基于MMC-BESS的子模块电池功率极限值分析

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter,MMC)是电池储能系统(batteryenergystoragesystems,BESS)功率变换的最佳选择之一。在基于模块化多电平变换器的电池储能系统(MMC-BESS)运行时,会出现子模块之间的有功功率分布不平衡情况,为评估系统稳定安全运行的合理性,需要对子模块功率极限值进行分析。因此,该文首先对MMC-BESS建模,分析其桥臂环流的功率传输特性,再提出相应控制策略,包括外部交流及电池功率控制和内部电容电压平衡及环流控制,可以实现相间和桥臂间功率不平衡时的稳定运行,而对于桥臂内功率不平衡,根据安秒平衡原理,从过调制角度对子模块电池功率极限值进行详细分析,得出功率极限值的计算方法。最后,通过仿真以及实验验证功率极限值分析及计算的正确性。

基于XGBoost-Bin自动功率极限计算的风电机组健康性能评估及预测

针对数据量较大情形下风电机组健康性能评估区域难划分、健康性能预测精度低等问题,提出基于XGBoost-Bin的自动功率曲线极限算法,建立考虑多数据特征的机组健康性能预测模型。提出一种基于XGBoost-Bin的曲线构建算法,获取表征风电机组运行状态的静态最优功率曲线;提出一种改进自动功率曲线极限计算的风电机组健康性能评估方法,以准确划分机组健康性能评估区域,并通过综合分析实际与理论静态最优功率曲线偏差、发电效能等指标评估机组健康性能;提出基于多数据特征广义回归神经网络的风电机组健康性能预测模型,以提升健康性能的预测精度。最后,以内蒙古塞罕坝风电场20台风电机组为例表明,与传统自动功率曲线极限计算方法相比,所提风电机组健康性能评估方法的评估准确度提升了0.1026,所提预测模型能够提升机组健康性能的预测精度,比传统随机森林预测模型R2提升了0.017。

基于降维粒子群的大电网断面功率极限计算方法

随着电力系统的发展,系统运行方式日益复杂。为了提高电力系统运行安全水平,提出一种基于降维粒子群的大电网断面功率极限计算方法。首先综合考虑大电网静态安全稳定约束和暂态稳定约束,建立断面功率极限计算模型;然后,提出了基于功率灵敏度的降维粒子群算法,根据功率灵敏度和聚合系数对可调节发电机组进行分群处理,利用降维粒子群算法计算得到了极限功率、发电机组功率调节量以及极限功率制约因素,实现了大电网断面功率极限的快速寻优。最后在我国某地区2128节点电网和我国某跨区12643节点联网中验证了该方法的有效性和正确性。

基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法

提出了一种基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法.首先,构建了海上油田群电网的平均系统频率响应(ASFR)等值模型,基于单、分轴燃机确定电网原动机-调速器参数,根据t location-scale分布和差分变换方法刻画风电出力波动概率分布;然后,基于电网可承受的最大风电波动对应累积概率指标和最严重故障后电网最大频率变化指标,提出了考虑稳态频率偏差约束和暂态频率稳定约束的风电穿透功率极限分析方法;最后,以某实际海上油田群电网为例验证了所提方法的准确性与有效性,结果表明,原动机-调速器响应速度和暂态频率稳定约束对于海上油田群电网的风电穿透功率极限具有关键影响.

基于动态风电穿透功率极限的黑启动方案制定

电网大规模互联提高供电的可靠性和运行的经济性,但也带来电网大停电的风险。一方面,自然灾害、设备故障、人为误操作等诱发大停电的因素无法根除;另一方面,新能源的大规模接入又增加系统的不稳定因素,这都使得事先制定黑启动方案成为必要。而具有启动功率小、启动速度快等优点的风电,如果能安全、平稳地参与黑启动,将大大加快系统恢复进程。为此,该文研究考虑风电参与的黑启动方案制定方法。首先提出动态风电穿透功率极限（dynamic wind power penetration limit,DWPPL）的概念表征系统在黑启动某时段接纳风电的能力。然后,建立求解动态风电穿透功率极限的机会约束规划（chance constrained programming,CCP）模型,并给出相应的黑启动方案制定方法。最后,以含风电的IEEE39节点系统为例,利用所提方法制定黑启动方案,并基于PSCAD仿真平台验证该文方法和模型的可行性和价值。

基于机会约束规划的风电穿透功率极限计算

该文提出一种采用机会约束规划计算风电穿透功率极限的新方法。该方法把风电穿透功率极限看作是在满足网络和设备约束前提下系统允许的风电场最大装机容量。约束条件包括线路的输送能力限制、系统对旋转备用的要求以及常规机组的出力限制等。为了便于考虑风电场出力和负荷的随机性,约束条件以概率的形式表示。针对问题特点,求解时应用了遗传算法和随机模拟技术,在IEEE30节点系统上的计算结果验证了所提方法的优点。

一种静态安全约束下确定电力系统风电准入功率极限的优化方法

:在考虑电力系统静态安全约束的前提下 ,建立了求解电力系统风电准入功率极限的数学模型 ,提出了一种基于内点法求解该问题的新方法 ,并应用所提出的方法对IEEE 30节点试例系统进行了计算与分析 。

基于电力系统暂态稳定分析的风电场穿透功率极限计算

提出了基于电力系统暂态稳定性分析的风电场穿透功率极限计算方法。计算中采用的风电场数学模型考虑了风电机组的叶片、轮毂、齿轮箱和连轴器以及异步发电机的特性。应用该方法分析计算了一含有风电场的实际电力系统的穿透功率极限,并揭示了影响风电场并网运行的主要因素是频率波动。

考虑频率约束及风电机组调频的风电穿透功率极限计算

随着风电渗透率持续增加以及虚拟惯性/一次调频控制技术逐步推广应用,准确计算风电穿透功率极限对于确保电网安全稳定运行和指导风电并网规划建设具有重要意义。为此,文中定量表征了风电场虚拟惯性响应特性,并采用传递函数模型表示风电场一次调频响应特性,进而建立了包含风电场、同步发电机组调频控制的电网等值转子摇摆方程,用于描述电力系统频率响应特性。在此基础上,以电网稳态频率偏差约束和频率变化率约束为边界条件,提出了风电穿透功率极限的解析求解方法。最后,通过IEEE 14节点系统算例验证了所提方法的精确性和有效性。

变速恒频风力发电机组的无功功率极限

根据变速恒频风电机组的工作原理,建立了变速恒频风电机组的稳态数学模型,该模型考虑了风力机、双馈电机及其转速控制的稳态特性。在此模型的基础上,提出了计算变速恒频风电机组无功功率极限的方法,并对一变速恒频风电机组进行了计算分析,验证了所提方法的可行性。

基于近似线性规划的风电场穿透功率极限优化的改进算法

应用近似线性规划方法,对用动态仿真程序求解风电场穿透功率极限过程进行了优化。求解风电场穿透功率极限的过程是先假设风电场最大容量值,通过仿真检验系统安全稳定性后,对风电场最大容量值进行修正,逐步求取风电场穿透功率极限。由于人工修正风电场的容量计算速度很慢,且很难达到极限值。因此,文中通过近似线性规划方法,将计算风电场穿透功率极限的非线性目标约束函数作线性化,再应用线性近似解去逼近非线性真实解。应用该方法可以快速准确地求取风电场穿透功率极限。通过在 New England 39节点系统上仿真计算,验证了所提方法的有效性及其快速准确的特点。

考虑配电网电压调节的分布式电源准入功率极限计算

随着分布式电源的大力发展,其对原有系统产生很大影响。分析了有载调压变压器分接头发生调节振荡的条件。讨论了分散电源的接入对变压器分接头对母线电压灵敏度aVt这一重要参数的影响,指出了分散电源的接入有可能使变压器分接头发生调节振荡,进而得出了考虑振荡约束的准入功率极限模型。最后运用112节点系统的算例证明了模型的有效性。

基于调峰平衡约束的光伏发电穿透功率极限研究

光伏发电对其并入电网的调峰平衡带来的负面影响会反过来限制光伏发电的并网规模,研究计算光伏发电的穿透功率极限对其建设与规划具有重要意义。从电网的调峰平衡角度出发,提出了一种计算光伏发电穿透功率极限的方法。该方法利用bender’s解耦的思想将时间和发电机组合作为决策变量,以光伏发电的穿透功率极限为优化目标,提高了计算精度和效率。利用10机系统算例仿真,仿真结果表明,常规机组的出力特性、光伏发电的功率输出特性以及发电负荷特性是决定光伏发电穿透功率极限的重要因素。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

高功率双包层光纤激光器热效应及功率极限

基于稳态热传导方程,对高功率双包层光纤激光器的热效应进行了研究,分析了光纤尺寸、冷却条件、泵浦功率等因素对光纤温度场的影响。对给定参数的光纤,给出了理论功率极限。指出对于目前常用双包层光纤激光器,最大输出功率主要受各外包层材料的熔点和非线性效应限制,从而可以确定功率限制的瓶颈所在,提出有效的改进方案,如减弱或消除线性效应、提高外包层的耐热能及改进制冷方案。

基于改进粒子群算法的并网风电场准入功率极限计算

该文在充分考虑了电力系统静态安全约束和电力系统暂态稳定性约束的条件下,提出了基于改进粒子群算法求取并网风电场最大准入功率的智能计算方法。相比较于近似线性规划方法,粒子群算法能快速有效地通过寻优得到最佳解,同时通过对粒子群算法的改进,有效避免了粒子群寻优可能产生的局部极小化问题。通过在EPRI-36节点系统上进行仿真分析,验证了所提方法的有效性,同时对影响风电场准入功率极限的相关因素进行了分析。对于实际风电接入系统,确定其准入功率极限非常重要。

考虑风速相关性的风电穿透功率极限的改进计算

为全面分析多风电场风速相关性对风电穿透功率极限的影响,提出了一种考虑风速相关性和电网多种约束条件的风电穿透功率极限的改进计算方法。该方法采用基于拉丁超立方采样的随机模拟技术对具有相关性的多个风电场风速进行模拟,并应用基于机会约束规划理论的最优概率潮流方法,在满足包含常规机组爬坡能力约束等系统多种约束的前提下,以系统接纳风电总装机容量最大化为目标,计算风电穿透功率极限。以IEEE-30节点系统为仿真算例,采用遗传算法对该模型进行求解,验证了上述方法的有效性。仿真结果表明,通过增加爬坡能力约束能更好地反映风速相关程度对风电接入能力的影响,从而得到更符合实际的风电穿透功率极限。

电力系统的柔性评价与风电穿透功率极限计算

提出了电力系统柔性概念,通过不确定参数的柔性化表示,建立了面向不确定信息的电力系统柔性评价模型。将柔性概念引入到风电出力随机性的建模研究中,通过风电功率的柔性化表示,提出了基于电力系统柔性评价的风电穿透功率极限计算方法。针对IEEE 30节点系统的研究结果表明,风电功率的柔性化表示充分反映了风电出力随机性强的特点,该方法实现了对风电出力随机性的客观建模,提高了风电并网容量规划方案的灵活性和适应性。

考虑系统运行风险的风电穿透功率极限动态求解方法

风电对其并入电网的运行带来的负面影响,会反过来限制风电的并网规模。为此,考虑风电出力的随机性和波动性,基于风险约束理论,构建了一种计算风电穿透功率极限的动态模型,并提出相应的求解算法。提出了度量风电出力随机性影响的风险指标,将时间和机组组合作为决策变量,以风电的穿透功率极限为优化目标,构建了考虑系统运行风险的风电穿透功率极限的动态计算模型,同时,提出了基于Benders解耦和帝国竞争算法的模型求解方法。利用10机系统算例验证了论文所提模型和算法的正确性,仿真结果表明,系统的风电穿透功率极限与系统风险阀值λ负相关,与风速预测误差标准差σv正相关。

大停电背景下考虑系统暂态安全的动态风电穿透功率极限计算

动态风电穿透功率极限(DWPPL)代表黑启动过程中系统在不同恢复时段对风电的接纳能力,其成功求解可以指导风电在系统恢复过程中的有序接入,进而使系统依靠风电启动功率小、启动速度快的优势,加快系统恢复进程。为了更加准确地求解DWPPL,建立计及系统暂态安全约束的DWPPL非线性整数规划模型,该模型采用二元表的方式统一描述了各暂态安全约束;提出基于纵横交叉优化算法和PSD-BPA仿真的DWPPL求解方法。针对含风电的IEEE 39节点系统中某具体黑启动方案,求解了各时段的DWPPL并验证了算法的优越性;在PSD-BPA上仿真验证了所求DWPPL的正确性和考虑系统暂态安全的必要性。

含多个风电场的穿透功率极限概率值计算及置信区间估计

考虑了不同地域的风速变化和负荷波动,并计及发电机组和输电线路随机故障的不同场景,采用蒙特卡罗方法进行状态抽样;构建含多个风电场的风电机组容量优化模型进行优化分析;为贴近系统未来实际运行情况,引入基于一定置信概率下风电场最大机组容量的区间值估计;IEEE30节点算例分析表明:在不同地点同时接入风电机组的效益将优于在同一地点集中接入的情况,风电场穿透功率极限区间估计更加易于适应系统未来运行状态的不确定性,从而验证了该文提出的模型和方法的可行性和正确性。