基于分频器理论的新能源电网暂态频率稳定分析方法

在分析输配电线路频率相关参数时,将频率固定为额定值的时域仿真法是电力系统暂态频率稳定分析的常用方法。然而,随着新能源比例不断提升,电网各节点频率时空分布差异更为显著,已有传统数值微分频率分析方法难以保证分析精度。因此,文中提出一种基于分频器理论的新型电力系统暂态频率分析方法。与传统频率分析方法相比,该方法所得节点频率可随节点间电气距离变化而改变,在暂态过程中可更准确地刻画瞬态条件,实现各节点实时频率准确获取。通过建立简单含风电的三端系统,分析了基于分频器理论的实现方式,通过仿真验证了所提方法的正确性和优越性,可为新型电力系统频率稳定分析和控制设计提供新的思路和参考方案。

新能源电网电压波动下同步调相机失磁运行能力研究

同步调相机(SC)较强的无功支撑能力可有效提升新能源电网的电压稳定性,但实际运行中励磁系统故障引起的调相机失磁可能导致其转子失步,影响电网安全运行。为了研究新能源电网不同电压下同步调相机失磁后保持同步运行的能力,建立了300Mvar调相机的时步有限元模型,研究了励磁绕组开路和短路故障下同步调相机的失磁运行特性,对比分析了励磁绕组不同失磁故障下同步调相机各电气量的差异;在此基础上,研究了新能源电网不同电压下同步调相机失磁运行特性,揭示了同步调相机失磁运行能力随初始无功功率的变化规律。结果表明,随着同步调相机初始无功功率的增加,其失磁后保持同步运行所需的系统电压会逐渐增加。

基于联合时序场景和改进TCN的高比例新能源电网负荷预测

为充分挖掘新型电力系统建设过程中高比例新能源并网对负荷预测的影响,以风光负荷数据为研究对象,提出一种基于联合时序场景和改进型时间卷积网络的短期负荷预测方法。首先,基于3σ准则对风光负荷历史数据进行分析,剔除异常数据,然后应用联合时序场景刻画负荷需求与风光出力的相关性,分类出不同负荷预测场景。接着,利用随机森林算法进行负荷预测特征量提取,构建随机森林时间卷积网络(RF-TCN)预测模型,并采用Bootstrap算法对预测结果进行修正。最后,以甘肃省2022年数据为例进行仿真,并设置4种对比算例。仿真结果证明了所提方法的有效性,以期在新型电力系统建设过程中发挥积极作用。

基于长短期记忆网络的新能源电网电量分时计度方法

针对新能源接入电量不稳定,电量分时计度的负荷曲线优化效果较差的问题,设计一种基于长短期记忆网络的新能源电网电量分时计度方法。设计新能源电网的短期电力负荷预测模型,实施短期电力负荷预测。结合接入新能源的特征与用户需求,利用模糊隶属度函数计算新能源接入下负荷曲线上的谷时段隶属度、峰时段隶属度,通过聚类分析的方式归类峰谷时段。基于长短期记忆网络探索新能源电网电量分时计度中的目标函数、约束条件,构建新能源电网电量分时计度模型,实现新能源电网的电量分时计度。在某地区新能源电网测试设计方法的性能,测试结果表明,该方法在较大需求价格弹性、较小单时段响应系数下能够实现更好的负荷曲线优化效果。

新能源电网接入中的土建工程问题探讨

文章首先分析了新能源电网在土建工程方面的现状及面临的主要挑战,包括地理环境的影响、工程设计的复杂性、材料选择与成本控制问题,以及工期与质量带来的双重压力等。针对这些问题,文章提出了一系列解决策略,如地理环境适应性设计、创新材料应用、工程项目管理优化和先进技术的应用。文章进一步探讨了这些策略的理论依据和实践意义,强调其在新能源电网土建工程中的应用价值和对未来发展的作用。文章旨在为新能源电网土建工程的优化提供理论和实践指导,以期促进新能源电网的高效、可靠接入。

基于区间证据理论的新能源电网继电保护整定计算方法

新能源电网的快速发展对继电保护整定计算提出了新挑战,亟需一种能够有效处理不确定性信息的整定方法。本文提出了一种基于区间证据理论的新能源电网继电保护整定计算(ISET-RP)新方法,该方法综合考虑了新能源出力波动、负荷预测误差等不确定性因素,通过区间证据建模、多源信息融合和动态整定优化等关键技术,实现了继电保护整定参数的自适应动态优化。仿真实验结果表明,与传统方法相比,ISET-RP方法在速动性和灵敏性方面具有明显优势,为新能源电网继电保护整定提供了一种高效可靠的新思路。

含抽水蓄能电站的可再生能源电网优化调度策略

由于可再生能源电网发电功率的不确定性十分突出,以功率平衡为首要任务的电网调度控制必须采取有针对性的应对措施。在电网储纳运行机制的基础上,建立含抽水蓄能电站的日前调度及实时调度的数学模型。将电网备用分为波动性备用(即调峰备用)和不确定性备用:平衡波动性功率的备用容量主要由常规电源承担,平衡预测误差的不确定性备用主要由抽水蓄能电站承担,2类电源分工互济实现电网功率平衡。提出一个风电上网功率稳定性评价指标,用于衡量不同调度策略补偿失衡功率的优劣。算例分析验证了所提调度策略是可行的。

新能源同步机与调相机在高比例新能源电网中应用的比较

针对高比例新能源电网的电压稳定问题和新能源脱网风险,新能源同步机(Motor Generator Pair,MGP)系统和调相机均能发挥重要作用。为对比二者的动态特性,本文介绍了MGP结构和控制策略,分析了MGP的无功调节原理和机械隔离作用。推导了调相机的动态调节特性及无功调节能力的影响参数。在PSCAD中分别搭建了MGP和调相机接入新能源并网系统的仿真模型,对比了不同故障情况下MGP和参数优化前、后调相机的动态特性,结果表明MGP和调相机都具备抑制电压跌落的能力,而MGP的机械隔离作用可以隔离故障对逆变器和新能源机组的大部分影响,防止新能源大量脱网。

基于功率平衡策略的可再生能源电网储能机制研究

以可再生能源为主力电源的电网是可再生能源电网,以失衡度界定可再生能源电网。概述功率平衡方法,其中储纳法平息可再生能源的不确定性最为有效。论文以储纳法为核心,提出可再生能源电网的储纳机制:电网的功率平衡由日前调度、实时调度及自动发电装置三个环节接续实现;源自预测误差的失衡功率由储能设施平衡;约束运行时,须调用常规电源弥补储能设施容量的不足。同时论述储能容量需求,可再生能源电网规模要与储能设施容量协调适应。最后通过四元单母线可再生能源简单系统的算例分析,对储纳机制进行了定性讨论与分析。

MGP系统参与新能源电网调频的实验研究

新能源并网易受电网扰动的影响而发生脱网,同时会导致电网惯性和频率调节能力降低,给电力系统的稳定性带来了严峻的挑战。同步电机对(Motor-Generator Pair,MGP)系统是一种有效的解决方案。本文建立了MGP系统数学模型,分析新能源通过MGP并网的功率传输特性和变流器控制原理。在此基础上,研究了MGP系统参与新能源电网调频的作用机理,并在容量为5kW的MGP实验平台进行了实验验证。实验结果表明,MGP系统在电网频率变化时可以向电力系统提供有效的有功功率支撑,有利于提高电网的稳定性。

负荷预测对新能源电网多目标优化调度的影响规律研究

当前负荷预测的主要目标是提高算法精度,无法实现不同预测精度对新能源电网调度影响的量化分析,因此研究了不同负荷预测精度对新能源电网成本和二氧化碳排放量的影响。首先,确立了包含火-水-光-风电机组新能源电网的多目标函数和约束条件。其次,探讨了粒子群算法在新能源电网调度中的优化思路。再次,利用灰色算法对负荷进行预测并给出了预测结果。最后,求解了粒子束优化调度时不同负荷预测精度下新能源电网运行成本和二氧化碳排放量的数值结果,并进行了拟合规律分析。结果表明负荷预测精度和新能源电网的成本和二氧化碳排放满足二次函数关系,可为新能源电网的规划和调度提供借鉴。

计及高比例新能源电网分区的输电线路功率双层优化模型

随着波动性极强的风光电大规模并网,高比例新能源电网中输电线路常常呈高传输功率峰谷差、低输电效率的状态,影响电力系统的安全稳定运行和新能源的大规模消纳。为此,提出分区分层优化输电线路功率的思想。首先,利用所提指标对电网进行分区,使区间联络线成为电网中待优化输电线路。在分区基础上建立区间-区内双层优化模型,上层模型用以确定传输功率峰谷差最小且输电效率最高的区间联络线期望功率,下层模型引入区内源荷运行约束,寻找最大程度实现联络线期望功率下系统运行成本最小的源荷协调调度计划。分别选用NSGA-Ⅲ-DE算法和NSGA-Ⅱ算法迭代求解上下层模型。最后,通过甘肃电网实例仿真,证明了所提模型的可行性和有效性。

可再生能源与热电联合响应的区域多能源电网集群运行优化模型

针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。

基于边缘计算的新能源电网云-边协同优化调度模型研究

针对新能源电网运行调度过程中调度数据量大、各能源设备运行工况复杂等影响因素使得电网调度难度增加的问题,文章建立了一种基于边缘计算的新能源电网云-边协同优化调度模型。首先,结合布置在新能源电网中的多种智能数据传感器,对新能源电网云-边协同调度框架进行分析研究,建立了基于多节点能源-信息交互的新能源电网云-边协同调度模型;然后,以云服务应用层、边缘计算层作为上、下两个优化调度层,建立以新能源电网运行调度成本最优和调度数据传输延时最小为目标的新能源电网双层优化调度模型,并采用多目标蚁群算法进行求解;最后,搭建相应的仿真模型进行仿真验证。仿真结果表明,文章建立的新能源电网多节点云-边协同调度模型可以有效提高调度优化计算效率,并且能够提升新能源电网调度的经济性。

MGP与储能联合参与新能源电网调频的研究

随着新能源电网中光伏等间歇性能源的提升,高比例新能源电网低惯量、稳定性差的缺点愈发明显。依据同步电动机-同步发电机对(synchronous motor-generator pair, MGP)可提供较大转动惯量、有利电网稳定的特性;同时考虑间歇性能源最大功率输出时不具备调频能力的特点,提出将储能系统引入到光伏经MGP并网系统中,使光伏参与电网调频的能力可以达到传统火电机组的效果。搭建了含火电机组、光伏发电、储能、MGP及负荷等元件的仿真模型,通过对仿真模型施加扰动来研究MGP与储能联合参与新能源电网的调频能力。结果表明,该方法可以有效地增强系统的频率支撑能力,有利于电网的稳定运行。

基于信息物理模型的可再生能源电网能量平衡控制

分布式电源从属于不同运营部门,相互之间缺乏有效的信息交换,难以进行集中控制。文章针对可再生能源电网中由于新能源占比较高,易出现出力波动或出力不足,难以保障供能可靠性等问题,提出一种基于信息物理融合的可再生能源电网分布式能量控制模型。首先,为进一步提高可再生能源电网能量平衡控制能力,建立了可再生能源电网信息物理模型;然后,考虑可再生能源波动性对系统的干扰,建立一种自适应滑模观测器对可再生能源电网的扰动进行估计;最后,提出一种基于可再生能源电网的分布式协同控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论验证了该控制器的收敛性。仿真结果表明,文章所提出的控制方法可以提高可再生能源电网的能源利用率,增强系统的鲁棒性。

考虑调峰调频需求的新能源电网储能优化配置

风电、光伏等新能源大规模接入电网带来电力电量不平衡问题。对此,本工作提出考虑新能源电网调峰调频需求的储能优化配置方法。首先,建立典型日多时间尺度运行模拟模型用于量化储能参与系统调峰和频率响应的贡献,即兼顾碳足迹约束的日前调峰和兼顾联络线偏差控制的日内调频。然后,建立储能配置-运行双层优化模型,上层配置模型以系统年运行成本与储能等值年投资成本总和最小为目标决策储能容量,下层运行模型通过两阶段时序模拟刻画不同典型日下的多时间尺度运行。该双层优化问题通过差分进化算法+Gurobi求解器的混合算法求解。最后,算例表明考虑储能参与双重应用场景的配置结果更为合理,系统运行总成本更低、碳排放更少。

高比例新能源电网中虚拟同步综合控制策略

新能源发电系统的虚拟同步运行控制是能源互联网稳定运行的一大关键技术,面临着很多挑战。围绕虚拟惯性控制技术展开相关研究,阐述了新能源的惯性控制方法,并对能源互联网中虚拟同步新能源系统的动态综合控制技术进行了分析。

采用同步电机对系统提升新能源电网低电压穿越能力的仿真与试验

由于新能源并网变流器耐流能力不足,在电网发生故障时容易出现大规模脱网,造成新能源电力系统低电压穿越(LVRT)能力下降,进而危及电力系统的稳定运行。提出一种新能源同步电机对(MGP)系统用于提升新能源发电系统LVRT能力。首先给出了MGP系统的数学模型和控制方法,然后从机械运动方程入手分析MGP系统的故障隔离机理,并对直流电压反馈控制在电压跌落过程中的调控机理进行了详细阐述。进一步以光伏(PV)发电系统为例,通过仿真分析了采用MGP系统对低电压穿越能力的提升及无功支撑作用。最后对所提并网方案的低电压穿越效果进行试验研究,验证了光伏逆变器采用直流电压反馈控制后MGP系统可以有效提高光伏低电压穿越能力。

基于量子遗传算法的特高压新能源电网动态无功优化

为解决当前大规模新能源入网后,交直流电网电压稳定裕度降低程度大以及特高压直流送端电网电压稳定控制能力欠缺严重的问题,开展特高压送端具备大量新能源电网动态无功配置策略研究,提出了基于量子遗传算法的动态无功优化策略。首先,进行交直流混合系统灵敏度分析,确定一种综合考虑稳态和暂态特性的动态无功配置评价指标;然后,建立基于该指标的特高压新能源电网动态无功模型,实现动态无功优化;最后,将该策略应用于实际电网,通过计算证明该策略具有实用性和有效性。