基于乡村微网联络线功率不平衡度的蓄热式电采暖日前优化调度方法

蓄热式电采暖通常在夜间谷电价时段运行,存在用电同时率高导致负荷突变的问题;风电往往在夜间大发,波动性和反调峰性显著。在上述双重因素作用下,夜间时段微网与外电网的联络线功率波动问题严峻。因此利用时段的重合性,提出了仅将夜间时段联络线累加不平衡功率作为优化指标。与日峰谷差指标相比,所提方法能减小联络线上的功率波动及其并网时对配电网的冲击。

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。

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。

弱互联大区电网联络线功率振荡研究

以华中华北两大电网特高压互联为大背景,研究大扰动(跳机、直流闭锁)下弱互联系统联络线有功功率波动峰值问题。结合实际振荡过程分析了联络线功率波动的特点。通过两机系统模型对联络线功率波动最大值进行了理论推导,分析了影响联络线功率波动峰值的相关因素。指出波动峰值与联络线两侧系统电磁功率突变量的差值成正比,与故障侧系统和对侧系统转动惯量的比值成反比。由于系统电磁功率突变量的差值与故障位置紧密相关,实际系统中故障地点距离联络线落点越近转移比越小。采用华中华北联网系统作为算例对相关结论进行了验证。

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。

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。

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。

基于需求侧响应的数据中心联络线功率控制方法

新能源接入为解决数据中心高耗能和运行费用问题提供了有效方案。但与传统供电模式相比,新能源具有间歇性、随机性,当此类能源出力接入数据中心园区后,不仅影响数据中心各类设备的正常运行、园区供电可靠性,同时也对主网运行的稳定性造成不利的冲击。通过分析数据中心组成结构特征,及各类用户请求任务特性发现,数据中心服务器集群负荷具有可调控性,并配合园区冗余不间断电源(uninterruptible power system,UPS)储能系统,提出一种新的数据中心联络线功率控制方法,建立基于任务延时机制的服务器集群负荷模型,建立服务器集群可控负荷需求侧响应模型和UPS需求侧响应模型,基于模型提出数据中心园区联络线功率控制方法,在保证用户服务质量和供电可靠性的前提下,通过动态调整服务器集群负荷和UPS蓄电池组的荷电状态有效平抑数据中心园区联络线功率波动。最后通过实验验证了所提方法的有效性,并分析各参数对功率波动平抑效果的影响。

电网联络线功率与频率偏差的控制及考核分析

阐述基于CPS标准的南方电网联络线功率与频率偏差的控制模式和考核办法,分析目前南方电网CPS考核情况和存在的问题,并从AGC的管理、控制策略、运用方法以及调度员调节等方面提出一系列有利于提高南方电网的CPS考核水平和频率质量的建议.

1000 kV长治-南阳-荆门特高压联络线功率控制分析

对1000kV长治-南阳-荆门特高压联络线运行期间的功率控制情况进行了分析,针对采取水电厂定联络线功率的AGC控制模式时特高压功率控制存在的问题进行了研究,并提出了改进措施,最后对网、省(市)调AGC协调控制进行了初步探讨。

电力系统主导特征值对于联络线功率的灵敏度分析

提出了电力系统主导特征值对于联络线(或主要线路)功率灵敏度的定义和计算方法,从而为联络线的综合优化控制提供了分析和计算手段。

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_(dc)/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。

考虑频率与区间联络线功率安全约束的两区互联电力系统机组组合

随着电源结构与电网形态的转变,互联电力系统频率时空分布特征日益显著,区域频率差异与区间联络线功率振荡增大,基于统一频率假设的频率安全约束机组组合方法不再适用。针对考虑频率时空分布特征的两区互联电力系统安全约束机组组合,推导区域频率与区间联络线功率闭式解,并基于闭式解的两项划分,推得区域频率最低点、最大变化率、准稳态值以及区间联络线功率振荡峰值、准稳态值等一系列解析安全量化指标。基于所得指标,构建考虑区域频率与区间联络线功率安全约束的机组组合模型。并根据调度模式与指标特点,提出兼顾区域能力保障与区间能力协调的两级两阶段迭代求解算法。结果表明,所得指标可准确描述两区互联电力系统的安全特征,所提模型和算法可有效保障两区互联电力系统机组组合方案的运行安全。

基于蓄热热泵群灵活控制的电热微网联络线功率平滑策略

为有效平抑电热微网的联络线功率波动,提出一种基于蓄热热泵群灵活控制的联络线功率平滑策略。通过变参数指数平滑确定功率控制目标,分析平滑参数对波动功率的影响;考虑热泵蓄热水箱的储能潜力,将波动功率平抑任务分配至蓄电池与蓄热热泵群;通过控制热泵群负荷动态调整,吸收联络线波动功率。该策略在保证用户差异化用能需求的前提下,通过模拟退火算法优化各热泵启停频率趋于一致,且不增加平均启停次数。利用热泵群的功率调节能力优化蓄电池出力曲线,减少蓄电池充放电次数转换以降低运行成本。算例结果表明该策略能有效平抑微网联络线波动功率。最后分析了策略中优化算法的有效性和在不同新能源波动条件下策略的可靠性。

基于复合储能系统的微网联络线功率优化

风电资源具有波动性、随机性,直接接入电力系统会对电力系统的安全稳定运行造成影响,因此提出一种基于超级电容器、蓄电池和压缩空气储能组成的复合储能系统。超级电容器和蓄电池组成平抑短时间尺度功率波动的储能系统;压缩空气储能组成长时间尺度下削峰填谷的储能系统,根据上下限功率约束控制联络线功率。建立考虑寿命损耗的复合储能系统成本模型。仿真结果验证了所提复合储能系统的有效性,且相比于其他储能方案,其具有更好的经济性。

互联电网联络线功率偏差的T2考核标准

联络线功率偏差是互联电网控制运行的重要指标之一,T1和T2标准对联络线功率偏差的控制效果进行考核与责任分配,其合理性将对联络线功率控制的有效性产生重要影响。当前的T2标准简单沿用了CPS2标准,并不适合对联络线功率偏差进行考核。因此从互联电网的联络线功率控制目标出发,以CPS(control performance standard)标准的理论为框架,采用与CPS标准一致的若干假设,推导了互联电网的T2考核标准,其本质是一套ACE(area control error)考核带宽。其次,将提出的T2标准与CPS2标准进行了对比,对比了不同控制目标对控制区的要求。最后通过实际电网数据的算例分析,表明了采用所提出的T2标准,比直接沿用CPS2标准作为T2标准具有更好的考核效果,从而验证了其有效性。

一种源-荷-储协同的电热微网联络线功率平滑策略

针对高渗透率电热微网联络线功率峰谷差和短时波动较大的问题,提出了一种源(燃气轮机)-荷(热泵群)-储(液态热储能和超级电容)协同平滑策略。利用各调控设备的类电池特征,建立描述各功率平抑设备运行状态的状态参数集(SOE)。分析燃气轮机电热耦合特征,引入燃气轮机参与功率平抑的发电调节系数和调控系数。提出热泵起停时间标识和最少热泵起停算法控制热泵开关状态。最后,实时追踪各设备的功率平抑潜力,动态调整联络线功率平滑目标,并通过模糊控制和复合滤波方法分配功率平抑任务,实现燃气轮机、热泵群和超级电容协同平抑功率波动中的低、中、高频部分。案例仿真证明了所提策略具有良好的功率平抑效果,同时具有经济性优势。

适用于含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略

基于下垂机制的含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略的控制层级较多,层级间时间尺度相差较大,导致其暂态响应较差,应对本地负荷波动或下垂系数调整等扰动的能力不强。针对以上问题,提出了一种新型的含多并联逆变器微电网联络线功率分层控制策略。一层分散控制采用电压滤波跟踪误差的方法对系统公共耦合点(Point of Common Connection,PCC)电压进行快速精确的控制。二层系统级集中控制通过直接调节PCC电压幅值和相位,实现微电网与主网之间或互联微电网间特定的功率交换,而其内部各逆变器则按照功率分配系数精确分配有功和无功功率。离线仿真和实时硬件在环实验验证了所提控制策略的有效性和优越性。

大电网交流联络线功率协调控制考核方法

针对省级电网在考核周期首末时段的大幅调整行为与跨区特高压交流联络线控制要求不能协调的现象,提出了一种协调性更好的省间联络线控制考核方法。首先分析得出了当前华中区域省间联络线控制与跨区特高压交流联络线控制不协调的原因:一是目前省间联络线控制采用的CPS2标准的考核周期为15min,对特高压联络控制采用的1min考核周期内的功率波动难以形成有效约束;二是CPS2标准与T1标准的区域控制偏差(area control error,ACE)可行域不能协调统一。其次,为抑制省级电网在考核周期首末段的大幅调整行为,提出将CPS2考核指标替换为各省15min内每分钟ACE均值绝对值的均值。最后,对新办法的实施效果分析发现:每个考核周期15 min首、末2 min内特高压考核点所占比例由27.54%降为26.95%,接近26.67%的平均分布概率;跨区交流联络线考核点数由1660减少为1040个;跨区交流联络线波动幅度平均每月>300 MW的波动时长占比由3.219%降为2.506%;省级电网在考核周期内的ACE曲线形态更为平坦;省网每分钟ACE均值降低。该考核办法有效抑制了省网在考核周期首末段大幅调整的行为,省间联络线控制与跨区交流联络线控制的协调性更好。

考虑多时段耦合特性的联络线功率可行域确定方法

为了解决现有方法未计及多时段耦合特性、无法准确刻画联络线功率可行域的不足,提出一种考虑多时段耦合特性的联络线功率可行域确定新方法。所提方法可考虑火电机组多时段爬坡耦合约束,基于时段聚类思想,将多时段联络线功率可行域解耦降维表征,缓解了现有方法在高维联络线功率可行域刻画中的计算量爆炸问题,从而有效刻画联络线功率可行域。同时,为推动电力资源的广域优化配置,研究分析了以火电机组深度调峰为代表的弹性资源对多时段联络线功率可行域的影响。以IEEE 30—IEEE RTS96节点联合算例的仿真分析验证了所提方法的有效性和准确性。