基于引入虚拟负荷的发电机暂态稳定预测

提出了基于引入虚拟负荷的发电机暂态稳定预测方法,当系统受到扰动时,将系统降阶化简成仅仅含有发电机机端相量测量单元(PMU)测点的系统,在每个保留节点引入简化的虚拟负荷模型,来反映系统降阶过程中除保留节点外其他各个元件模型参数改变和网络拓扑变化对降阶后网络的影响,并利用毫秒级PMU量测来对各个虚拟负荷模型的参数进行辨识修正,然后再与相应的发电机方程联合,实现系统受扰轨迹预测。通过6机25节点和10机39节点系统对该算法的验证,表明了该算法的有效性。

XQ06-Ⅱ电能计量虚拟负荷发生器开发与应用研究

介绍电能计量装置虚拟负荷发生器的原理、用途、使用方法、应用效果。

面向智能全景电网的虚拟负荷概念及其应用

伴随着大数据、人工智能及能源互联网等战略新兴产业的发展,具有全息状态感知、全态量化评估、全程精准控制、全域智能交互功能的智能全景电网是电力系统发展新形态。充分发挥新型信息产业技术优势,建立多元、异构、灵活、智能的负荷管理系统,是实现智能电网安全经济运行和精准控制的关键。然而,传统的电网负荷管理模式大多强调电网与用户之间的互动,较少涉及电网负荷自身的多级分层聚合和虚拟等效测辨体系。在智能全景电网理论框架基础上,提出了构建虚拟负荷(virtual load,VL)的设想。首先详细阐述虚拟负荷的基本概念、核心内涵及建设目标。在此基础上,以信息驱动的虚拟负荷分层聚合、等效测辨与协同管理为核心主线,系统部署了虚拟负荷管理系统(virtualload management system,VLMS)的理论体系和关键技术。最后,从工程实用化角度进一步给出虚拟负荷的实施路线,为实现智能全景电网的安全稳定运行和电能高效利用提供有力支撑。

负荷虚拟同步机惯性与阻尼自适应控制策略

虚拟同步机(VSM)技术通过模拟传统同步机转子惯性和系统阻尼,对电网提供惯性支撑。然而,阻尼与惯性的引入使得变换器的动态响应速度变慢,当变换器对输出功率进行主动调节时,无法快速、平稳地到达给定值。针对这一问题,提出一种惯性与阻尼自适应调节的负荷侧VSM优化控制策略。该控制策略通过在功率调节不同阶段,自主调节VSM的惯性J和阻尼D,实现对输出功率的优化控制。为了验证该控制策略的有效性,建立了VSM的MATLAB/Simulink模型,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与传统控制方法相比,基于该控制策略的同步机有功功率调节速度更快,调节过程中的波动和超调更小,具备更好的动态调节性能。

负荷虚拟同步机的宽频带dq阻抗建模及弱电网下与传统PWM整流器的稳定性对比分析

负荷虚拟同步机(load-side virtual synchronous machine,LVSM)引入转动惯量J和下垂系数Dp,为电网提供惯性和阻尼,但其在弱电网下的稳定性有待探究。考虑控制延时及采样滤波器,建立LVSM的宽频带dq阻抗模型,对比分析LVSM和传统电压型PWM整流器(voltagesource rectifier,VSR)的dq阻抗特性。LVSM的Zdd在10Hz内呈负阻性,比VSR的负阻范围窄,在10Hz以上基本呈感性。其次,基于广义奈奎斯特判据,比较研究发现它们在弱电网下都会诱发振荡:LVSM的振荡范围(40~60Hz)比VSR的振荡范围(7~200Hz)窄。且直流电压PI控制器是决定它们稳定性的关键。对LVSM而言,比例越大,积分越小,系统越稳定,且减小J和Dp可增强系统稳定性。对VSR而言,比例和积分越小,系统越稳定,且去除电压前馈可增强系统稳定性;最后,通过仿真和实验验证该文分析的正确性。

基于生成虚拟净负荷的多能源电力系统日前优化调度

为实现对含风光水火蓄的多能源电力系统中可再生能源的尽限利用,该文提出一种基于生成虚拟净负荷的多能源电力系统日前优化调度方法。首先,利用改进的生成式对抗网络分别对风电和光伏输出功率的时间序列进行建模。然后,定义虚拟净负荷,并计算出目标电力系统的虚拟净负荷。其次,综合考虑多能源电力系统的运行特性和灵活性,构建以可再生能源消纳最大化为目标的基于虚拟净负荷的优化调度模型,并利用改进的自适应遗传算法对其进行求解。最后,结合我国西北某省的工程实例验证了该文所提出方法的正确性和有效性。

变频空调负荷虚拟同步机化改造及其参与微网互动调控

为了提高微网系统运行的安全稳定性,充分发掘海量空调负荷资源的可调潜力,从而增强负荷响应自主性,在对空调压缩机电机控制电路改造的基础上,提出了一种变频空调负荷虚拟同步机群参与微网调频的控制方法。首先对变频空调压缩机电机进行负荷虚拟同步机控制改造,建立其控制模型;然后将空调压缩机电机进行聚合等值,便于其参与微网互动调控;接着建立了变频空调负荷虚拟同步机群参与微网互动的控制架构;最后提出变频空调负荷参与微网一次和二次调频的策略,并通过对变频空调负荷虚拟同步机群控制仿真,验证了负荷虚拟同步机化改造能够有效提升空调负荷参与调频的能力。

基于虚拟水污染负荷输入量的中国工业产品出口结构分析

在虚拟水概念的基础上,提出了虚拟水污染负荷和虚拟水污染负荷输入量概念,通过对我国工业产品出口虚拟水污染负荷输入量的计算和分析,得出我国应该鼓励产品出口的8个工业行业和应该限制产品出口的8个工业行业;提出目前我国工业产品出口结构不太合理,存在工业产品出口贡献率大小与应限制或鼓励出口产品不相匹配等问题,并提出优化调整我国工业产品出口结构的建议。

负荷虚拟同步机及其低电压故障穿越控制

负荷虚拟同步机(LVSM)是一种电网友好型负荷并网接口,但其本身不具备低电压穿越能力。为此,文中提出一种适应电网对称与不对称故障的LVSM低电压穿越控制方法。首先,提出LVSM的统一拓扑及其基本控制策略。在基本控制策略的基础上增加电网电压正序分量提取、低电压穿越检测、功率指令变更策略、故障期间使能的负序电流抑制、故障期间电流环输入限幅5个环节,实现电网故障短时间内LVSM不脱网、负荷稳定运行,并最大限度地为电网提供无功支撑。由于LVSM在故障期间保持惯性功率控制,故障结束后功率振荡平滑且有惯性,可有效减轻对电网的暂态冲击。硬件在环实验验证了所提低电压穿越控制方法的有效性。

一种自主降额运行的负荷虚拟同步机控制方法

大量低惯量、欠阻尼的电力电子负荷接入电网影响电力系统的稳定性。文章针对DC/DC负荷,提出了一种前级采用负荷虚拟同步机,后级采用频率-输出电压下垂和电压电流闭环的控制策略;针对DC/AC负荷,提出了一种前级采用负荷虚拟同步机,后级采用频率-转速下垂和矢量控制系统的变频器控制方法。所提方法能够提高负荷在弱网下的适应能力,增强电力系统的稳定性。最后,通过Matlab验证了理论分析的正确性。

电动汽车负荷虚拟同步机参与电网频率调节的充放电策略与实现

随着电动汽车(EV)充电接口大量接入电网,电力系统的稳定运行受到挑战。负荷虚拟同步机(LVSM)技术应运而生,可以为电力系统提供惯量和阻尼支撑,有助于提高电网的稳定性。本文在由虚拟同步发电机(VSG)模拟的电网与前级LVSM和后级EV电池充电变流器互联系统中,提出了在恒流充电、恒压充电和恒流放电三种模式下适应电网频率变化的EV电池充放电策略及实现方法,通过网-荷互动提高了电网频率的稳定性。仿真结果验证了所提出控制策略和实现方法的有效性和正确性。

空调负荷虚拟同步机的负荷响应控制技术

空调负荷已经成为我国夏季用电的主要负荷之一,对电力系统的稳定运行产生了极大的威胁。负荷虚拟同步机技术可以感知电网的运行状态,在需求侧参与电网的一次调频,起到稳定电网的作用。首先,阐述了将变频空调作为负荷虚拟同步机运行,并参与电网一次调频的机理。其次,提出了空调负荷虚拟同步机负荷响应的调节策略及其功率控制方法。最后,通过仿真验证了所提出的负荷响应调节策略及其控制方法的有效性。

无储能单元的负荷虚拟同步机控制研究

近年来对虚拟同步机技术的研究多是通过配置储能单元对系统进行一次调压调频,维持系统稳定。此处提出一种无需配备储能装置的负荷虚拟同步机(LVSM)的控制方法,针对直流侧负荷可调一类场景,通过利用直流负荷的电压-频率特性并结合虚拟同步机技术,为大电网系统提供惯性与阻尼的支撑,对电网进行一次调节,实现电网的源-网-荷友好互动。在分析工作原理的基础上搭建了以SPACER为控制核心的全桥整流器实验平台,在不同工况下对LVSM的惯量补偿模式和一次调节模式进行了验证。

基于虚拟电阻的电动汽车负荷虚拟同步机调频性能优化策略

负荷虚拟同步机(LVSM)技术可使电动汽车(EV)充电桩等负荷主动参与电网调频,但在EV两级式充电结构中,基于比例积分(PI)控制的后级DC/DC变换器的特性会削弱LVSM的调频性能。为此,提出一种虚拟电阻(VR)控制策略,通过重塑后级DC/DC变换器的输入阻抗为阻性,优化了LVSM的调频性能,充分发挥了LVSM的网荷互动能力。从理论上对比了采用传统PI控制和所提出的VR控制时,负荷扰动后电网频率偏差、各台LVSM直流母线电压和充电电流变化量的响应过程,结果表明VR控制通过充电电流调节过程使电网频率稳定性有所提升,且未对LVSM直流母线电压的稳定性造成不良影响。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提控制方法的有效性。

不平衡条件下改进拓扑的负荷虚拟机控制研究

此处将目前负荷虚拟同步机(LVSM)中常规的两电平脉宽调制(PWM)整流拓扑替换为结构新颖、性能优越的Vienna整流拓扑。Vienna整流拓扑在提高功率因数、降低电流的总谐波畸变率、在电网电压不平衡及断相条件下工作等方面具有显著的优势,并结合此拓扑的优势给出了一种不平衡电网条件下的改进控制方法,能够直接给出a,b,c自然坐标系三相参考电流,简化了在d,q坐标系下对正、负序分量的独立控制。最后搭建实验平台并与常规拓扑的LVSM进行了对比,验证Vienna整流拓扑的优越性和改进控制方法的正确性和有效性。

基于负荷电流场的电网分区方法

电网分区可简化安全分析、运行监视和调度控制,具有十分广泛的工程应用。基于场论,提出了一种可自动确定分区个数的电网分区方法。从电力网络节点间的相互影响及影响的分布特性出发,借鉴物理学中场与势的概念定义了用于描述节点影响力和节点所受影响的负荷电流虚拟场与负荷电流虚拟势,以势值的大小来衡量节点间联系的紧密程度,将分区看作为势值由中心向边界辐射衰减的连通区域,通过搜索被势值低洼区所分割的高势值连通区来实现对电网的分区。IEEE 39节点标准算例和某省网实际算例的结果验证了所提方法的有效性和实用性,所提方法能够克服已有方法无法自动确定出分区数目的不足。

一种基于PMU降阶的系统受扰轨迹预测方法

提出了一种基于同步相量测量单元(PMU)量测数据的系统降阶受扰轨迹预测方法。利用正常状态下多个不同时刻的PMU量测数据,通过最小二乘法得到降阶系统的导纳矩阵;系统发生扰动后,在每个保留节点引入非机理负荷模型来反映系统降阶过程中除保留节点外其他各个元件模型参数改变和网络拓扑变化对降阶后网络的影响,修正降阶系统;将辨识出的系统导纳矩阵与虚拟负荷模型结合已知的发电机模型,实现局部时间内的系统受扰轨迹预测。通过对10机39节点系统的仿真研究,验证了该方法的有效性。

动态路-电耦合网络下电动出租车快速充电引导及其定价策略

电动出租车作为快速充电及路-电耦合网络的主要参与者,其连续行驶-充电行为严重影响了路-电耦合网络的运行状态,为此提出了基于路-电耦合网络的电动出租车快速充电引导及其定价策略。首先,提出了电动出租车在路-电耦合网络下交通流-能量流-信息流的交互框架;然后,提出了交通网的信息动态更新策略,建立了单辆电动出租车模型用于模拟电动出租车的连续行驶-充电状态切换行为;在此基础上,提出了路径规划与交通网信息更新同周期的动态导航及考虑下一寻客点的选站决策方法;最后,根据站内负荷和选站负荷进行虚拟负荷预测,提出了基于虚拟负荷和利用率均衡的充电站定价策略。算例仿真结果表明,所提方法能够均衡充电站负荷,缓解交通网的拥堵状况,提高电动出租车的运营收入。

计及模糊聚类的配电网可靠性多指标定价方法

提出一种基于模糊聚类和熵权-层次分析法的配电网可靠性多指标综合定价方法,以确定合理的可靠性指标权重,并简化配电网可靠性电价的计算复杂度。该方法充分考虑了不同可靠性指标间的差异,利用模糊聚类分析方法对不同可靠性服务水平的用户进行分类,并为每一类用户构建一个虚拟负荷点来代表该类用户的可靠性水平。同时,利用熵权-层次分析法将熵权法和层次分析法计算得到的各可靠性指标权重进行优化融合,以得到更全面客观的指标权重。算例分析表明了所提方法的有效性和实用性。

节能发电调度电网改造费用的简易估算方法探讨

实施节能发电调度需要投入大量资金对现有电网进行改造。由于目前无法准确计算改造费用,引入虚拟负荷概念,采用类推方法估算电网节能发电调度改造费用,并利用算例验证了估算方法的有效性。采用估算方法对国家电网公司经营区域内近期改造费用进行了估算,可为电网企业和国家深入开展节能发电调度、实施能源战略提供参考。