交⁃直⁃交异步系统准同步控制下直流动态功频响应特性分析

经直流输电互联的异步系统通过对直流输电实施附加控制,可实现异步系统的准同步运行,达到实时共享异步系统调频资源的目的。但在准同步控制的工程实践中,不合理的控制结构或参数配置将导致系统出现非预期的功率波动。首先,根据直流准同步附加控制,构建准同步系统的动态功频响应分析模型;然后,基于该模型分析了直流控制参数对功率振荡的影响;进而,分析准同步控制导致的功率波动与传统功角振荡的异同;最后,以准同步实验过程中出现的功率波动为例进行分析验证,提出抑制直流功率波动的建议,并对准同步控制进行了讨论。

计及光热发电非线性运行特性的区域电网功率调节能力刻画方法

随着源网荷储一体化建设推进和多能互补系统发展,光热发电凭借其发电连续性、灵活性等优点,在多能互补系统中发挥的作用日益增大。准确描述光热电站运行特性并刻画含多能互补系统区域电网功率调节能力,对于实现电力资源优化配置有着十分重要的意义。然而,现有含光热电站经济调度模型,尚未计及储热系统充、放热过程能量损失成本,也缺乏对含光热电站区域电网的功率调节能力研究。为此,提出一种计及光热发电非线性运行特性的区域电网功率调节能力刻画方法。首先,考虑光热电站运行过程非线性约束及储热系统能量损失成本,构建计及光热发电非线性运行特性的电力系统经济调度模型。进一步,为解决光热发电非线性运行特性影响电网功率调节能力刻画这一问题,提出含光热电站电力系统经济调度模型线性化转换方法。在此基础上,基于多参数规划理论和K-means聚类算法,提出计及光热发电非线性运行特性的区域电网多时段功率调节能力刻画方法,实现联络线传输功率可行域的解耦计算,进而表征区域电网功率调节能力。最后,选取IEEE 30节点系统以及国内某省实际电力系统作为算例系统进行分析,验证所提方法的准确性及有效性。

基于量测数据的新能源电力系统区域等效惯量评估方法

新能源发电类型、渗透率及控制方式的不同会影响电力系统实时惯量,评估惯量水平有助于提高电力系统抗扰动能力。该文在分析风电、光伏的虚拟惯性响应特性及其对电力系统频率稳定性影响的基础上,考虑负荷静态电压特性,提出一种基于量测数据的新能源电力系统区域等效惯量实时评估方法。评估结果计及发电机惯量、新能源虚拟惯量和负荷等效惯量。为了减小因扰动后频率分布特性造成的误差,从加权平均数的角度提出频率采样点的选取及区域频率的计算方法,解决了量测数据众多且获取困难的问题。通过算例验证了所提方法对传统电力系统及新能源电力系统区域等效惯量评估均具有可行性和有效性。

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。

平滑微电网联络线功率波动的储能系统容量优化方法

为了抑制高可再生能源渗透率并网微电网联络线功率波动对电网的不利影响,提出了用于控制微电网联络线功率输出的储能系统容量优化确定方法。在已知微电网可再生能源功率输出、负荷、可控电源额定功率及联络线功率控制目标的前提下,基于微电网平滑联络线功率所需可控功率输出的频谱分析结果,可优化选取满足联络线功率控制目标、微电网内部设备输出功率限制、储能系统效率及荷电状态运行约束的储能系统功率及容量。算例验证了所提方法的有效性。

直流换相失败冲击下的两区域交流联络线功率波动峰值计算

随着未来多回大容量高压直流高密度接入交流电网,交直流系统间的相互作用变得更加复杂。基于二阶线性系统的冲击响应模型,阐释直流换相失败后的功率冲击对两区域交流联络线功率波动的影响机制;证明直流换相失败冲击下,两区域互联系统交流联络线功率首摆峰值大小主要取决于直流换相失败的功率跌幅和持续时间、交流互联系统区域振荡模式的振荡频率和阻尼比、区域电网的总惯性常数之比,峰值时刻主要取决于振荡频率;提出直流换相失败冲击下两区域交流联络线功率波动峰值的快速估算公式,并从能量守恒的角度进行了推导印证。通过对简单三区域交直流互联系统的仿真分析和华北—华中—华东互联系统直流换相失败的分析验证了所提方法的有效性。研究结果可为互联电网运行方式的安排和控制措施的制定提供依据。

直流闭锁引发交流联络线功率波动的机理以及峰值计算

直流闭锁引发交流联络线功率波动本质上是一个阶跃扰动问题,直流闭锁激发出了两区域互联电网的振荡模式,因此应用二阶系统阶跃响应理论进行研究。由于区内直流闭锁和区外直流闭锁故障所对应的阶跃扰动量不同,故分别研究了区内及区外直流闭锁故障引发交流联络线功率波动的机理,给出了功率波动峰值的近似计算方法,总结了影响功率波动峰值的关键因素。以特高压互联电网实际系统为算例,分别采用所提近似计算方法以及电力系统仿真软件对交流联络线功率波动峰值进行了对比计算,结果验证了所提近似计算方法的可行性和正确性。

电网断面潮流在线监测系统

结合电网断面的运行特点提取了决定断面运行方式的关键因素,建立了断面运行方式定义规则库并提出了断面运行方式判别模型。在与EMS的数据接口设计中,对断面潮流监测流程进行了优化。在此基础上开发的电网断面潮流在线监测系统具有断面运行方式规则库定义、线路运行状态监测及断面潮流监测等功能,还可提供断面潮流超限记录的统计分析报表。应用结果表明,该系统为电网安全运行提供了有效的监测和分析方法。

特高压交流示范工程投运后华北电网AGC策略的改进

针对特高压联网示范工程运行的要求,对华北电网AGC的控制策略进行了改进。运行试验证明了该控制策略对于特高压联络线功率控制的有效性和可行性。该控制策略的投入为特高压联络线安全稳定运行提供了技术支持。

一种平抑微网联络线功率波动的电池及虚拟储能协调控制策略

提出一种蓄电池和虚拟储能的协调控制策略,用于有效平抑微网联络线功率波动。首先,针对电热泵可控负荷的群体特性,引入一种标识优先列表工具,用于构建负荷需求响应虚拟储能模型;在其控制策略设计时,类比于电池的荷电状态,引入一种虚拟储能状态标识CT,用于描述可控电热泵负荷的群体可调能力。进一步,提出一种可变滤波时间常数的微网联络线功率波动控制策略,通过为虚拟储能和电池储能系统设置两种不同时间常数的巴特沃兹滤波器,实现其分别平抑微网联络线功率波动中的高频和低频成分;同时通过虚拟储能和电池储能的优化协调,既可保证参与负荷需求响应用户的舒适性,又能有效减少电池储能的充放电频次,避免其过充过放情况发生,从而延长电池使用寿命。

计及联络线功率偏差处罚的AGC容量获取与调节策略

目前已经建立的一些省(直辖市)级电力市场,其所在的电力公司与属于同一大区的其他省(直辖市)的电力公司之间也通过联络线按计划交换一定的功率。在此背景下,针对仅发电侧开放的省(直辖市)电力市场,文中首先讨论了在需求不确定的情况下自动发电控制(AGC)的调节特性,提出了计及联络线偏差控制达不到要求导致被处罚的情况下AGC容量获取和调节的数学模型与求解方法。采用该模型可以确定最优的AGC调节容量和各台AGC机组的最优调度出力。最后通过一个简单的算例说明了该模型的基本特征。

互联电网的调峰调频和联络线调整

互联电网的调峰调频和联络线控制的协调配合,对于互联电网的安全稳定运行和保证联络线电力电量合同的履行十分必要,但也有相当大的难度。文章对上述问题进行了分析,并提出了调控策略:联络线两侧电网对于自身负荷的高位陡升问题,都应采取“自筹攀峰响应能力与接受外部支援相结合”的方针。

两区域互联系统联络线功率波动理论分析

严格推导了发生功率冲击时两区域互联系统联络线功率振荡的表达式。将发生功率扰动的系统分为扰动前、扰动瞬间和扰动后3个阶段,建立每个阶段的动态方程并推导运行点的变化。基于冲击功率的分配理论,推导了两区域互联系统在发生功率扰动后联络线功率的变化。扰动后,联络线功率呈现出区间振荡模式的衰减振荡,功率稳态值由两区域内发电机的总惯性时间常数确定,同时得到了类似于二阶系统阶跃响应的功率振荡表达式和第一摆功率峰值的计算式。数值仿真以及华北-华中互联系统掉机事故分析验证了结果的有效性。

电池系统对风电并网引起的频率波动控制应用

针对风力发电具有不稳定性、会出现不连续供电的现象,引入了电池储能系统来抑制因风力发电带来的频率波动。建立了含电池系统的通过联络线互联的两区电力系统模型,对大型风电场并入该电力系统的情况下的频率控制和互联线路功率潮流进行了分析,与不含电池系统的频率控制效果进行比较,并分析了电池系统容量对频率控制的影响。仿真结果验证了电池系统对抑制大量风电注入电网引起的频率波动的有效性。

电力系统全过程动态仿真中的自动发电控制模型

针对大规模电力系统二次调频控制的动态仿真问题,采用混杂系统的建模方法,提出一种适于机电暂态及中长期动态全过程仿真的自动发电控制模型。模型主要由属于连续动态系统的区域控制偏差计算、属于离散动态系统的控制策略和机组调节指令计算3个模块组成。通过与电力系统全过程动态仿真程序中已有模型的接口,该模型可以模拟大规模电网中基于A标准和CPS控制性能评价标准的控制策略,以及定频率控制、定交换功率控制和联络线功率频率偏差控制等多种方式。与我国特高压交流联络线相关的2个算例仿真表明,该模型可为大规模电网联络线功率波动限制、多区域AGC控制策略的协调配合和二次调频的优化控制等实际电网问题提供有效的仿真手段。

基于多智能体一致性的能源互联网协同优化控制

针对能源互联网中多种能源协同优化与控制,提出了一种协调优化控制策略以实现分布式可再生能源的大规模利用。设计适用于区域能源互联网的动态多智能体协同框架,上层调度以综合成本最小化为目标,对一次能源进行日前调度优化,实现能源的经济利用和多种能源主网的安全稳定运行。提出了应用于配电网中的基于一致性理论的二级控制策略,在电压和频率的安全域内,实现分布式电源有功功率和联络线功率的精确控制,并讨论了延时通信对控制的影响。最后,仿真验证了所提策略的有效性。

基于模糊理论的并网型含光伏微电网功率控制

微网中风、光等可再生能源在接入电网后,其随机性和波动性等特点会对电网产生不利影响,为此提出一种基于模糊理论的利用分布式发电系统出力来平滑微电网与电网间联络线功率的控制方法。以光伏与柴油机组成的系统为例,建立了控制理论模型,利用光照强度以及联络线功率差作为模糊运算的输入量,经过模糊建模过程,输出一个对光伏逆变器进行有功控制的PWM控制波形,从而控制输向负荷的光伏系统出力。仿真结果表明联络线上的交换功率得到了有效抑制,同时意味着储能设备的使用有所减少,保证了能源的利用效率,在与电网互联时能够保证将对大电网的功率冲击控制在较小的范围内。

互联电网联络线随机功率波动统计特性与评价标准分析

正常运行时互联电网交流联络线上存在随机功率波动的现象。基于实际2大区互联电网的历史数据,分析了联络线功率偏差、频率偏差以及2大区电网区域控制偏差(area control error,ACE)的统计特性,结果显示:联络线功率偏差表现出良好的正态分布特性;系统频率偏差和正态分布存在较大差别,原因是电网的频率控制使得频率偏差大于0.03 Hz的概率减小;各控制区的ACE基本服从正态分布。文章认为联络线功率偏差由两端电网的ACE引起,可以通过两端电网ACE的均方根值和相关系数计算出联络线功率偏差的均方根值,从而得到对联络线功率偏差大小分布的估计。对目前采用的T标准进行了分析,得出结论:为实现联络线功率控制的目标,两端电网责任度阈值之和为2即可,不一定要求两端电网责任度的阈值都是1;两端电网责任度阈值的分配还需要综合考虑各种因素进行详细研究,以得到公平合理的方案。

计及风电时空互补特性的互联电网有功调度与控制方案

为了解决以风电为代表的大规模间歇性电源的接入给互联电网有功调度与控制带来的问题,提出利用广域范围内风电资源的时空互补性来降低风电功率的波动性。基于某区域电网各省风功率数据,分析风电时空互补性对系统动态备用、调峰、频率控制、联络线功率控制的影响,提出在更大范围内利用间歇式能源互补性的多级协调调度模式。从调度计划的多级协调编制、多时间尺度协调、区域电网统一频率控制、需求响应资源充分利用等方面分析了这种调度模式的特点,指出了这种调度模式与现有调度模式的区别。

采用居民温控负荷控制的微网联络线功率波动平滑方法

风、光等可再生能源的输出具有间歇性、随机性等特点,会对电网造成不利影响。目前大多利用高成本的电储能系统抑制可再生能源功率波动,因此提出一种利用居民温控负荷控制技术的微网联络线功率平滑算法。采用简化1阶等值热力学参数(equivalent thermal parameter,ETP)模型来描述热泵热力学动态,在通信系统双向可靠的前提下,该功率平滑算法采用状态队列(state-queueing,SQ)模型控制热泵负荷开关状态。在社区级并网微网中,对1000个家用电热泵设备进行仿真控制,结果表明热泵响应可以有效跟随平滑目标;通过对可再生能源渗透率、外部环境温度、热泵工作温度上下界等因素的灵敏度分析,可以看出不同因素对控制结果的影响。该方法为广义储能系统在微网中的应用提供了新的技术途径。