基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统

随着新能源比例的不断提高,电力电子设备的毫秒级暂态控制与电网的秒级动态特征耦合程度不断加深,而当前的仿真系统在规模和速度方面无法适应复杂大规模电网的分析需求。为此,提出基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统。基于控制模型和联结阻抗对大规模变流器设备进行聚合等效,在保证精度的前提下简化多变流器的仿真规模;对电网结构进行分区简化,便于并行计算以及降低运算复杂度;电网的仿真运算通过GPU并行计算完成,提高仿真系统的运行速度;通过聚合等效、分区简化和并行计算的相互结合,在保证仿真精度的前提下实现了高比例新能源电网的快速仿真,准确快速对高比例新能源电网的运行特性进行分析。最后通过运行实例验证了所提仿真系统具有较好的精度和运行效率。

基于等效聚合的大型互联电网风电接纳能力

在提供清洁能源在全球范围大规模开发、利用的基础平台的同时,全球能源互联网显著增加了系统风电接纳能力分析的计算量与难度。为此提出了一种等效聚合方法,对电网、常规机组以及风电场出力模型进行等效聚合,实现了对大型互联电网在不同运行方式下的逐时段运行快速生产模拟。基于此,在考虑多种风电接纳影响因素的基础上,建立了符合我国现阶段电力国情的中长期风电接纳能力评估模型。回算校验我国东北互联电网2015年实际运行数据,证明了本文所提的基于等效聚合的风电接纳能力评估模型的有效性。最后,提出了促进大型互联电网风电充分接纳的有效措施。本文研究工作对全球能源互联背景下,含大规模清洁能源并网的大型互联系统中长期规划、调度运行模式有着重要的指导意义。

模块化多电平换流器的桥臂聚合模型

模块化多电平换流器(MMC)在新能源并网、岛屿供电等方面具有独特的优势,得到了越来越广泛的应用.由于MMC子模块数众多,导致其电磁暂态仿真计算量大、耗时多,增加了MMC设计和优化的难度,更不利于含MMC电力系统的电磁稳定性仿真分析,因此需要建立准确高效的仿真模型以便于对系统不同的运行方式和工况进行分析.依据MMC子模块工作模态,分析了MMC桥臂的工作模式,建立了一种可适用于系统级分析的桥臂聚合模型,推导了其参数的计算方法.最后在PSCAD/EMTDC中搭建了一个49电平MMC详细电磁暂态模型及其等效聚合模型,对比了两种模型在VSC-HVDC的启动、运行、故障时的动态过程.结果表明,所提出的MMC聚合模型可以精确模拟各种工况下MMC的系统级行为.

一种风电场经柔性直流输电并网控制方法改进探讨

基于PSCAD仿真工具对通过柔性直流输电进行大型风电并网的问题进行了研究。建立了采用永磁同步电机的风电场等效聚合模型,分析了柔性直流输电的结构及控制改进方法,研究了在交流大电网互联和大型风电并网两种情况下的柔性直流输电系统响应。当风电场接入柔性直流输电系统时,输电系统对风电场产生一定的影响,使得风电场的输出波动通过电流内环的电压补偿项经过二次反馈给风电场,从而导致输出有功功率和无功功率的波动。为了解决风电场并网输出波动的问题,对柔性直流输电控制方案进行了改进。仿真结果显示在保持了系统优异故障穿越能力的同时,该改进方案能够有效地减小风电场的输出波动,增强了系统的稳定性。

考虑阴影遮挡的分段化光伏阵列等效聚合模型

屋顶光伏作为未来楼宇建筑领域可再生能源的潜在接入方式,其小型化、分布式特点对光伏阵列等效建模提出了更高的要求。为进一步提升光伏阵列等效模型的精确度,通过对光伏电池的典型工程模型建模及串联结构下光伏组串的工作原理分析,计算其输出电压及电流在阴影遮挡条件下的分段函数表达式,并最终建立了基于分段化的光伏阵列等效聚合模型。该模型能有效应用在光伏阵列阴影遮挡的光照条件,在保证精确度的同时减少了计算时间,其有效性在Plecs仿真平台上得到了验证。