事件触发改进一致性算法的孤岛运行多逆变器微电网系统分布式二次调频方法

一致性算法常用于孤岛运行多逆变器并联微电网系统分布式二次调频控制,对逆变器之间通信的实时性要求很高。对此,该文提出基于频率补偿信号的改进一致性算法,基于频率误差越限建立事件触发机制,维持逆变器之间已有的下垂关系不变,实现孤岛运行多逆变器微电网系统二次调频。同时,基于该事件触发机制和李雅普诺夫函数,获得最短触发时间下界,完全避免了在短时间内无限次事件触发现象的发生。最后,采用MATLAB/Simulink针对包含4台逆变器并联运行的孤岛微电网系统算例进行仿真,结果表明,提出的方法相比文献采用的基本一致性算法通信量减少99%以上,最短触发时间间隔延长至数十ms量级;同时,由于该文方法不使用功率微分信号,微电网系统的动态性能更好。

虚拟同步机孤岛并联系统暂态同步稳定性分析

针对虚拟同步机孤岛并联系统暂态失稳机理不明且传统等面积法则定量计算保守性强的问题,提出了一种考虑阻尼缩放的改进等面积法则。该方法运用等面积法则,将阻尼项抵消的不平衡功率缩放为对功角可积项,可定量计算虚拟同步机控制参数对并联供电系统极限切除角和极限切除时间的影响。研究结果表明,虚拟同步机的虚拟阻尼对暂态稳定性影响较大。虚拟阻尼与极限切除角和极限切除时间呈正相关;虚拟惯量与极限切除角呈负相关,与极限切除时间呈正相关,在系统容量充足的情况下应优先考虑提升虚拟阻尼。另外,初步探索了计及虚拟同步发电机过流保护的多机并联系统暂态同步稳定性研究思路,并分析了所提方法在多机系统中的适用性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了理论分析和所提方法的正确性。

考虑碳排放的孤岛综合能源系统多目标规划优化

针对孤岛依赖传统化石能源供能引起的污染及碳排放高的问题,提出了一种考虑碳排放的孤岛综合能源系统多目标规划优化方法。在构建设备模型的基础上,考虑气候参数波动对可再生能源出力的影响,逐时模拟系统全年运行情况,以系统的生命周期成本及生命周期二氧化碳排放为优化目标,结合非支配排序遗传算法Ⅱ构建了孤岛综合能源系统多目标规划优化模型,采用加权平均算子对优化结果决策;以烟台某孤岛为例,分析了以典型日和全年逐时数据作为模型输入对规划结果的影响,探究了可再生能源设备投资变化和天然气价格以及风光装机和蓄电池容量对优化目标的影响,获得了不同目标权重下各设备的最优容量。结果表明,配置可再生能源及蓄电池可使生命周期二氧化碳排放降低26.95%~55.96%,但当生命周期二氧化碳排放权重由0.6增至1.0时,主要依赖增加蓄电池装机容量降低碳排放,生命周期成本增加210.13%,而生命周期二氧化碳排放仅降低8.59%。该孤岛综合能源系统规划方法为决策者在孤岛规划综合能源系统时权衡低碳成本和能源供应经济性提供了参考。

MMC-HVDC孤岛供电系统协调调频控制策略

柔性直流电网(MMC-HVDC)孤岛供电系统呈现低惯性、弱阻尼特性,易受到扰动影响,频率和电压稳定问题突出。为了提高MMC-HVDC向孤岛供电的能力,改善系统安全稳定性,进一步提升孤岛供电系统的频率稳定性,充分挖掘孤岛内双馈风电机组的频率调节能力,采用风电机组超速减载实现其功率备用,提出了风电机组与MMC协调调频控制策略,综合考虑风电机组弃风量与频率调控需求,在充分利用风电机组备用功率的同时减轻MMC调频压力,通过仿真验证了所提协调调频策略的有效性。

孤岛系统的低频减载方案研究

对某一实际系统形成孤岛后的频率、电压动态和低频减载方案进行了时域仿真研究。研究了低频减载方案的设计,分析了传统的低频减载方案和两种新的半适应与自适应低频减载方案。利用PSS/E建立了该实际系统模型及上述各种低频减载模型。仿真研究了有功功率缺额扰动时的频率、电压动态特性和各种减载方案的性能,分析了影响各方案性能的主要因素,提出了改进策略。仿真研究表明该系统成为孤岛后维持频率和电压稳定的能力很低,设计良好的低频减载方案,以及在低频减载方案考虑电压的影响对系统安全稳定运行有重要意义。

云广直流孤岛动态稳定问题的广域电力系统稳定器解决方案

直流系统送端采用孤岛运行方式,可减少直流系统故障对主网的影响,提高电网安全稳定水平,增加输电通道外送能力。云广直流孤岛系统由于小湾、金安桥电厂远离楚雄换流站,存在动态稳定问题。现有电力系统稳定器(PSS)可有效提高小湾机组对金安桥机组相对振荡模式的阻尼,但对孤岛系统的过电压控制产生了不利影响。文中从PSS的原理上对原因进行了分析,并提出了采用广域信号的PSS解决方案。基于机组转速差的广域PSS在改善孤岛系统动态稳定性的同时,消除了对过电压控制的不利影响,在云广直流孤岛系统中具有良好的实施可行性。仿真结果验证了广域PSS的有效性。

云广直流孤岛判别系统的原理及接口

云广直流孤岛判别系统是云广直流稳控系统、极控系统正确进行自动控制的前提。分析显示,通过合理简化后,孤岛自动判别只涉及对楚雄换流站第2、3串,和平变电站第3、6串,小湾变电站第3串开关开、断状态的电气逻辑判断。基于所作的合理的简化并对个别特殊运行方式加以限制,推导出孤岛判别方案的逻辑关系主判据,并说明了孤岛判别系统和极控、稳控系统的接口方式。

基于EMD分解的孤岛型综合能源系统混合储能规划

孤岛型综合能源系统作为依靠内部能源满足用户需求的系统,可以通过储能技术保障其连续运行。提出了一种基于经验模态分解(EMD)的超级电容器-蓄电池-压缩空气储能的混合储能系统配置方法,采用EMD对通过主动储能策略得到的混合储能系统功率进行处理,并重构经EMD分解得到的模态分量,确定储能功率分配并完成功率、容量规划,以混合储能全寿命周期成本为优化目标,确定混合储能系统的最佳优化方案。最后,通过具体算例验证了该规划方法的有效性与经济性。研究结果可为孤岛型综合能源系统规划运行提供一定技术参考。

孤岛生态演化模拟系统的并行化设计与实现

模拟特定的生态系统在自然状态下的演变过程,并对其在固定时间段后的发展进行预测是计算机应用技术中研究的热点。当前模拟孤岛生态系统演化的难点是计算量极大,需耗费大量的时间和资源。通过使用细胞自动机原理为孤岛生态系统演化建立了数学模型,运用OpenMPI并行编程设计和实现了模拟系统的并行化。将孤岛生态系统演化模拟系统的并行和串行方法的实验结果进行对比,发现并行设计可显著地提高资源利用率并降低计算时间。

接入新能源孤岛系统的双极柔性直流系统盈余功率耗散策略

大容量新能源电能采用孤岛方式通过双极柔性直流系统送出具有广阔的应用前景。文中对存在的非故障极过负荷和直流过电压情况下的功率盈余特性进行了分析,提出了分组交流耗能电阻方案,分别设计了送端换流器故障和直流过压下的功率盈余控制策略,通过分组交流耗能电阻的精确投切避免功率盈余引起双极柔性直流系统停运。通过四端柔性直流电网实时数字仿真器(RTDS)和EMTDC仿真系统,对提出的2种功率盈余控制策略进行验证。仿真结果表明,所提策略能够实现功率盈余工况下的故障穿越,避免故障范围扩大。

基于滑模观测器的孤岛风柴混合电力系统SVC滑模补偿控制器设计

针对独立风柴混合电力系统中风能和无功负荷变化所引起的电压波动问题,提出了利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)稳定电压的控制策略。实际SVC存在模型参数不确定及状态变量不完全可测的问题,故利用滑模控制算法,设计基于鲁棒观测器的SVC附加滑模电压控制器。为此,首先建立孤岛情况下包含SVC的风柴混合电力系统的数学模型;然后选择适当的比例切换面和趋近律到达条件,并基于观测器估计值来构造SVC鲁棒电压控制器;最后基于Matlab仿真平台搭建算例模型,对所设计SVC滑模电压控制器的鲁棒性进行验证。仿真结果表明,所设计的SVC滑模电压控制器与传统的SVC控制策略相比,可有效抑制电压波动。

直流孤岛系统调速器稳定问题的频域分析与控制方法

中国直流输电快速发展过程中,孤岛运行方式成为多个直流工程中共同遇到的难题。锦苏直流送端孤岛试验中发现了频率异常波动现象,暴露出直流孤岛运行中存在调速器稳定问题。针对此问题,建立直流孤岛系统调速器稳定分析模型,通过频域分析研究了影响调速器稳定性的因素,在此基础上提出一种基于频域灵敏度分析的调速器和直流频率控制器解耦设计方法。采用该方法剖析了锦苏直流孤岛试验中频率异常波动现象的机制,重新设计了调速器和直流频率控制器,现场试验结果验证了所提分析和设计方法的有效性。

双馈风机联合储能系统的孤岛供电控制策略

提出在传统双馈风机背靠背变换器直流侧加上储能单元,并通过改变负载侧变换器容量扩展储能单元平抑功率波动的能力,设计了一种可孤岛运行的双馈风机系统。该系统转子侧变换器采用功率解耦控制策略,实现最大功率跟踪。负载侧变换器采用恒压恒频控制策略,实现孤岛系统的恒压恒频。切换并网模式时采用频率扰动相角同步控制策略,实现孤岛系统与电网相角快速同步。搭建Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明,该控制策略能够实现风机孤岛系统的稳定运行和并网切换时相角的快速同步。

孤岛稳控系统的应用

作者从工程应用出发,对孤岛稳控系统从实时数据采集系统和稳控动态分析控制系统方面作了简要的介绍,简述了电气孤岛稳控系统在石化企业电网处于孤岛运行时,作为全厂电力系统可靠运行的最后一道防线的可行性。

HSE管理模式在孤岛作业系统中的应用

介绍了HSE管理体系在孤岛油田 9- 712井检拔绕丝填砂注灰作业中的应用情况 ,探讨了在小修作业现场实施HSE模式管理的措施。由于HSE管理的成功运用 ,该井达到了零误工时、无井下作业及设备事故及没有工伤事故的目标 ,作业一次成功 ,施工工序全优率 10 0 %。

频率死区对水电孤岛运行系统动态响应的影响

水轮发电机组的动态调节稳定性对电力系统至关重要。频率死区作为水力发电系统中重要的非线性环节,其对系统频率稳定性的影响机制值得深究。研究了频率死区对水电孤岛运行系统稳定性及其动态响应的影响。建立了含有频率死区的单机带负荷水轮机调节系统模型,应用描述函数法和时域数值模拟相结合的方法对该非线性系统的动态特性进行了分析。结论显示频率死区虽然不会减小系统稳定域,却显著影响了稳定、失稳、近似临界稳定各运行状态下水轮发电机组的动态响应规律。

风险评估下的光伏高渗透率孤岛系统备用策略

大规模接入光伏等新能源由于其波动性和不确定性,会从源端严重影响孤岛多能互补发电系统的供电可靠性,并使得系统面临一定风险。因此,合理的系统备用配置是新能源高渗透率下的孤岛电力系统避免较大的风险损失的关键。提出了一种两阶段的新能源高渗透率孤岛系统备用优化策略,第一阶段主要优化孤岛系统的小时级发电计划,在第二阶段中,建立了基于条件风险价值(CVaR)的分钟级系统备用优化模型,完成分钟级系统备用容量优化,再运用离散化的方法计算得到系统备用CVaR值,最后利用Cplex高效快速求解该模型。仿真结果表明,所提出的备用优化策略能够均衡备用变化风险和供电可靠性。

双馈风电场孤岛经模块化多电平换流器直流输电并网系统小信号稳定性分析与振荡抑制方法

风电场孤岛经模块化多电平换流器直流输电(MMC-HVDC)系统并网已成为规模化风电外送及消纳的重要手段之一。孤岛风电场出力受风速影响存在多变的功率运行点,导致其经内部动态特性复杂的MMC并网时,很有可能在某些功率运行点处出现振荡失稳现象。本文首先建立双馈风电场孤岛经MMC-HVDC并网系统的详细小信号模型,并通过详细电磁暂态仿真分析证明了模型的正确性。然后通过特征根法研究风电场出力变化时并网系统的小信号稳定性,并基于参与因子法揭示导致系统失稳的主导模式及关键参数,指出环流抑制控制器(CCSC)参数对并网系统稳定性影响很大,若CCSC参数不合理,随着风电场输出功率增加,并网系统容易出现振荡失稳现象。最后综合考虑CCSC独立控制环节的动态特性及整个并网系统的小信号约束,提出一种可以有效抑制双馈风电场孤岛经MMC-HVDC并网系统小信号失稳现象的方法。

新能源集群经柔直送出孤岛系统电压优化控制策略

目前新能源集群电压分层控制研究主要针对接入交流电网的情况,由于孤岛系统的电压控制与交流大电网解耦,其优化控制的目标、对象和方式均与传统电网存在较大差异,故需要结合其特性,制定新的电压控制策略。本文对孤岛方式下新能源集群无功电压控制原理进行论述,设计了送出孤岛系统区域两级电压控制框架,提出了考虑换流站PQ运行区间约束的电压优化策略,在优化目标中综合考虑网损及换流站无功裕度。基于张北柔直示范工程未来规划拓扑的仿真算例表明,该策略可以在保持换流站母线电压在安全运行范围内的前提下,实现电网运行的安全性和经济性的协调。

MMC-HVDC孤岛供电系统直流故障穿越协调控制策略

针对基于架空线输电的MMC-HVDC孤岛供电系统直流线路故障率较高的问题,配置直流断路器隔离故障是有效的解决方案之一。综合考虑了双极换流站灵活的运行方式、直流断路器的故障清除能力和双馈风机的快速响应能力,提出一种适用于MMC-HVDC孤岛供电系统的直流故障穿越协调控制策略,实现了自平衡和非自平衡工况下的功率协调。自平衡工况下,通过合理切换双极MMC的控制方式,可在维持交流电压稳定的同时提高非故障极MMC输出功率,使其自主平衡孤岛系统功率缺额;非自平衡工况下,设计了风电场精确提升其输出功率的控制策略,通过换流站与风电场间的协调配合维持孤岛系统的功率平衡。最后,基于Matlab/Simulink仿真模型验证了所提策略的有效性。