电热水器负荷参与一次调频下考虑机组最小调频容量约束的优化调度

大规模新能源发电机组并网替代了部分常规火电机组,致使当前确定的一次调频备用容量无法满足系统发生大扰动下的充分性要求。随着智能电网的发展,以电热水器为代表的需求侧响应资源是极佳的调频备用,利用补偿机制刺激其积极参与系统一次调频,并构造了计及系统惯性、调速器爬坡率、调频死区和电热水器负荷的一次调频动态响应模型,形成机组最小一次调频容量的约束条件。在考虑机组一次调频容量安全约束前提下,将一次调频辅助服务成本纳入系统运行成本中来,以运行成本最小构建目标函数并利用Matlab-Yalmip-Cplex进行优化求解。最后基于改进型的IEEE-30节点标准测试系统算例验证所提模型的有效性和安全性,也验证了电热水器负荷能在频率事故初期快速响应,有效降低频率偏差。

电力网络调频容量释放过程及其指标体系

对IEEE30节点算例系统进行仿真并建立了调频容量释放指标体系,分析了调频备用容量的释放是否能满足系统要求和调频容量释放过程中的受阻原因。提出的指标体系能反映网络负荷跟踪能力,识别调频备用的有效性,可为调度员调频备用提供必要信息,能对一、二次调频过程中的差异进行解耦量化,可为电力市场环境下调频服务合理付费提供依据。

基于风电概率预测的风电场调频容量估计方法

考虑风电的不确定性,提出一种基于风电功率概率预测区间和储能设备的风电场调频容量估计新方法。首先基于风电场弃风数据,利用粒子群算法得到风电场储能系统容量配置;然后建立Copula分位数回归模型求得日前风电功率预测区间;最后结合日前风电限值和不同置信概率下的风功率预测曲线产生最优调频容量估计。风电场实际数据的仿真证实所提方法的有效性,可为风电场调频能力研究提供有益的探索。

控制区二次调频容量需求预测新方法

区域控制偏差评价标准(BAAL)是北美电力可靠性委员会(NERC)新提出的控制性能评价标准,已在北美各大电网开始试运行,但国内对此鲜有研究。该文介绍了BAAL标准的基本原理,对比分析了BAAL标准与控制性能评价标准(CPS)中的CPS2标准的差异性;提出了考虑BAAL标准的控制区二次调频容量需求预测新方法,并探讨了最大允许越限时间、安全裕度和CPS2补充约束对控制区二次调频容量需求的影响;最后以上海电网为例进行了仿真分析,结果验证了该方法可将控制区预测的二次调频容量需求减少5%以上。

低调频容量高比例新能源主导局部电网低频失稳分析

随着局部电网新能源发电比例的提高及调频容量的降低,系统低频段阻抗变化及频率维持特性削弱引发了局部电网的低频失稳现象。现有弱电网假设及固定基频的分析方法与电网调频特性不对应,导致系统低频振荡耦合频率波动失稳机理分析受限。针对含柴油同步发电机组及并网逆变器的局部电网,构建了含电压、电流、基频扰动的涵盖阻抗外特性与基频扰动特性的新能源主导发电模型框架。基于所建立的电网强度与渗透率、网侧等效阻抗的耦合关系,分析了强电网弱化后源网端低频段阻抗变化及衍生低频失稳诱因。构建了含基频扰动项的回比矩阵,分析了频率特性项对系统低频失稳的潜在影响并预判了不同渗透率下系统稳定情况。最后,结合硬件在环实验结果,在临界失稳工况下与传统固定基频分析方法进行对比,所提模型可准确预判低调频容量高比例新能源主导局部电网的低频失稳,验证了上述理论分析的正确性。

基于数据驱动和条件概率的调频容量需求计算方法

电力系统的二次调频或自动发电控制需要一定的调频备用容量作为支撑。提出了一种基于数据驱动和条件概率的调频容量需求计算方法。首先,对调频容量需求计算中关键指标与参数进行了相关性分析,并采用条件概率的形式建立了调频容量、有功波动和调频表现之间的相关关系;其次,为预测有功波动,建立了基于极限学习机的净负荷标准差区间预测模型;最后,采用数据驱动的方式根据所建立的相关关系和预测所得的有功波动计算各调频容量下调频表现达标概率分布,据此确定系统调频容量需求。基于实际历史数据的仿真结果表明,所提方法不但能够降低平均调频容量,还可提升调频表现。

考虑大规模风电并网的电力系统二次调频容量实时计算方法

为合理解决风电并网后系统所需AGC备用容量的预测问题,使用极大熵谱分析法对风电波动进行频谱分析,确定了关键时间尺度分量后用滚动平均法对关键时间尺度的风功率波动分量进行筛选,对风电并网引起的AGC调频容量需求进行了量化计算。本文提出了一种基于评价标准修正背景下,综合考虑风电并网、负荷波动、机组计划出力以及联络线计划出力导致的调频容量需求,最终计算得到控制区域AGC调频容量需求的方法。最后以我国西北某区域电网实际的机组和负荷数据为算例,进一步证明了该方法的优越性及经济性。

基于模糊充电规则的电动汽车负荷调频容量预测

为有效预测某区域电动汽车负荷峰值与峰值时刻,以确定电动汽车负荷调频容量,本文基于出行链及起止点矩阵理论,考虑工作日与休息日出行习惯的差异性,并结合实际道路交通状况,建立了电动汽车区域道路模型;考虑用户出行目的与电动汽车停驻信息,采用模糊充电规则对电动汽车负荷充电需求进行判断;结合配电网历史运行数据,对24h内电动汽车可参与电网调频的容量进行预测;选定实际面积为900平方千米的某区域,通过仿真分析该区域电动汽车在工作日可提供的调频容量;仿真结果表明电动汽车可提供的调频容量十分可观,可有效参与电网调频服务。

适应辅助服务市场化的自动发电控制调频容量实时计算方法

针对辅助服务市场化后自动发电控制(AGC)调频容量计算必须满足实时精细化的要求,从省级电网发用电平衡出发,通过分析影响调频容量需求的各种因素,提出了综合考虑负荷、新能源功率波动、联络线交换计划、机组发电计划及相关性能评价标准的AGC调频容量实时计算方法,并以华北某电网为例进行了算例分析,计算出该电网所需的AGC调频容量与电网实际运行情况相吻合,结果验证了该方法的有效性。

低调频容量高比例新能源主导局部电网低频失稳分析

新型电力设备普遍采用较长的传输电缆、高变压器升压并网等效阻抗特性,所以需要侧重低调频容量高比例的新能源主导局部电网低频失稳研究,需要保证电力稳定传输。

基于奇异谱分析和局部敏感哈希的调频辅助服务市场短期容量需求预测方法

为了满足电网频率评估的要求,降低电网风险,保证发电与用电的实时平衡,需要对电网短期调频需求进行预测。为此提出基于奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)和局部敏感哈希(locality-sensitive hashing,LSH)的调频容量需求预测方法。首先,为了处理频率信号高波动性的影响,SSA将频率信号分解为2个分量——代表原始时间序列平均趋势的平均趋势分量和揭示随机特征的波动分量,2个分量均在相空间中被重构,以获得平均趋势段和波动分量段;然后利用LSH选择平均趋势段的相似段,用于局部预测,从而提高预测的精度和效率;最后,采用支持向量回归(support vector regression,SVR)进行预测,其中训练输入为相似平均趋势段和相应波动分量段的合成。结果表明,与其他模型相比,该模型具有更高的精度和稳定性,所提方法不但能够降低调频容量,还能提升调频表现。

计及多点电池储能系统的电网二次调频协同控制

在“碳达峰•碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先,为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求,提出“域-群-机”三级控制模型架构;然后,从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发,提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略,以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略;最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析,验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性,而且能够提升电网调频品质。

促进调峰的大规模风电调频备用容量动态配置策略

针对当前风电调频备用容量长期闲置、未充分服务于电网运行的问题,深化研究大规模风电调频备用容量优化配置方法,对于电网调频能力、风力发电经济性、电网调峰方面均具有重要影响。基于此,研究大规模风电参与一次调频的备用容量优化配置策略。根据日负荷预测曲线,在波峰时段设置较大调频基点功率、波谷时段设置较小基点功率,其他时段按照与波峰负荷比例设置基点功率,从而可在一日各时段配置风电调频动态备用容量;根据确定的各时段动态备用容量,求解基于转速控制或桨距控制一次调频策略的参考转速和参考桨距角,使风电机组在任意风速下(额定风速以上/下)动态调整一次调频备用容量。算例分析结果表明,在大规模风电并网场景中,所提策略不仅能保证电网调频需求,还能有效促进削峰填谷效果和提高风力发电经济性。

基于分层分组的电动汽车负荷二次调频控制策略研究

针对电动汽车充电行为的不确定性,为降低电动汽车参与电力系统二次调频时电池的运行状态不断变化对电池使用年限的影响,计及电动汽车当前所需电池电能,按照K-Means聚类算法对电动汽车进行聚类分组。分析电动汽车调频容量在不同频率事件下的特征,给出了基于优先队列的调频容量分配方案以及计算电动汽车可用调频容量的方法,提出了基于分层分组的电动汽车负荷二次调频控制策略。通过构造无连接区域电力系统调频模型,对该控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,电动汽车负荷按照所提控制策略参与电力系统调频,能够很好地改善系统频率特性,调频容量较为充足。

考虑一次调频死区的风电机组虚拟同步控制参数优化研究

风电机组基于虚拟同步发电机(VSG)控制参与系统频率支撑时,调频参数设置不当可能导致转速低于约束值或变流器功率超出限值,且现有研究较少计及风电机组一次调频死区对系统频率响应的影响。因此,本文提出一种考虑一次调频死区及调频物理约束边界的风电机组虚拟同步控制参数优化方法。首先,更为精细化地计及一次调频死区的建模,建立含VSG控制的风电机组系统全过程频率响应模型。其次,通过轨迹灵敏度分析方法研究风电机组调频参数发生变化对频率响应全过程动态轨迹影响的强弱程度,分析结果表明虚拟阻尼系数在调频过程中起关键作用。在此基础上,综合考虑风电机组的不同运行工况及系统频率动态响应过程,以转子转速约束和变流器容量限值为条件获得风电机组调频物理约束边界下虚拟阻尼系数优化值,充分利用了风电机组可用调频容量。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建系统仿真模型,仿真结果表明所提方法可充分发挥风电机组的频率调节能力,避免响应超出调频物理约束边界,有效提高了系统频率稳定性。

基于机制设计理论的调频服务合同的最优设计 (一)合同模型

电力工业的市场化改革在实现资源优化配置的同时也给系统的安全稳定运行带来了更大的挑战.如何保证足够的调频容量是广泛关注的问题之一.针对电力市场环境下电网公司如何激励抽水蓄能电站提供调频辅助服务的问题,运用委托-代理模型研究二者之间最优调频辅助服务合同,得出满足电网公司和抽水蓄能电站双方效用均衡的结果.

河北南网一次调频特性研究

一次调频是确保电力系统频率稳定的主要途径之一,但目前采用数字电液(DEH)控制系统的机组由于设置了调频死区或者一次调频投入不合理等原因削弱了其作用,大大降低了一次调频在突发性事故中稳定电网频率的效能。根据河北南部电网的实际情况,建立本区域一次调频的数学模型。通过仿真试验,研究河北南网的调频死区、调频容量和负荷扰动对电网一次调频特性的影响,确定其间的相互关系,对于河北南网中机组调节系统的参数设置和调整以及电网一次调频容量的确定具有重要的指导意义。

大规模风电场容量可信度的分析及对华东电网备用的影响

根据规划,华东电网2020年将在江苏沿海地区建设千万千瓦级风电基地,由于风力发电的随机性及不可控性,风电场的容量可信度是进行华东电网规划时必须面临的问题。此外,大规模风电场接入华东电网后,对系统调频、备用容量也会产生一定的影响。借鉴国外电网对以上问题的一些研究结论,结合华东规划电网情况,提出了华东电网在2020年风电装机达千万千瓦时,可考虑的风电场的容量可信度;并分析了大规模风电场发电的平滑特性,在此基础上分析了风电场对华东电网调频容量、备用容量的影响。

基于机制设计理论的调频服务合同的最优设计(二)合同特性分析

针对电力市场环境下电网公司激励抽水蓄能电站提供调频辅助服务的问题,运用委托-代理模型设计在不对称信息下电网公司与抽水蓄能电站最优调频辅助服务合同,得出了满足电网公司和抽水蓄能电站双方效用均衡的结论.

调频辅助服务市场环境下频率控制技术研究

随着调频服务市场化的逐步推进,现有的频率控制策略已经不适应市场化的运行要求,因此,需要对现有的控制策略进行改进。从市场角度出发,提出了市场环境下频率控制策略的整体架构,包括调频辅助服务市场机制、调频容量需求实时计算方法、市场环境下的频率控制策略及机组调节性能评价指标。在某省级电网进行了试验,结果验证了该方案的有效性。