直驱永磁风力发电系统可靠性技术综述

随着电力系统中风电量的增加,发电机组与电网之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在外部电网故障和机组内部故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。介绍了可靠性基本理论,分析了电机、变流器和电网的可能故障,总结和评价了各种提高直驱永磁风电系统可靠性技术的措施,讨论了未来风力发电系统可靠性技术发展的主要方向,为研究具有故障容错能力和高可靠性的直驱永磁风力发电系统提供了理论基础。

含新能源发电接入的电力系统低频振荡阻尼控制研究综述

电力系统低频振荡是现代电网发展进程中一个亟待解决的问题,随着以风电和光伏为主的新能源发电渗透率越来越高,传统阻尼控制手段将难以独立应对电力系统运行特性出现的新变化。为充分发掘新能源发电在参与阻尼低频振荡方面的潜力,需要对新能源的阻尼控制展开研究。该文整理了无阻尼控制新能源发电对低频振荡的影响的研究现状,概述了当前各类阻尼控制器的阻尼控制原理,然后分控制器设计和控制结构设计两大部分对新能源阻尼控制的研究现状做了归纳和总结。在设计控制器之前,首先需要解决控制器的安装位置、控制输入–输出的选择和配对等控制结构问题,工程经验、留数法和几何测度法等是较常采用的控制结构设计方法。相比电力系统稳定器、高压直流输电系统和柔性交流输电系统等传统阻尼装置,新能源阻尼控制器对鲁棒性和自适应性的要求更为严苛,因此该文着重对最优控制、自适应控制、鲁棒控制和模糊逻辑控制等先进控制进行了介绍。

动态机组组合与等微增率法相结合的火电机组节能负荷分配方法

按机组发电序位表和等微增率法分配火电机组负荷是国家开展节能发电调度的推荐方法。针对其在实际应用中存在的问题,提出一种考虑出力持续时段约束的火电机组节能负荷分配方法。该方法结合发电序位表设计了动态机组组合算法,灵活地处理持续时段约束,确定最优机组组合方案;采用Kuhn-Tucker最优性条件对等微增率法进行改进,使分配结果满足爬坡及出力上下限要求;对出力变化趋势与系统负荷变化趋势不一致的情况,设计了出力变化趋势修正策略。贵州电网汛期典型日计算表明,所提出的算法具有更好的节能效果,可以更好地满足实际运行要求。

市场环境下电力系统安全可靠性措施的经济当量

在竞争的电力市场中,由于各发电公司、电网公司、供电公司分属不同的经济实体,从而导致在系统运行和规划设计中对系统安全可靠性因素的考虑与传统电力系统存在巨大的区别。该文针对市场环境下电力系统的安全可靠性问题,从电网运行、电网规划、辅助服务等几方面进行了探讨。文中指出:电力系统中的安全可靠性将融入经济性中,传统的安全可靠性指标将不再单独存在,而只是作为可能给相应公司带来经济利益的一种措施;安全可靠性措施的经济当量是指实施某一项安全性措施所能带来的经济利益与其实施成本之差,即安全性措施的实施效益;传统电力系统中的某一安全可靠性指标在市场环境下是否会得到执行、执行到何种程度将取决于其经济当量值,只有当其经济当量值大于零,该安全可靠性校验措施的执行才是可行的。在对各类安全性校验措施实施后所导致的后果分析的基础上,文中提出了电力系统运行和电力系统规划设计中安全可靠性措施经济当量的计算模型。经济当量的提出为市场环境下电力系统安全可靠性的经济化实现提供了新的思路。

基于PVDF压电片发电的特性研究

研究了高分子聚合物聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)压电片发电的特性.从理论上分析了利用压电片振动发电的机理,推导得出压电片振动产生的电功率与振动频率及外接电阻的关系,即在一定频率下,当外接电阻为某一值时输出功率达到最大,并通过实验进行了验证.结果表明,外接电阻值在一定范围内,压电片的串、并联都可以提高输出电压;在安装受限无法实现自由振动的情况下,压电片在非自由振动条件下预变形,也有利于提高输出电压.

充裕性资源协同参与系统调节的风电消纳能力分析模型

大规模风电消纳能力取决于整个电力系统各环节充裕性资源综合协调的能力。在深入分析影响风电消纳能力关键要素的基础上,提出了调动广泛灵活的充裕性资源协同参与系统调节,提高风电消纳能力的基本理念和方法。从界定并识别电力系统发电、输配电、用电等环节灵活充裕性资源出发,综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力负荷平衡、输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了风电消纳能力分析模型。以我国某风电大省为实际算例,模拟分析了引入不同灵活资源情景下风电消纳能力的变化情况。结果表明,增加各类灵活资源均能提高风电消纳能力,其中,调峰容量资源的影响程度最大。

清洁能源优先的风–水–火电力系统联合优化调度

随着风电规模化入网比例的增加,有效协调风电与其它能源电力的运行已成为电力系统调度面临的新挑战。考虑到风、水、火电的自然特性,以充分利用清洁能源、降低系统运行成本、保证火电机组高效平稳运行为目标,建立风–水–火电力系统协调调度的多目标优化模型。首先采用启发式搜索确定火电机组调度台数,以避免系统容量冗余以及风电随机间歇导致的机组频繁启停或低负荷运行。通过引入免疫算法中的抗体繁殖策略,在传统的粒子群算法中增加浓度认知项,通过10机测试系统验证了改进算法的优越性。采用改进的IEEE 24节点测试系统验证了所提模型和算法的合理性和可行性,为风–水–火电力系统协调运行提供借鉴性策略。

光伏发电系统接入城市轨道交通供电系统模式研究

城市轨道交通具有应用分布式光伏发电系统的广阔空间。以上海城市轨道交通为例,开展了光伏发电接入城轨交通供电系统的可行性与并网方式研究。理论计算及仿真分析结果表明,光伏发电接入城轨交通供电系统是可行的。光伏发电系统接入城市轨道交通供电系统具有交流并网和直流并网2种模式。交流并网模式具有控制策略简单成熟的优点;直流侧并网模式通过控制策略优化补偿牵引网电压减少接触网损耗,具有提高城轨交通牵引供电质量和节能的双重作用。

考虑电池储能系统荷电状态的近海可再生能源综合发电协调控制

近海可再生能源综合发电系统融合近海风电、波浪能发电以及潮流能发电于体,其输出功率具有较大的随机波动特性。为减小功率波动对电网的不利影响,采用电池储能对综合发电系统的输出功率进行平滑。在此基础上,考虑电池的荷电状态,提出了在防止电池过充过放的同时尽可能保持系统输出功率平稳的协调控制策略。当荷电状态维持在正常水平时,通过电池的充放电控制平抑功率波动;当电池发生过充电时,通过风电和潮流能机组的超速与变桨距协调控制,降低发电机侧输出功率;当电池发生过放电时,通过降低网侧输出功率设定值使电池恢复到正常工作状态。算例结果验证了上述方法的正确性和有效性。

三峡水库汛限水位优化调度初步研究

汛限水位优化调度是提高三峡水库综合效益的重要途径。本文分析了汛限水位优化的必要性,在充分考虑了防洪的基础上提出了优化的方案,并比较了各方案的防洪和发电效益,最后简要分析了上游建库对优化的影响。通过优化调度后可以在保证防洪的基础上大大提高三峡水库的发电效益,而上游建库则对优化的防洪和发电更为有利,并有通过水库联合调度进一步提高发电效益的可能。

基于遗传算法与模式搜索法组合的MPPT技术

针对传统单一MPPT算法无法兼顾动态性和稳态性的问题,尝试将传统遗传算法与模式搜索法进行组合应用于光伏发电MPPT控制,技术原理是当系统靠近功率曲线两端时采用遗传算法跟踪,当系统位于最大功率点附近采用模式搜索法跟踪.通过MATLAB/Simulink仿真分析,分别对比研究了扰动观察法、电导增量法、模糊控制法与组合算法跟踪光伏发电最大功率的输出特性.研究结果表明,遗传算法和模式搜索法的组合算法与扰动观察法、电导增量法和模糊控制法等传统最大功率跟踪方法相比,具有响应速度快,控制精度高,稳定性良好等优点.

太阳能与风力发电的现状与展望

二十一世纪，人类期望着进入经济、社会与生态环境持续、协调、稳定发展的新时代。在我国，为满足迅速增长的能源与电力的需求，还难以扭转以煤为主的能源结构，在高效、低污染燃煤发电方面还要做出很大努力。与此同时，必须大力促进核能与太阳能（广义）的发展及其产业化，尽快改变以化石能源为主的能源结构，走上持续、协调、稳定发展的道路。本文介绍了近年来，世界与我国在太阳能热发电、太阳光发电和风力发电等方面科学、技术与应用的进展。对二十一世纪上半叶可能的进展进行了展望。

电力拍卖市场竞价模式的系统仿真分析

已有文献中关于电力拍卖市场竞价模式对中小发电商和电源结构优化影响效果的分析较少,并且垄断竞争市场结构与完全竞争市场结构下的电力市场运行结果有所不同。为此,文章构建了具有市场力模块的电力市场系统动力学模型,其仿真结果显示,基于边际成本的统一出清模式有利于中小发电商的发展,而按报价支付模式有利于电源结构优化。

考虑智能配电网谐波谐振模式不确定性的抑制措施

智能配电网的操作运行,如智能配电网中分布式电源的分期接入等,可能导致电网节点导纳矩阵的特征值发生变化,使电网谐波谐振模式发生变化,谐振频率发生偏移,采用模态分析法及常规的抑制措施难以有效应对。针对这一问题,提出了一种无源滤波器优化策略。以目标模式模态阻抗幅值最小化为优化目标建立优化模型,并利用改进模拟植物生长算法(PGSA)对优化模型进行求解。利用IEEE 14节点标准系统构造测试算例,对所提方法进行验证并与传统方法进行对比,结果表明了所提方法的有效性和优越性。

基于电热协调理论提升电网消纳间歇式能源发电能力的分析

提出基于电热协调理论的电网消纳间歇式能源发电方法。建立电热协调的电网消纳模型,该模型结合间歇式能源发电功率及负荷预测技术,在超前调度中考虑输电元件电热耦合规律,以最大允许温度为输电元件载荷能力热限制,并协调伴随间歇式能源发电波动过程的输电元件载流与温度耦合的动态过程,使调度能够超前利用载流与温度变化的不同步性,缓解输电元件载荷能力依据电流判别的紧张局面,从而提升电网消纳间歇式能源发电的能力。算例分析结果验证了所提方法的有效性。

光伏电池最大功率点的跟踪方法

在光伏发电系统中,为提高光伏电池的利用效率,需要对光伏电池的最大功率点进行快速、准确地跟踪控制.介绍了14种常用的最大功率跟踪方法及原理,说明了各种方法的优、缺点,指出了选择某一方法时需要考虑的因素,并展望最大功率点跟踪方法的发展方向.

含光伏风电的基于仿射算法的配电三相潮流计算

天气变化具有随机性、不确定性的特点,导致光伏、风机的出力具有不确定性。为了处理光伏和风机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了光伏和风机出力不确定性的区间模型,并针对配电系统存在的三相不平衡性,提出了基于复仿射算法的区间三相潮流分析算法。采用IEEE13算例系统对算法进行了验证,并与蒙特卡洛潮流分析方法进行了对比分析,计算结果表明所提算法对于定量分析光伏和风机出力不确定性对系统稳态运行的影响具有应用价值。

风电机群对公共汇集点的电压波动贡献分析

风电机群因其采用的机型不同、与汇集点距离不同、接入形式各异等因素,对其公共汇集点处的电压影响大小也有差别。提出用敏感因子来衡量不同情况下风电机群对汇集点电压的影响程度大小,通过分析电压波动曲线和计算敏感因子等来阐述风电接入容量、机群类型、传输距离、接入网架结构、静止无功补偿器对汇集点电压的影响。对新疆某地区风电机群按不同方式组合进行了PSASP仿真,验证了文中结论的正确性。

基于SFDICT磁链位置积分器的直驱永磁风力发电机无传感器控制

针对兆瓦级直驱永磁风力发电机的特点,采用一种基于带坐标变换的饱和反馈双积分器(SFDICT)磁链位置的无传感器控制技术。介绍了该技术的实现原理,分析了SFDICT在不同限幅值、不同谐波含量下的工作特性,提出了SFDICT在各限幅值下的误差分析公式。在此基础上提出小限幅值加角度补偿法进行磁链位置估算,并对其进行了实验验证。结果表明,该方法可同时达到较佳的控制精度和较小的定子电流谐波,具有较好的转矩动、稳态跟踪性能,且工程实现较为简单。

1000MW燃煤机组能耗及其分布

目前火力发电机组的性能分析方法仍基于热力学第一定律与第二定律,应用基于热力学第一定律的热量法和基于热力学第二定律的单耗分析法,以1 000 MW机组为研究对象,以机组设计参数进行建模分析,确定机组在不同工况下的发电煤耗及其在各个环节中的附加煤耗分布,并对评价方法进行比较,进而从设计层面分析机组的节能方向和潜力。