机组容量的计算原则;在此基础上基于三机九节点算例系统,探究了100%新能源构成系统稳定运行的可行性,研究了系统内构网型机组的比例和位置等因素对系统动态特性的影响。研究表明,在风场内配置少量构网型机组即可有效改善弱电网下风场的次同步振荡问题,场内构网型机组的配置容量主要受低频模态稳定性的约束;在100%新能源系统内,构网型控制对远端跟网型机组支撑不足导致的次同步振荡是决定构网型控制需求的关键约束。

考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化规划

为减少台风等极端自然灾害对电力系统造成的破坏和损失,提出一种考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化方法。首先,针对横跨多个台风灾害区域的输电网提出灾前差异化加固指标、灾时抗毁能力指标以及灾后恢复能力指标来评价骨干网架的全阶段抗灾性能,并运用场景分析法处理台风路径的随机性。在此基础上,构建全阶段抗灾型骨干网架优化规划模型来最大化骨干网架抗灾性能综合指标,并提出一种两阶段等效转换方法将其转换为两阶段优化规划模型,以降低模型求解难度。然后,提出基于图论修复策略和遗传算法的改进非支配排序遗传算法的两阶段求解算法对所提模型进行求解。最后,以广东某区域输电网进行算例分析,验证了该文所提全阶段抗灾型骨干网架规划方法的有效性和优势。

考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力评估方法及其应用

随着风电、光伏占比的不断上升,系统惯量以及常规备用调频容量趋于降低,电力系统频率稳定问题凸显。从频率稳定约束的角度,研究了基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法。首先,建立了含新能源发电等多种频率调节电源的电力系统频率响应模型,并通过电磁暂态仿真验证了模型的有效性。然后,以频率跌落最低值和最大频率变化率为频率稳定约束,提出基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法。该方法可以根据新能源占比构建系统的频率稳定域,评估系统的新能源承载能力。最后,通过所提方法在系统层面评估考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力以及新型频率控制技术对于电力系统频率稳定性的提升作用研究中的应用,验证了方法的有效性与适用性。

基于功率或电量预测的智能配电网统计线损同期化方法

智能配电网中电量采集数据缺失、遗漏导致按月线损统计不是严格意义上的自然月。为解决线损统计不同期问题,提出基于功率或电量预测的方法来改善配网线损统计。通过挖掘售电量数据,提出了一种基于年度售电量的灰色预测结果。再根据季度、月度层级占比得到月售电量的预测方法,与实际值的平均相对误差仅为1.94%,证明此方法简单有效适合电力各部门的广泛应用。将月售电量预测结果应用于线损统计,结合供电比例系数法,改善表计供、售电量不对应的问题,使得同期化,对按月实时分析网损有实际意义。

中长期电量预测的傅里叶-马尔科夫修正模型

灰色模型在中长期电量预测中只对电量呈近似指数规律单调增长的序列才有较高的预测精度.随着电量变化随机波动性的增强,建立新的修正预测模型是十分必要的.针对灰色模型抗干扰能力差的问题,提出了灰色预测的傅里叶-马尔科夫修正模型,先利用傅里叶级数法,提取周期信息,优化电量变化的指数率,再采用马尔科夫链法,将电量波动随机性嵌入模型之中,从而对灰色预测的原始残差进行二重修正,提高预测模型的适应性和灵活性.通过实例分析以及对比验证表明,该模型有效地提高了预测精度.

运用PSO和GRNN的短期负荷二维组合预测

为提高短期负荷预测精度,改善预测模型的工程实用性,提出了一种结合纵向和横向相似日样本的短期负荷二维组合预测方法。常用BP神经网络需优化的参数多,故采用结构简单的广义回归神经网络作为单向模型的基本预测算法。在此基础上,再通过设置组合加权系数,运用粒子群优化算法寻优系数值,得到最终的二维预测结果。对比其他短期尤其是超短期负荷预测方法,该模型不仅考虑了气象因素对负荷的影响,还充分体现了"近大远小"原则,并智能优化系数组合预测结果。电网实际负荷数据验证表明,该预测模型操作性高,速度快,且有较高的预测精度。

交流潮流约束机组组合的部分代理割方法

交流潮流约束下的机组组合问题（AC power flow constrained unit commitment,ACUC）是一个非凸的混合整数非线性规划问题,包含大规模的离散变量,极难求解。该文建立了ACUC的分离式模型,引入部分代理割方法,提出了一种新的求解UC问题的分解式算法。并在原始部分代理割（partial surrogate cuts,PSC）法的基础上,为避免在问题规模扩大时过早陷入局部最优解,结合电力系统特征,提出了引入直流潮流相关约束的改进PSC算法,改善解的质量。通过对6节点、IEEE 39节点和118节点系统的仿真计算验证了方法的有效性和适用性,在与其他算法的对比中突显了速度和精度上的优势。

SVG对海上风电交流并网系统稳定性影响分析

海上风电交流并网系统具有不同于陆上风电并网系统的结构和运行特点,其动态无功补偿装置(SVG)通常配置在陆上集控站而不是风电场出口,主要工作于补偿交流电缆充电无功的感性区,需要研究SVG对系统振荡特性的影响。针对某直驱型海上风电交流并网系统,基于系统特征模式分析,构建对比算例,研究了SVG容量配置、运行状态及其控制对系统主导振荡模式稳定性的影响。经研究发现,当SVG工作于感性区时,海上风电交流并网系统主导振荡模式稳定性明显弱于SVG工作于容性区。另一方面,SVG电流内环和功率外环控制参数可能导致海上风电并网系统主导振荡模式失稳,需要确定能适应系统运行方式变化的参数取值范围并与风电场控制参数协调以保持系统稳定。基于PSCAD/EMTDC的系统详细电磁暂态仿真验证了所得结论。研究工作对于认识海上风电交流并网系统特性和指导系统规划和优化运行具有较好的参考价值。

模糊脉冲方法研究分数阶混沌的同步

采用模糊脉冲方法实现分数阶混沌系统的同步,两种不同的方法被用来判定分数阶误差系统稳定,一个是构造分数阶判定函数,另一个是采用Lyapunov第二方法,并得出相对应的同步条件;在证明中应用分数阶微积分和分数阶微分方程的性质;最后选取分数阶Chen系统和Qi系统进行数值模拟验证。

交流潮流约束机组组合的交替方向乘子法

求交流潮流约束机组组合(AC power flow constrained unitcommitment,ACUC)问题的最优解具有复杂性,不仅需要考虑问题中的多个整数变量,问题本身也具有NP-hard特点。该文提出了ACUC问题的一种新求解方法,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)分解和协调ACUC数学模型。通过对0/1整数变量的复制,并令其中一个复制变量可连续变化,原问题可转换为一个具有可分结构的混合整数非线性规划(mixedinteger nonlinear programming,MINLP)问题,应用ADMM方法可将该问题的求解转化为两个子问题的交替求解。通过对IEEE39节点和118节点系统的验证计算,以结果说明了所举方法能有效地处理整数变量,在ACUC问题中具有可行性。在与其他算法的对比中,也体现出ADMM算法的目标费用更低、计算时间更短的特点。

兼顾经济性和多阶段抗灾性能的骨干网架多目标规划方法

构建具备抗灾性能的电网骨干网架可以减少台风等极端自然灾害对电力系统造成的破坏和损失。在此背景下,提出一种兼顾经济性和多阶段抗灾性能的骨干网架多目标规划方法。首先,以骨干网架规划经济性、生存性、抗毁性和可恢复性为多目标函数,考虑网络连通性约束、重要节点和支路保留约束以及系统安全运行约束,构建骨干网架多目标规划模型;然后,运用嵌入图论修复策略的改进非支配排序遗传算法对所提模型求解得到骨干网架规划策略的Pareto最优解集;接着,运用熵权法从骨干网架Pareto最优解集中筛选出骨干网架规划策略的Pareto最优折中解;最后,以某区域实际输电网为算例验证了所提模型的有效性。

海上风电场交流并网系统振荡风险分析及基于短路比的评估计算原则研究

近年来海上风电快速发展,受电网建设周期影响,有时需要安排并网过渡运行方案以提高海上风电利用率。以广东某地区海上风电为例,针对规划方案和过渡运行方案振荡风险问题开展评估,研究了多风电场汇聚并网方式下短路比计算方法和风电并网容量确定原则,以及集控站SVG对并网容量的影响。研究表明,海上风电经交流海缆并网,风电机组和SVG共同与交流电网之间存在较强的相互作用,使得低风速情况下风电并网系统存在振荡风险,且集控站用于补偿海缆充电无功功率的SVG容量限制了风电并网容量,因此按照短路比计算风电并网容量时需要考虑SVG容量。在此基础上提出了提升海上风电并网容量的技术措施以适应并网过渡方案的运行要求。

海上直驱风电经柔直并网系统的次/超同步振荡特性分析

海上直驱风电经柔性直流输电并网系统由多变流器构成,具有不同时间尺度的控制回路和复杂的动态特性.基于双风电场经柔性直流并网系统算例,采用状态空间分析法研究系统次/超同步振荡模态与电流控制回路的关联关系.研究表明,系统存在3种与变流器电流环相关的主导振荡模态,分别对应于风场-柔直模态、风场间模态以及柔直-交流系统模态,风场侧的模态与柔直-交流系统模态是解耦的,相关变流器控制参数、系统的运行工况对3种模态稳定性具有重要影响;单个主导模态失稳引起的振荡会波及到柔直的另一端,需要甄别引起振荡的根本原因,以利于针对性设计抑制策略.研究结果对于认识海上风电经柔直并网系统动态特性、参数设计以及振荡抑制具有指导作用.

大规模光伏发电经串补输电线路并网系统强迫次同步振荡机制

大规模光伏经串补并网系统存在次同步振荡失稳风险,传统研究一般基于负阻尼振荡理论对此进行解释.本文将因最大功率跟踪控制(MPPT)导致的光伏间谐波作为扰动源,大规模光伏经串补并网系统作为受迫系统,采用强迫振荡理论揭示光伏发电基于扰动式MPPT与串补并网系统相互作用的次同步振荡机制,并在PSCAD/EMTDC仿真平台进行验证.结果表明:基于扰动式MPPT的光伏逆变器因交直流侧的调制耦合作用向系统输出间谐波电流,当该间谐波频率与系统固有弱阻尼模式频率接近时,可能导致严重的强迫次同步振荡问题,对系统稳定性造成冲击;算例仿真验证了所提理论的正确性.

一种考虑储能荷电状态的综合下垂控制策略

储能系统在含分布式能源的电网调频中发挥着越来越重要的作用,但储能系统价格成本较高,为了使储能不致过充和过放影响使用寿命,同时又实现调频的功能,研究其参与调频的控制策略有着重要的意义。阐述了储能参与调频的下垂特性,分析并改进了其下垂控制方法。在此基础上,提出了一种考虑储能荷电状态的综合下垂控制策略,以达到在频率响应的同时,合理利用储能调频性能的目的,并基于MATLAB/Simulink分析了此策略的性能。

缓解网络阻塞的储能规划优化方法

储能可通过“低充高放”缓解网络阻塞,解决电网建设困难和供电可靠要求之间的矛盾,但目前有关缓解网络阻塞的储能规划优化和对传统电网投资的合理替代方案的研究较少。为此提出了缓解网络阻塞的储能规划优化方法。首先采用分层分区原则对负荷中心网络断面进行划分;其次构建了综合考虑储能投资与维护成本、系统阻塞成本及储能充放电收益的储能规划优化模型,并采用粒子群算法给出模型求解方法;最后以粤港澳大湾区某负荷中心进行仿真,验证了模型的可行性和有效性,为电网规划提供参考。

海上风电集群与火电打捆外送系统短路比定义及影响因素分析

短路比是度量风电场接入交流系统诱发次同步振荡风险的重要指标。对于风火打捆并网运行的短路比,目前并无明确定义和详细的计算公式。由此,针对某实际规划双海上风电集群与火电打捆系统场景,提出了一种短路比计算方法,揭示计及双风电集群相互作用对次同步振荡的影响。研究结果显示,风火打捆并网对系统短路比有提升作用,相比于纯风电,能减缓短路比降低的速度,并提高次同步振荡时的稳定性。通过公式分析,风火打捆短路比3项影响因素为系统阻抗、风机配比、风火比例,三者对发生次同步振荡的临界短路比的影响比重不同,分析结果显示,风机配比对次同步振荡的影响比重最小,风火比例的影响比重最大。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建某实际规划海上风电集群与火电打捆系统模型,验证了上述研究结果的合理性。

基于近似动态规划的海上风电制氢微网实时能量管理策略

电解水制氢(power-to-hydrogen, PtH)装置耦合海上风电运行,在促进风电消纳的同时可以制备绿色氢能,推进工业领域的无碳化进程,因而备受关注。文章开展海上风电制氢微网的实时能量管理策略研究。首先,构建海上风电制氢微网的实时能量管理模型,包含海上风电、电制氢装置以及储氢罐等元件。然后,提出基于近似动态规划(approximate dynamic programming, ADP)的微网实时能量管理策略,采用分段线性函数近似状态值函数以应对不确定性因素。最后,通过算例验证所提策略的有效性和优越性。在所提策略下,海上风电通过电制氢装置就地消纳,实现氢气的提前制备和存储。以具备精准预测技术的理想算例为基准,所提策略在满足正态分布的实时测试场景下,优化准确率平均值大于99%。