Large-Scale Distributed Photovoltaic Power Dispatching and Operation Management Review

Distributed photovoltaic power (PV) is the main development model of distributed generation. It is necessary to research on dispatching and operation management with large-scale distributed PV connected. This paper analyzes development status, technical requirement and dispatching and operation management situation of distributed PV in Germany and China. Then introduce the preparation of distributed PV dispatching and operation management criterion. Through summarizing the experiences and lessons of large-scale distributed PV development in Germany, it gives advice to the development of distributed PV dispatching and operation management in China.

风-光-抽-柴并网型微网的优化运行研究

为抑制风电、光伏功率输出波动,提高消纳比例,建立风电、光伏、柴油发电及抽水蓄能电站组成的分布式并网型微电网模型。风电、光伏作为微电网的主要出力对象,柴油发电作为紧急备用供电措施,抽水蓄能电站作为能量储转设备完成对可再生能源的存储与转换。分析了微电网组成部分的出力特性及用户负荷,以运行成本及系统电能外购率最低为优化目标,建立优化运行数学模型,并结合实际算例,采用改进的多目标克隆选择算法进行求解,可以得到优化运行的Pareto解集,能够提供在运行成本和电能外购比例优化目标下的各个发电单元在各优化时段的出力,具有一定的理论研究与工程实践意义。

基于NSGA-Ⅱ-PSO算法的微电网多目标优化运行模式

解决微网中新能源出力的随机性与波动性是微电网优化运行的前提和关键,为此,提出一种快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm)和基本粒子群优化算法PSO(particle swarm optimization)相结合的NSGA-Ⅱ-PSO算法,考虑将经济运行成本和环境污染成本作为优化的目标函数,建立常见发电单元以及蓄电池储能的多目标优化运行模型。通过Matlab仿真对比PSO、NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅱ-PSO算法的适应度收敛曲线,验证所提算法具有收敛速度快、全局和局部搜索能力强的优点,较单一的PSO算法和NSGA-Ⅱ算法具有更优的特点;结合经典微网系统进行算例仿真,通过对单目标与多目标的分析,结果表明该算法能有效降低经济成本和使环境效益达到最优;并且进一步验证所提算法的优越性。

基于下垂控制的微电网孤岛-并网平滑切换策略

微电网在并网模式与孤岛模式间切换运行时会产生较大的暂态振荡。为实现在两种运行模式间的平滑切换,分析了微电网在两种模式运行时采用的不同控制方法,设计了一种基于下垂控制的平滑切换策略。在MATLAB/Simulink平台上搭建了微电网模型。试验结果表明,所提策略能够把系统模式切换时出现的暂态振荡限制在合理范围内,有效减小了并网点处电压、电流和频率的波动,取得了较好的孤岛-并网双向平滑切换效果。

澄清池-超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析

天津市某水厂老净水工艺有平流沉淀池、斜管沉淀池、斜板沉淀池及普通快滤池,在产水浊度要求<1 NTU的条件下,设计其产水能力55×104m3/d。为满足饮用水水质及供水范围水量要求,新建了产水能力30×104m3/d、产水水质好、占地面积小、自控化程度高的超滤组合工艺。该工艺投产后,在新、老工艺运行过程中进行了水量分配调整、各工艺段运行方式调整等工艺优化措施,使得澄清池-超滤组合工艺与老净水工艺并网运行后,在水量、水质、药耗、人员配置等方面为水厂平稳运行提供有利条件。

大规模可再生能源发电友好并网与运行调控技术研究综述

“双碳”目标下大规模可再生能源系统的友好并网与稳定运行问题被广泛关注,但受精确的发电不确定性建模技术与科学的并网调控策略制约.为解决这一问题,从可再生能源发电预测与不确定性建模、可再生能源系统并网运营模式、可再生能源系统并网控制方法三个方面进行梳理和总结,讨论了不同时间尺度下发电不确定性预测技术、针对多场景运行需求的不确定性建模技术;从可再生能源-储能系统、可再生能源集群-独立储能系统、多能源互补系统三个角度分析总结了目前并网运营模式;在此基础上,分析总结了跟网型与构网型两种并网控制策略.最后展望了高比例可再生能源系统在未来电网形态演变中的发展方向,以期为新型电力系统中可再生能源与电网协同发展的研究和技术应用提供借鉴.

新型电力系统下分布式光伏规模化并网运行关键技术探讨

推进分布式光伏规模化并网是实现“碳达峰·碳中和”目标和构建新型电力系统的重要举措。基于此背景探讨面向新型电力系统的分布式光伏规模化并网运行关键技术。首先,归纳并阐述分布式光伏发展现状、并网方式及运行模式,分析大规模分布式光伏接入给电网调度运行带来的挑战。其次,面对上述挑战,从信息集成、监测预测、平衡调度、聚合控制等视角提出系统调度运行关键技术,助力电网调控模式转型升级。然后,考虑实际工程需求,构思满足电网安全稳定运行的分布式光伏技术标准体系,以期促使分布式光伏“可观可测、可调可控、友好互动”。最后,调研并梳理国外分布式光伏规模化并网运行先进经验,并对我国分布式光伏并网协同探索、运行服务支持及市场交易参与等课题提出建议。

新型电力系统主动构网机理与技术路径

随着新一代“双高”电力系统的发展,新能源并网变换系统逐渐由随网型向构网型演变,当新能源机组集群运行时,并网情况将更加复杂。变换器的构网能力需亟待研究,同时也是电力能源转型需承担的重要使命。该文立足并网系统内外形态的全局性和传统并网变换系统性能分析的局限性,对并网变换器的主动构网支撑机理进行再揭示。首先,对虚拟同步技术与构网机理进行简要评述;其次,就集群并网系统的建模问题、多机集群并网运行时的耦合交互问题、支撑构网能力的储能配置和运行边界等3个关键技术问题,进行深入研究;最后,针对上述3个关键技术问题,进行技术路径探索和研判。该文的思路为形成适用于未来新能源集群并网运行的系统化理论和实用化方法奠定一定基础。

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。

考虑工作点时变特性的并网变流器全工作区间稳定性分析

现有工程运行数据显示,并网变流器(grid-connected converter,GCC)的动态特性与工作点密切相关。受新能源出力波动、负载投切等外部因素的影响,变流器工作点呈现随机时变特性。因此,分析整个工作区间中所有工作点的系统稳定性具有重要意义。传统阻抗/导纳分析方法可以有效分析GCC运行于特定工作点时的稳定性,但考虑系统所有可能工作点时则需重复分析,工作量大且难度较高。为解决这一难题,提出一种考虑工作点变量的多元建模方法。将工作点变量引入导纳模型,通过控制环路重构,建立GCC的多变量单输入单输出(single input single output,SISO)模型。所提模型直接包含工作点变量,因此可以有效分析变流器全工作区间动态特性。此外,综合考虑变流器最大传输限制和动态特性,提出一种基于安全运行域的稳定性分析方法,以实现多维工作区间中系统稳定性的直观表征。仿真和实验验证了所提多变量SISO模型和基于安全运行域的分析方法的正确性。所提模型和方法在分析电力电子装置运行极限、指导变流器设计和辅助功率器件发挥极限性能等工程场景中具有广泛应用潜力。

虚拟同步控制在MMC-HVDC无缝切换控制的应用

针对MMC(modular multilevel converter)型VSC-HVDC(voltage source converter-high voltage direct current)在并网运行模式与孤岛运行模式相互切换过程中易于发生切换失败、冲击电流大的难题,将虚拟同步控制运用到MMC的运行模式切换中。在虚拟同步控制和MMC基本原理的基础上,提出基于虚拟同步控制的MMC-HVDC(modular multilevel converter-high voltage direct current)无缝切换控制方法。引入的虚拟同步控制无需采用专门的同步控制电路,并网前可自动与电网同步;并网后能准确跟随电网频率,实现友好并网。当电网出现故障或需要检修时,MMC仍可孤岛运行,从而实现了运行模式的无缝切换。PSCAD/EMTDC平台下的仿真结果验证了所述控制策略的可行性和有效性。

斜坡式重力储能系统的并网控制研究

重力储能是利用高度差以重力势能进行能量存储的系统,具有成本低、储能容量大、使用寿命长、对环境无污染、安全可靠等优点。斜坡式重力储能尤其适合在多山地且温差较大的地区进行规模化建设,拥有较高的转化效率。重力储能的存储介质是离散的重物块,会引起电机重复启动和停止,为了平滑斜坡式重力储能系统运行中重物块的间断切换所造成的并网功率波动,有必要研究重力储能系统经变流器并网的控制策略。根据斜坡式重力储能系统的工作原理和能量转换过程,构建相应的数学模型。考虑到斜坡式重力储能在风能和太阳能发电并入电网中的有功功率控制需求,采用通过背靠背双PWM变流器实现并网的方案。该方案中,机侧和网侧变流器分别采用基于定子电流d轴分量id=0、电压定向控制的双闭环控制策略,以达到控制重力储能系统在发电工况和电动工况过程中的并网功率,从而实现新能源发电并网后电力系统的稳定运行。利用Matlab/Simulink软件构建重力储能系统的并网仿真模型,通过分析仿真结果中的输出功率和电网侧电压、电流的波形,验证了所提出并网方案的有效性。

基于层次分析法的微电网并网运行电能质量安全监测模型

为了满足日益增长的电力能源需求,微电网并网运行是电力系统的主要发展趋势,其虽然能够提升电力能源的供应,但难以保证供电质量,不利于电力系统的后续发展。该现象的产生主要是由于分布式电源出力具有随机性与不稳定性,会对供电质量造成直接影响。对此,提出基于层次分析法的微电网并网运行电能质量安全监测模型构建研究。深入分析电能质量干扰源,以此为基础,选取适当的电能质量安全监测指标,应用层次分析法计算电能质量安全监测指标权重数值,确定电能质量安全监测模型,制定电能质量安全判定规则,从而实现电能质量安全的准确监测。实验数据显示:构建模型应用后,电能质量安全监测指标完整度最大值为96%,电能质量安全监测结果与实际结果一致,充分证实了构建模型具备更好的电能质量安全监测效果。

太阳能光伏发电并网逆变器控制技术的应用

该文阐述光伏发电并网逆变器的控制方法,而后提出基于正弦波脉宽调制逆变技术的并网逆变器控制策略。该文旨在合理化解太阳能利用效率低下的问题,探寻出最佳的逆变器控制方法,实现零静态误差运行,并提升逆变器运行稳定性,从而将太阳能资源有效转化成为电能。

抑制电压不平衡交直流混合微电网互联变换器的控制策略

针对特定的交直流混合微电网,给出了抑制电压不平衡的互联变换器控制策略。该控制策略采用双同步坐标系的正负序分离方法,经过坐标变换,解耦和低通滤波器,提取电压的正负序分量;基于瞬时功率的理论,推导出含有正负序分量的有功和无功功率表达式,给出了抑制直流电压波动和实现单位功率因数控制的正负序电流给定;进而基于矢量控制结构实现互联变换器控制。根据Matlab/Simulink环境下的仿真结果,证明了所提抑制电压不平衡控制策略的正确性和有效性。

台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法

随着我国海上风电装机容量不断增加,经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下,海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间,海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开,导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题,提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间,通过合理安排储能和充放能,有效平抑了风电波动性;而在台风过境期间,通过合理使用混合电氢储能,缓解了海上风电输出骤降,减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。

计及运行广义短路比的多时间尺度新能源并网调度计划模型

为了保障大规模新能源并网时电网系统的稳定运行,减少弃风、弃光,首先分析了平抑新能源并网功率波动的手段,引入了新能源以任意功率并网后能够评估交流系统电网强度的运行广义短路比。其次,给出了基于日前、日内、实时3个时间尺度新能源并网调度计划策略,建立了以运行调度成本最小、运行广义短路比最大、联合输出功率波动最低为目标函数的多时间尺度新能源并网调度计划模型。最后,以火电机组、新能源场站、储能电站和高载能负荷等所构成系统为例,仿真验证了所给策略和模型的有效性。

屋顶分布式光伏发电系统的并网调试与智能运维技术

随着我国能源结构的转型和可再生能源的快速发展,屋顶分布式光伏发电系统已经在全国范围内得到了广泛的应用。文章以某县屋顶分布式光伏发电系统为案例,针对屋顶分布式光伏发电系统的并网调试与智能运维技术进行了研究,主要介绍了屋顶分布式光伏系统的基本组成与工作原理,并阐述了其并网调试与智能运维技术的应用。

分布式电源并网继电保护自适应整定方法研究

为准确检测并切除故障,文章深入研究分布式电源并网条件下的继电保护自适应整定方法。首先,分析分布式电源并网接入对配电网继电保护的影响,评估并调整保护装置之间的配合关系;其次,设计分布式电源并网条件下的继电保护方案,能够在发生故障时快速、高效地完成继电保护动作;最后,实现继电保护的自适应整定。实验结果表明,文章提出的自适应整定方法能够快速、准确地检测并切除故障,根据电网的变化动态调整保护装置的整定值,显著提高保护装置的性能。

风电光伏并网运行稳定性分析与控制策略研究

风电光伏作为清洁可再生能源,其并网利用是实现能源结构调整的重要手段。但是,大规模风电光伏并网会影响电网运行的稳定性,主要表现为减弱系统惯性、电压波动增大以及稳定边界缩小等,威胁电网安全稳定运行。因此,保障并网运行稳定性是实现大规模风电光伏并网的关键。深入分析影响并网稳定性的因素,采取切实有效的控制对策,既是确保电网安全的必要之举,也是维护社会经济可持续发展的当务之急。先分析并网对电网的影响,然后提出控制策略来提升系统稳定性,为大规模风电光伏并网的稳定运行提供参考。