基于级联H桥变流器的风电网宽频带谐波阻抗测量装置

在风力发电中,风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量,深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法,向公共连接点注入一定扰动电流,提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案采用三相级联H桥变流器作为谐波发生单元,控制部分采用分层控制策略。在100~5000 Hz时,向风电场35 kV公共母线注入不同频率的谐波电流,通过测量注入点处的电压、电流数据,进而获得风电场35 kV端口输入阻抗。提出的测量装置无需整流环节,能够发出幅值和频率均可控的正负序谐波电流,可以获得准确的正/负序谐波阻抗,具有体积小、结构简单、控制可靠的优点。最后详细的Matlab仿真全面验证了系统拓扑及控制策略的有效性。

大规模风电外送的地区电网风电网损及运行优化研究

风电作为一种新型可再生能源,已经成为可持续发展战略的重要组成部分。但风电并网也给电力系统带来了新的挑战。为研究大规模风电外送对地区电网网损的影响,本文针对大规模风电外送的特点,给出一种风电网损计算模型,通过定量计算风电网损来评估风电给地区电网造成的影响;并建立基于大规模风电外送电网的最优潮流模型,通过优化电网的控制变量来达到电网线损率最小的目标,应用关联规则和K-means法分析优化变量与风电对断面降损空间的影响。以北方某地区实际电网为算例进行仿真,结果表明大规模风电外送对给地区电网带来很大的损耗;当风电波动较大时,现有电网容易偏离最优运行状态,此时的运行状态具有进一步降损空间。

电网友好型风电场多功能电—氢混合储能系统容量配置

在风电场内优化配置储能资源,可有效平抑风电强随机性与波动性对电力系统造成的负面影响,促进电网友好型风电场建设。目前,风电场储能系统存在应用功能单一、设备利用率低、盈利能力差等问题,制约了风电场储能系统的大规模应用。为此,该文对一次调频、功率预测补偿与新能源消纳等多种储能应用功能,提出一种风电场的多功能电-氢混合储能系统容量优化配置方法。首先,提出考虑一次调频、功率预测补偿与新能源消纳3种功能的风电场储能系统运行策略,进而提出了考虑储能设备特性的电—氢混合储能的能量管理策略;其次,在此基础上,基于时序生产模拟的方法,以净收益最大化为目标建立风电场多功能混合储能系统优化配置模型;最后,通过对河北省某风电场混合储能系统优化配置进行实例计算与分析。研究结果表明:采用该策略下的容量配置方法,能在考虑储能设备特性的基础上,满足电力系统多时间尺度的需求,有效提高电力系统的经济性。

基于IPSO-SVC的含风电配电网稳压控制策略

当配电网含风电接入时,电能质量会受到较大的影响。为解决不同风速下风力机出力不同影响配电网电压稳定性的问题,利用静止无功补偿器提高含风电配电网电压稳定性。在考虑不同风速场景下,引入改进粒子群算法并以配电网系统有功损耗最小为目标函数,优化SVC控制参数,改善SVC对电压的控制性能。以含风电IEEE 33节点算例进行仿真计算,验证了该算法的正确性和可行性。

2011年西北电网风机脱网事故分析及启示

2011年2月24日,连接甘肃第一风电场的桥西变35kV设备故障,由于风电机组不具备低电压穿越能力以及风电场无功补偿装置缺乏快速自动调整能力,事故期间脱网风机共计598台,风电出力损失837.34 MW。详细介绍了事故前西北电网的运行情况,事故发生、发展和恢复过程,并通过仿真计算复现事故过程。总结了事故的经验和教训,提出加强继电保护装置的维护力度、提高风电机组低电压穿越能力、加强风电场无功补偿设备改造与管理、规范风电机组高电压运行要求,以及35 kV馈线单相故障后直接跳闸的建议,防止类似事故再次发生,保障我国电网的安全稳定运行。

基于多代理的无功电压协调控制模型在含风电场电网中的应用

利用多代理技术的智能性、分布性及协调性等特点,结合灵敏度法和向量—距离算法,提出基于多代理的电网无功电压协调控制模型,以解决约束大规模风电并网的电压稳定问题。该模型综合节点间物理距离和电气距离,建立区域级、地区级多代理(Agent)无功协调控制模型,使其能够根据电网实测数据计算电压无功灵敏度,并据此动态更新电网的无功电压控制区域划分,使分区内的无功电压强耦合,分区间的无功电压弱耦合,从而优化无功补偿设备的控制策略,以降低因无功流动而引起的网损,该模型能够在全局范围内对控制策略寻优,突破了分布式Agent局部求解的局限性。在甘肃某含风电场电网中的应用实例验证了该控制模型的有效性。

并网运行风/光/储微电网容量配置双目标优化

目前关于微网电源容量配置的研究主要针对独立运行情况,虽配置结果可保证系统运行的可靠性,但增加了冗余投资。针对并网运行的风/光/储微电网,制定了其运行策略,分别建立了微网经济性和供电可靠性模型,采用多目标模拟退火粒子群优化算法求取模型的最优解集,得到了微网中风力和光伏发电及储能系统容量配置方案。结果表明,相比于独立运行,在相同的可靠性要求下,以并网运行的角度配置风/光/储微电源容量关系,可明显降低微网投资成本。

基于混合储能的风/光/储微电网控制策略

以风力发电、光伏发电等间歇式电源组成的微电网,电源输出功率、电压的随机性和波动性增加了微网控制的复杂度。提出了一种基于混合储能方案的控制策略,通过控制分布式储能和集中式储能系统的充放电,维持微电网功率、电压稳定和运行可靠性。基于Matlab/Simulink仿真平台建立了微电网系统仿真模型,仿真分析并验证了该控制策略的正确性和有效性。

含电动汽车充电站的风/光/柴独立微电网分层优化调度

为解决电动汽车通过有序充/放电参与微电网运行的多利益主体优化调度问题,提出一种含电动汽车充电站的风/光/柴微电网多时间尺度分层优化调度方法。首先分析电动汽车充电站和微电网运营商之间的利益关系,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网分层调度体系;然后考虑风/光/柴微电网不同工况下的发电成本和电动汽车放电成本建立充/放电定价机制,引导电动汽车群有序充电与短时放电;接着考虑分布式电源和负荷预测的准确度,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网日前/短时优化调度模型;最后采用混合整数线性规划算法对模型进行求解。仿真结果表明:该方法能够实现电动汽车群对风/光/柴微电网的“有序充电-能量支持,短时放电-功率支持”以及电动汽车充电站和微电网运营商两个利益主体之间的协同增效,并验证了该方法的正确性和有效性。

电网弃风电量计算方法及其在电网规划中的应用

采用梯形模糊隶属度函数描述风电出力的不确定性,提出不同风电出力水平下由于输电系统容量不足所导致的弃风电量的模糊计算方法,在有效模拟风电出力特性的同时可降低计算工作量。从规划目标和约束条件两个方面讨论该方法在电网规划中的应用;最后,以修改的新英格兰10机39节点为例,对所提方法的有效性进行验证。

考虑源-荷不确定性的水风柴微电网优化配置

水、风资源和负荷不确定性影响微电网配置方案的经济性和鲁棒性。文中提出一种考虑源-荷不确定性的并网型水/风/柴微电网双层优化规划模型。上层优化为微电网电源容量优化配置模型;下层优化为考虑了小水电、小风电及负荷功率不确定性的微电网优化运行模型,并利用Seng-Cheol Kang提出的鲁棒线性优化理论(SCK型鲁棒线性优化)将不确定性模型转化为确定性模型。然后,结合含精英策略的快速非支配性排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和混合整数线性规划(MILP)求解微电网的多目标优化配置问题。最后,以韶关地区某实际配电系统为例进行仿真验证,结果表明该模型不仅提高了微电网的鲁棒性,而且保证了配置方案的经济性及供电可靠性。

智能化含风电配电网多目标协同调度模型

由于风电场的随机不可控变量较多,难以达到理想调度效果,提出了智能化含风电配电网多目标协同调度模型。将经济性指标和电压偏差作为目标函数,确定机组潮流、响应速度、传输线路、出力以及爬坡指标的约束条件;在考虑风电场波动情况的基础上,利用PLSPP算法预测风电场的负荷及出力值,修正误差,制定不同时段下的机组出力计划,结合MIPSO算法得到协调度最高值,实现智能化协同调度模型的构建。仿真测试结果表明,所构建模型风电场预测曲线的拟合程度为99.6%,其最低日均费用为3.914 8万元、日均电压偏差仅为23.514 7 pu,由此证明该模型可以在花费最低成本的前提下实现高效、精准的调度。

含风电互联电网负荷频率鲁棒控制模型构建

构建含风电互联电网负荷频率鲁棒控制模型,降低负荷频率偏差与联络线功率偏差,提升鲁棒控制效果。通过构建含风电互联电网负荷频率模型,获取互联电网区域控制偏差;依据二维云PI控制器理论,构建负荷频率鲁棒控制模型;利用果蝇算法优化模型内的比例系数与积分系数,提升鲁棒控制效果;在模型内输入区域控制偏差与相邻时刻区域控制偏差变化率,输出频率偏差与联络线功率偏差控制量,完成负荷频率鲁棒控制。实验证明:在随机风力干扰下,该模型可有效鲁棒控制负荷频率,降低频率偏差与联络线功率偏差;在不同干扰与不同风电占比时,该模型的鲁棒控制负荷频率的鲁棒性能较优,且区域积分平方误差值较低,即鲁棒控制精度较高,同时该模型还具备较优的动态特性。

基于大数据模型的电网风电场群总功率预测

为有效掌握电网风电场群的泛化能力,实现高精度、高效率的电网输配电,设计基于大数据模型的电网风电场群总功率预测模型。利用大数据建模条件,对电网风电场群的波动效果进行分类,并建立具有普遍性的一般波动属性条件,完成基于大数据模型的电网风电场群波动特性分析。利用上述分析结果,搭建标准的神经预测网络,并对风电场群总功率的汇聚层级别进行划分,再整合所有理论依据对预测规律进行总结,完成新型理论模型搭建,实现基于大数据模型的电网风电场群总功率预测。对比实验结果表明,与传统模型相比,应用新型总功率预测模型后,电网配电精度的平均值达到55%以上,单向输电效率最大值接近97%,电网风电场群的泛化能力得到良好控制。

配电网中分布式风电可调鲁棒优化规划

随着分布式风力发电接入配电网的比例不断提高,考虑风电出力随机性的分布式风电规划成为了配电网规划中的重要研究内容。提出了一个计及风速不确定性的鲁棒优化规划方法,为了简化配电网中鲁棒优化的计算,首先对配电网的潮流计算进行了线性化处理,然后又利用线性优化强对偶理论将鲁棒优化模型转变成了一个混合整型线性规划(mixed integer linear program,MILP)问题。接着又引入了可调鲁棒优化规划模型,通过不确定度弥补鲁棒优化偏于保守的不足。最后通过商业软件CPLEX对上述问题进行求解计算,算例分析表明,使用所提的鲁棒优化模型可以快速有效的计算出规划结果,可调鲁棒优化模型可以提高系统的性能鲁棒性。

基于粒子群算法的含风电配电网无功优化研究

本文基于粒子群算法研究了含风电配电网的无功优化问题,介绍了含风电配电网的模型和约束条件,并提出了适合该问题的目标函数,通过实例验证了算法的有效性,对算法的参数设置、收敛性和稳定性等进行了分析。

计及需求侧管理的风电光伏互补电网调度方法

由于传统方法未考虑需求侧管理因素,风电光伏互补电网调度效果不佳,电网消纳率较低,提出计及需求侧管理的风电光伏互补电网调度方法。根据风电光伏互补电网本身具有的特点,设定调度原则和假设条件,以电网运行总费用最小为目标建立运行优化调度目标函数。针对需求侧管理,给出电网功率平衡约束、风电光伏出力约束以及储能系统充放电功率约束条件,利用粒子群算法对函数求解,输出最优调度策略,实现计及需求侧管理的风电光伏互补电网调度。经实验证明,在设计方法的应用下,风电光伏互补电网的消纳率在86%左右,处于一个比较高的水平,设计方法在电网调度方面具有良好的应用前景。

改进等效容量法在含风电配网线损计算中的应用

在研究等效容量法的基础上,结合含风电配网的特点,提出对于潮流多变的含风电的配电网,该方法存在一定的局限性。提出了结合风电出力的波动性,合理划分计算时段和灵活选择馈线首端的改进等效容量法,采用该方法计算含风电的配网线损,能够适应含风电的配电网潮流多变的特点,减少由于配电网首端功率流动方向变化频繁及首端功率流动较小时引起的线损计算误差。最后以某实际电网为算例,验证了利用改进等效容量法计算含风电配网线损的有效性和可行性。

东北电网应对大规模新能源接入运行管理机制研究

近些年,包括风能、核能在内的新能源在东北地区得到较大发展。然而东北地区负荷规模不大,电源结构不合理,电网调峰能力缺乏,网架结构不是很合理,以及新能源本身具有与电网调峰能力不相符的特点,这些原因造成新能源发展受到诸多限制。简要介绍了东北电网概况及近些年存在的主要问题,分析了新能源大规模接入给东北电网带来的问题,总结分析近几年来为提高新能源接纳能力而采取的运行管理机制,并给出一些建议。

探析风电并网对电力系统调度运行的影响

随着社会的发展,风电机开始大规模形成网络,风电网有利有弊,提高了发电效率的同时,也导致了发电系统的频率、以及电压不会像之前那样稳定工作。所以,笔者从系统的频率,以及并网之后的系统电压稳定性能,进行了深层次的讨论,进一步总结了并网之后,对于整个电力系统操作过程中带来的改变。