波动风效应对金属屋面系统抗风及防水性能的影响

在提出金属屋面系统内外风荷载计算取值的基础上,指出波动风效应是影响金属屋面系统结构抗风及防水抗渗能力的主要因素,只有对金属屋面系统材料、板型及构造进行合理的设计及其抗风性能进行测试,才能保障金属屋面系统结构抗风和防水的质量。

计及SOC自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制

混合储能系统能够较好地应对复杂的风电波动,有效地提高电网的稳定性和安全性。在混合储能平抑风电功率波动的典型应用场景下,该文首先提出一种计及荷电状态(SOC)自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制方法,在满足风电平抑需求的情况下,通过模型预测控制快速调节储能在平抑功率过程中的荷电状态,提高储能持续稳定运行能力;然后,为提高混合储能系统协调运行能力,设计了加权滑动平均(WMA)-模糊控制策略对超级电容和蓄电池功率进行动态分配;最后,结合实际风电功率数据,通过仿真验证了所提策略能有效平衡储能寿命和平抑风电波动的矛盾,能充分考虑两种储能设备的特性差异并提高功率分配的合理性。

基于减载风电和储能的双层模型预测控制风电波动平抑策略

储能在平抑风电功率快速波动过程中频繁地充放电和过高地放电将深度影响储能寿命。为此,提出一种减载风电和储能协同平抑风电功率的方法,利用减载风电出力来减小储能充放电切换次数和放电深度。建立风储系统模型,利用双层模型预测控制优化方法:上层控制基于风功率预测数据进行滚动优化,在满足风电并网波动要求基础上,以储能和减载风电总出力最小为目标函数,通过模型预测控制方法求得储能和减载风电总功率;下层控制以储能功率变化率最小和出力能力最大为目标函数,通过模型预测控制方法分配储能和减载风电出力。最后对某风电场进行仿真研究。结果表明,所提控制策略使储能寿命和出力能力得到有效提升。

计及多储能单元出力水平的风功率波动平抑控制方法

在风电场侧配置电池储能是缓解风电功率波动、提高风电可调控性的有效途径。为满足风功率波动平抑要求,提出了一种计及多储能单元出力水平的风功率波动平抑控制方法,充分考虑多储能单元实时出力能力,在兼顾功率平抑目标的同时实现减小储能电池能量调用、各储能单元充放电切换次数、放电深度及荷电状态波动区间。首先分析了滤波时间常数对风功率平抑效果以及储能功率分配方法对各单元荷电状态变化的影响;其次引入超短期风功率预测,根据风功率预测数据建立滤波时间常数优化模型,得到滤波时间常数最优解以及最小储能功率指令;然后分析了各储能单元出力水平与功率平抑需求的影响,进一步提出了一种分层复合式储能单元功率分配方法,实现了多储能单元的功率指令分配,避免了各储能单元频繁与过度充放电,有利于延长使用寿命;最后以湖南省某实际风电场为例,通过实际算例验证了所提方法的有效性。

风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的电池储能功率分配策略

针对电池储能(battery energy storage system,BESS)平抑风电波动过程中电池单元荷电状态(state of charge,SOC)均衡性较差且未考虑风储净收益的问题,提出了风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的BESS功率分配策略。首先,建立综合考虑售电收益、弃风惩罚、缺电惩罚及BESS运行成本等多个因素的风电并网指令优化模型,以并网指令波动率、电池组SOC标准差等多个因素为约束条件,提出改进算术优化算法(improved arithmetic optimization algorithm,IAOA)求解该优化模型。然后,将BESS划分为两个电池组,设计了BESS双层功率分配方法(double-layer power allocation method,DPAM),上层将BESS充放电指令分配给两个电池组,下层根据最大充放电功率原则或新型SOC均衡原则将电池组充放电指令分配给各自的电池单元。最后,通过仿真对所提策略进行了验证。仿真结果表明:IAOA加快了寻优速度,提高了寻优精度;DPAM提升了电池组内电池单元SOC的均衡速度,改善了均衡程度;提出的功率分配策略进一步降低了风电并网波动率,同时提高了风储系统净收益。

计及谷时段风电消纳的储能系统平抑风电功率波动控制策略

储能系统(energy storage system,ESS)仅参与平抑风电功率波动为单一场景的控制策略,存在ESS频繁充放电以及不能有效解决负荷低谷时段风电消纳等问题。为此,提出了一种计及谷时段风电消纳的ESS平抑风电功率波动控制策略。首先,根据风电特性与负荷需求的时序关系,确定ESS在一个周期内的充电和放电区间段。其次,提出了分区间控制的ESS控制策略,在充电区间段以平抑风电功率向上波动为目标存储电量;在放电区间段以平抑风电功率向下波动为目标释放电量。最后,考虑ESS的实时荷电状态(state of charge,SOC)和风电消纳,提出了基于模糊控制的ESS充放电功率修正方法。以某风电场实际数据为例,在风储联合发电系统仿真平台上进行了测试,验证了所提运行策略的可行性和优越性。

计及调频备用的储能平抑风电功率波动控制策略

新能源场站配置储能系统可以平抑输出功率的波动、承担新能源机组调频义务。若储能仅考虑单一平抑波动工况时可能会造成风储联合系统调频有功备用不足。因此本文提出一种考虑调频有功备用与荷电状态恢复的平抑风电功率波动策略,首先利用聚类算法提取储能平抑波动典型工况,计算储能平抑波动功率需求和剩余有功功率;其次,结合国标对风电场有功备用相关标准,利用储能调频备用与风电减载联合提供有功备用,并对储能平抑波动功率设置限幅;最后,利用模糊控制理论设计储能系统边缘区荷电状态恢复策略。基于实际风电场运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法可在储能系统平抑风电波动时提供有功备用以及边缘区荷电状态恢复。

考虑风电功率短期波动的风电场无功快速跟踪优化

风力发电的不确定性使风电场难以实现精准地优化调控。为此,该文提出一种无功快速跟踪优化方法,解决风机功率短期波动导致风电场运行状态偏移的问题。总控单元通过集中式无功优化获得风电场时段最优运行点,各风机控制单元利用梯度跟踪技术快速调节无功,实现对时段内风机功率短期波动的跟踪优化。所有风机的分布式跟踪优化共同组成风电场系统性的跟踪优化。通过我国某实际风电场案例,验证了所提方法的有效性。结果表明,快速跟踪优化方法能够有效降低系统网损,提高电压质量,缩小风电场优化时间尺度。

计及无功资源调配成本的风电场优化技术

文章提出了一种计及无功资源调配成本的风电场无功优化方法,实现了风电场在不同运行工况下的无功优化配置。该方法以风电场无功调配成本和网损组成的综合成本最小为目标函数,考虑风电功率波动对系统电压的影响,建立基于机会约束规划的风电场无功优化模型,采用改进内点法进行求解。所提方法通过设置无功成本系数,使风电场能够按实际运行需求调用静止无功发生器、储能设备和风机的无功,并优化风电场网损。通过在电压约束条件中预留电压安全裕度防止系统电压发生越限。在某实际风电场中验证了所提方法的可行性和优越性。

平衡风功率波动的需求响应调度框架与策略设计

以风电为代表的间歇性电源的快速增长对电网传统发电跟踪负荷的运行控制模式提出重大挑战。为解决该问题,首先分析了风功率的波动特性和需求侧负荷响应特性,在此基础上提出需求响应调度的总体技术框架,建立了需求响应的多代理架构,设计了日前、日内到实时多时间尺度滚动协调的需求响应调度策略。IEEE 39节点算例分析结果验证了所述模型、框架和策略的有效性,表明配置合理的需求响应可有效平衡风功率波动,为新能源并网提供更多调峰、备用服务。

基于电池储能系统的风功率波动平抑策略

为平抑风功率中的分钟级波动,在分析波动概率特性的基础上构建了基于双电池组拓扑结构的风-储混合电站。根据电池技术特性设计了电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的在线运行策略,即两组电池分别处于充、放电状态,根据风功率超短期预测结果,交替平抑风功率中的正、负波动分量。一旦任何一组电池到达满充或满放状态,则同时切换两组电池的工作状态。提出基于蒙特卡罗模拟的BESS运行仿真模型,在历史数据的基础上对BESS在典型时段内的运行进行了模拟。基于某风电场实测数据的仿真结果表明,基于双电池组拓扑结构的储能系统可在不显著消耗电池循环寿命的情况下有效平抑风功率中的波动分量。

风电功率波动的时空分布特性

风电功率的波动特性是其对接入电网安全稳定运行产生影响的根本原因。由于缺乏实测数据，量化评估风电波动的影响程度一直难以解决。我国在建巨型风电基地（1～20GW）所覆盖的地理空间更广、机组类型及台数更多，对其输出功率波动特性的量化评估是保证接入电网安全稳定运行的基础。基于中国东北某省级电网GW级风电场群实测功率数据，定量分析了风电功率波动在不同时间、空间尺度上的分布特性。分析结果表明，风电功率波动的时空分布具有一定的趋势性，且随着风电场群集聚规模的增大，风电功率的波动特性呈现较为明显的平缓效应。

用于风功率波动平抑的储能运行策略对比分析

从波动平抑效果与平抑成本两个角度,对3种用于风功率波动平抑的电池储能系统(BESS)运行策略进行了对比分析。3种运行策略分别为:BESS统一运行、充放电状态随机切换;BESS分组运行、充放电状态同步切换与BESS分组运行、充放电状态异步切换。在考虑风功率预测误差随机特性的基础上,采用序贯蒙特卡洛模拟技术对上述3种策略下的BESS运行进行了模拟。基于模拟结果,在对波动平抑效果进行评估的同时,依据BESS总投资成本和电池循环寿命损耗对波动平抑成本进行估算。对比分析表明:BESS分组运行、充放电状态异步切换策略可实现波动平抑效果与平抑成本间的有效折衷,显著优于其它策略。

净效益最大的平抑风电功率波动的混合储能容量配置方法

通过分析不同功率分配方法对储能容量配置的影响,提出了一种利用滑动平均和经验模态分解(EMD)获得储能参考功率的混合储能(HESS)功率和容量配置方法,并基于全寿命周期成本(LCC),考虑减少风电场旋转备用和缓建并网通道容量效益,以净效益最高为目标实时平抑风电功率波动。该方法首先利用滑动平均法得到HESS参考功率,采用EMD将其分解成一系列本征模态函数(IMF)。根据功率型和能量型储能的特性,以瞬时频率-时间曲线混叠最少为原则选择分界频率,将分解后的子分量重构成高、低频信号,分别作为功率型储能和能量型储能的参考功率。然后,考虑储能系统的充放电效率和荷电状态(SOC),配置不同储能组合方案下各储能的功率和容量,并与其他功率分配方法下的配置结果进行对比分析。最后,构建HESS的成本-效益模型,比较不同方案的净效益,得出经济最优的配置方案。

风功率波动下的电网在线安全和经济调度方法

风功率大幅波动后,如何在线调节常规机组出力,以改善潮流分布并提高电网的功角安全性,尤为重要。前期研究发现,映射弹性势能越小潮流分布越均衡,且功角安全性越好。故将其与经济性指标结合,构建了安全经济综合优化模型。为适用于风电接入后的在线调度,基于Pareto最优解分布,分析了安全性与发电成本、网损的关系,提供了权重选择和模型简化的依据;为减小对全网潮流的影响,提出了基于功-角灵敏度排序的在线调节机组选择方法。当实际或超短期预测的风功率波动量达到阈值,即可启动该综合优化,得到参与机组的出力调整量。在IEEE 39系统中接入风电和恒定负荷,选择机组并在每个风功率波动阈值点启动了综合优化和传统经济发电优化;算例结果表明,综合优化后安全性明显提高且网损下降。该研究对提高电网的风电消纳能力和在线运行的安全性,具有实际意义。

基于NACEMD和改进非参数核密度估计的风功率波动性概率分布研究

在大规模风电并网运行控制过程中,准确构建风电出力波动特性的概率分布模型具有重要意义。提出了一种结合复数据经验模态分解的噪声辅助信号分解和改进非参数核密度估计的风功率波动性概率建模方法。首先通过一种结合复数据经验模态分解的噪声辅助信号分解方法对风功率进行分解并提取波动量,然后结合非参数核密度估计法对其进行概率特性建模,并基于此模型进行自适应改进。最后,采用约束序优化算法对模型求解。仿真结果不仅验证了模型改进的有效性,还验证了建模的精确性和适用性。

基于带阻滤波原理的风电场功率波动平抑策略研究

基于单机系统模型,研究系统的频率响应特性,针对系统频率响应特性中存在的敏感频段,提出基于带阻滤波原理的风电功率波动平抑控制策略,以改善风电功率波动对系统频率的影响。基于单机系统频率响应模型和实测风电场功率波动数据,设计系统中风电装机比例较高情况下的风电功率注入对系统频率影响分析算例,分析不同带阻滤波参数的风电功率波动平抑控制对系统频率偏差的改善效果。仿真结果表明,采用所设计的带阻滤波平抑控制策略能利用较小的储能容量最大限度改善风电功率波动对系统频率质量的影响。

电池储能平抑风电功率波动的预测控制方法

风电波动性和随机性严重影响电力系统安全稳定性。为了平抑风功率波动,提出了一种基于模型预测控制(MPC)原理的平抑风电功率波动的电池储能控制方法。该方法利用风电场超短期功率预测信息,以并网风电功率的波动范围、电池储能荷电状态(SOC)、储能出力大小等为约束,通过滚动优化实现对储能的优化控制。算例表明,该方法既能有效平抑风电功率波动,又能超前控制储能SOC值,维持储能的平滑能力,避免储能过充过放。

基于高斯混合模型的风电场群功率波动概率密度分布函数研究

如何描述风电功率波动的概率密度分布特性一直是风电联网运行分析领域的难点。在利用概率密度函数法分析风电功率波动特性的基础上,首先验证了采用多种单一分布函数模型拟合风电波动概率密度分布特性的效果较差,并根据列维定理揭示了风电场群出力波动概率密度分布特性呈现多种分布的规律;在此基础上提出采用高斯混合模型替代单一分布函数模型来拟合风电波动概率密度分布特性的方法。仿真结果表明,高斯混合模型具有良好的拟合效果,适用于描述大型风电场群出力波动的概率密度分布特性。

抑制风电功率波动的电池储能系统自适应控制策略设计

为了增加电池储能系统针对大规模风电并网对电网系统的友好性,降低风电功率波动对电网的不利影响,本文提出以电池荷电状态和风电功率为反馈量,改变平抑时间常数和电池储能系统充放电目标功率为目标的平抑风电功率波动的自适应控制策略。经仿真验证,上述策略能有效避免电池的荷电状态大幅波动,延长电池使用寿命,从而减小电池储能系统的安装容量,最大限度地发挥电池储能系统的作用。