基于NMD算法的水电高占比电网低频振荡模态辨识

水电高占比电网中的调速控制问题会导致低于0.1 Hz的超低频振荡,与低频振荡混合加大了低频振荡参数辨识的难度。因此本文提出一种基于自适应的时频分析方法-非线性模态分解(Nonlinear mode decomposition,NMD)来对低频振荡进行参数识别。该方法能够根据信号结构提取时频脊线,估得谐波参数,辨别出对应分量真谐波,消除虚假模态分量。并利用提取出分量的频谱熵特征来设定一个停止分解准则,使分解出的非线性模态分量(Nonlinear mode,NM)具备实际物理意义。对每个NM分量进行Hilbert变换(Hilbert transform,HT)求取振荡参数。最后通过自合成测试信号仿真算例、四机二区系统仿真算例和电网实测算例验证所提方法可行性和有效性。

新能源高占比系统储能与无功补偿装置协调调压控制策略

针对新能源高占比系统新能源不确定性易引起电压越限甚至崩溃问题,提出储能与无功补偿装置协调调压控制策略。首先,采用基于多二元表的暂态电压稳定裕度指标,对扰动后系统各电压监测节点电压稳定裕度进行量化,设置稳定裕度门槛值判别电压稳定危险节点;其次,分别采用考虑泄流效应的无功补偿装置选取方法、基于节点电压灵敏度的储能电站选取方法及计及无功响应速度的紧急调压设备选取方法,对参与调压设备进行选择;然后,分别以最小化协调调压成本和最大化暂态电压稳定裕度为目标,建立匹配两类节点的经济和紧急协调调压控制模型;最后,设计基于改进10机39节点电力系统的仿真算例,验证所提调压策略对提升暂态电压的有效性。

新能源高占比电力系统惯量分析

惯量是电力暂态稳定中的关键内容,由于电力系统在运行过程中易受功率因素影响,因此极易出现频率问题。在此背景下,为满足“双碳”以及电力系统稳定运行等目标,应加大对新能源占比的关注。但由于新能源并网环境下易出现低惯量问题,影响频率稳定,需要通过调整强化惯量支撑,以此减少频率波动,防止出现意外停电等现象。鉴于此,将重点围绕新能源高占比电力系统惯量,进行有针对性的分析,并研究惯量支撑能力优化路径,以期为相关人士提供借鉴。

新能源高占比电力系统惯量相关问题研究

惯量在维持电力系统暂态稳定中具有重要作用,尤其是由于功率扰动引起的频率稳定问题。为了最大限度地实现“双碳”目标,新型的新能源高占比的电力系统必将成为我国电网建设的主体。然而,由于大规模新能源并网导致的低惯量问题,不仅影响了电力系统频率稳定性,而且也使电网的动态行为更加难以预测。介绍了惯量的基本概念,并分析了近些年由于缺乏足够系统惯量支撑能力而引起的频率波动、切负荷以及停电事故。从惯量的时空分布特性以及新能源高占比电力系统的等效惯量评估两方面对低惯量电力系统的研究方法和研究成果进行归纳梳理,给出了提升惯量支撑能力的措施和今后研究低惯量电力系统的建议。

高占比新能源电源接入区域电网的无功优化策略分析

为了更好的在区域电网中实现对高占比新能源接入,则需要对电网的无功优化进行研究,通过创建模型,在其中综合研究区域电网中接入新能源电源之后的安全性与稳定性。利用多目标粒子群在无功优化模型中进行求解,从而获得最为合理的无功优化调度方案。并且建立在Pareto上的多目标粒子群算法具有更为前沿的决策效果,并且这一算法能够有效的提升测试系统电压稳定性,并降低网损,从而在一定程度上能够验证优化策略的可行性。

面向网络节点的新能源高占比系统消纳阻力精细化评估

随着新能源装机容量的不断提升,新能源高占比系统弃风弃光问题严峻,开展新能源消纳问题研究,精确定位新能源消纳阻力对提升新能源消纳措施的制定有重要意义。文中提出一种面向网络节点的电力系统新能源消纳阻力精细化评估方法。首先,基于潮流追踪算法将网络节点潮流划分为常规机组注入、新能源注入和负荷流出三部分;其次,从网络节点角度建立调峰、调频及节点电压偏差约束与新能源消纳的数学关系模型,计及三者耦合关系分析网络节点弃电情况;然后,构建基于网络节点的新能源消纳阻力评估模型并求解,定位系统中新能源消纳的关键节点,明确各节点新能源消纳制约因素并量化新能源消纳阻力;最后,基于改进IEEE 39节点系统设计算例,验证了评估方法的有效性。所提评估方法可为电力部门采取措施以提升新能源消纳提供依据。

新能源高占比电力系统的连锁故障诱因及事故链搜索技术探讨

相较于传统电力系统,新能源高占比电力系统的安全稳定特性、系统级连锁故障诱因及形态有较大的差异。在分析新能源高占比电力系统主要特征的基础上,提炼了新能源高占比电力系统连锁故障的4类主要诱因,并给出了相关案例;为了获得实际新能源高占比电力系统连锁故障的风险认知及可能的连锁路径,提出了3个连锁故障事故链搜索的关键技术,即计及动态稳定特性的新能源场站等值建模方法、大扰动下电力电子接口设备脱网概率的评估方法、基于时域仿真的连锁故障事故链搜索技术,同时给出了相关解决思路的建议,以期为新能源高占比电力系统连锁故障的风险分析及防御提供一定的参考价值。

高占比可再生能源系统消纳能力指标评估与分析

提出定量评估高占比可再生能源系统消纳能力的指标方法。综合考虑机组出力上限、负荷水平、网架结构和允许潮流等约束条件,从电网经济性、安全性和固有特性三方面分析可再生能源在系统中的适应性和消纳情况。推导定量评估可再生能源消纳能力的指标——待消纳占比的表达式,结合算例给出评估结论。结果表明该指标方法用于分析可再生能源消纳能力具有合理性、简便性和可操作性。

改善高占比光伏接入配电网电能质量的储能优化选配

光伏接入占比不断提高,对区域配电网的电能质量及稳定运行构成挑战,储能是解决该问题的有效手段。在深入分析高占比光伏接入配电网的谐波和闪变特征基础上,以总谐波畸变率和电压闪变幅度为约束变量,开展储能总容量的配置研究,并针对混合储能方式开展了经济性优化设计。论文以某村级分布式光伏接入工程为例,进行了分析计算,为该工程储能容量选配提供设计依据。

水电高占比电网中水轮机模型对频率振荡特性影响及其适应性分析

在小电网中,频率稳定是系统暂态稳定重点关注对象之一。水电高占比时,水轮机及其调速器模型的准确性直接影响频率稳定分析结果。针对该问题,对比分析了采用理想模型、基于运行点变化模型、传递系数模型的电网频率动态特性。通过水电机组传递函数,量化分析了不同水头高度及机组不同出力运行时的振荡频率和阻尼特性。通过暂态仿真,研究了不同模型对机组不同运行点扰动后的频率的振荡特性。最后给出了适用于工程计算的水轮机仿真模型建议。

基于IMFO算法的光伏高占比电网UPFC参数优化模型

光伏高占比地区功率双向交换过程中系统存在暂态功角稳定及电压稳定问题,为得到电网在有功和无功动态波动下统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的最优参数,文章通过对飞蛾扑火(MothFlame Optimization,MFO)算法进行改进,提出光伏高占比电网UPFC控制参数优化模型。首先,针对光伏高占比条件下电力系统UPFC串联、并联功率控制方法,建立基于UPFC的系统阻尼优化控制模型;其次,建立基于系统阻尼和电压偏差最优控制的UPFC参数改进的飞蛾扑火优化算法(Improve Moth-Flame Optimization,IMFO)模型;最后,通过MATLAB与PSD-BPA联合仿真,以东北某光伏高占比电网实际运行数据为基础,建立光伏高占比电网UPFC参数IMFO优化仿真模型。仿真结果表明,基于IMFO算法优化得到的UPFC控制参数,可有效提高UPFC设备对系统阻尼震荡及暂态电压稳定的支撑能力,与传统的MFO相比具有更好的收敛性。

高占比新能源电网节点停电风险预测

现代电力系统互联互通互供有效实现了不同地区能源余缺互补,提高了新能源消纳能力,也使得电网可靠运行日益艰难。结合数据驱动方法,采用基于发电机和负荷节点间的节点连通度指标对高占比新能源电网节点进行停电风险预测,利用该指标随系统运行压力上升不断下降的特点,在系统运行压力上升但未造成节点失负荷时即可进行预警,使运行人员了解系统各负荷节点风险。该指标采用数据驱动方法,通过对历史数据回归分析、节点负荷实时量测、系统拓扑结构信息进行计算获得。有效规避了传统风险指标计算规模随系统增大急剧上升的问题,将IEEE-118节点系统改造为符合新疆地区特点的算例系统进行仿真计算,验证了所提出风险预测指标的有效性。

高占比新能源电源接入区域电网的无功优化策略研究

从高占比风电、光伏接入电网运行的安全性和稳定性等方面综合考虑,建立了以电压偏移量和网损最小为目标的无功优化模型。利用MATLAB软件对风电、光伏电站接入IEEE 33节点系统进行无功优化仿真分析,采用多目标粒子群(MOPSO)算法进行无功优化调度方案求解。基于Pareto前沿解的MOPSO算法可为决策者根据不同需求提供方案,并且同时达到提高测试系统的电压稳定性、降低网损的目标,验证了所提优化策略的有效性。

计算步长对新能源高占比电网调度运行优化的影响

在云南电网中,以风能和太阳能为主要一次能源的可再生能源发电系统的装机容量占总发电装机容量的比例逐年攀升。由于风力和光伏发电系统具有较强的波动性,以绿色能源为主的云南电网的运行特性也正在发生着变化。为了平抑新能源发电系统出力的强波动性,在电网的运行中,对常规机组的爬坡能力提出了更高的要求。本文首先建立了考虑通道输送能力的电力系统优化模型。在该模型的基础上,解释了模型中爬坡约束条件的物理意义。随后,以可再生能源高占比的新型电力系统为背景,进一步讨论了该爬坡约束条件存在导致优化结果中出现容量充足而爬坡能力不足的风险。最后,在可再生能源高占比的新型电力系统中,通过算例深入探究了优化计算步长对电网调度运行优化结果的影响。

区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析

以村级扶贫光伏电站并入10 kV中低压电网为研究对象,通过数据分析计算和试验测试的方法,对因区域电网内光伏电力高占比造成电网过压问题的原因进行了分析,提出了解决方法并进行了验证。研究结果表明,光伏电力以较高的负荷比通过中低压电网接入当地的供电网时,易引发并网点电网电压过高,通过更合理的电站选址、更高的并网电压等级、增加静止无功发生器(SVG)设备等措施可以有效降低村级扶贫光伏电站的光伏电力并入区域电网时的电压。

基于结构方程模型的新能源高占比电力系统涉网安全风险链研究

随着电力系统中新能源装机容量和发电量的快速增长,电力系统动态特性正在发生深刻的改变,给电力系统涉网安全管理带来诸多挑战。首先,通过文献研究与专家访谈,识别涉网安全风险的风险源、风险事件与风险结果;其次,初步构建风险链影响因素体系;然后,分析风险源、风险事件与风险结果间的影响路径,构建初始风险链;最后,利用结构方程模型分析各个风险因素之间的作用路径,探究关键风险链。研究结论可为新能源高占比电力系统涉网安全管理提供依据和参考。

高占比新能源多直流外送电网稳定控制系统建设研究

高占比新能源多直流外送电网新能源和直流外送占比大、惯量水平较低,交流网架承载能力不强,频率、电压稳定问题突出。分析了西北电网安全运行面临的问题和风险,提出了高比例新能源多直流外送电网安全稳定控制系统的构建方案,并阐述了稳控系统的主要功能和重点突破的关键技术。评估效果表明:系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平。

基于多尺度特征集的高占比新能源电网连锁故障数据驱动辨识方法

随着我国新型电力系统建设进程的不断推进,电力系统运行工况的不确定性大大增加,抗扰动能力更低,连锁故障发生率更高,演化时间更短。传统的基于潮流计算的方法依赖对场景的枚举考虑随机因素,时效性和准确率都难以应对高占比新能源电网复杂的运行工况,因此,提出一种挖掘历史数据规律的基于多尺度特征集的高占比新能源电网连锁故障数据驱动辨识方法,充分考虑历史运行数据中包含的随机信息。从宏观、中观、微观3个层次提取能够表征复杂网络拓扑特征与系统运行状态的特征指标,构成特征指标集;基于双向长短期记忆神经网络学习历史连锁故障过程中复杂网络特征指标与系统运行状态间的映射关系,构建高占比新能源电网连锁故障辨识模型,并通过新疆电网拓扑验证了所提模型的有效性。

光伏发电系统级快速功率调控技术及其应用

随着新能源（renewable energy sources,RES）在一些电网占比较高超过20%,电网运行遇到一系列困难与挑战,迫切需要挖掘新能源发电,尤其是以绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）逆变器接入电网的光伏发电系统自身的调节潜力,使之具备快速功率调控响应能力,支持系统一次调频/调压等服务。在此背景下,该文提出一种针对新能源尤其是光伏发电的系统级快速功率调控方案,其目标是实现新能源尤其是光伏电站达到全网系统级百毫秒内的快速升/降功率响应速度。该文提出已有电网安全稳定控制系统的升级改造方案,针对光伏电站能够以调代切,并实现光伏电站发电功率的双向快速连续调节;设计站级专用的新能源快速功率控制装置;提出逆变器跨越式最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）算法等技术并设计满足逆变器快速响应要求的一体化逆变器功率控制平台。该方案已在中国西藏电网得到应用,经现场实际测试结果：光伏站内功率控制响应时间在30ms以内,全系统功率控制响应时间在60ms以内,达到小于100ms的设计目标。试验和运行结果验证了该技术的有效性和先进性。

高新能源占比系统的低频减载优化方法

电网系统中大规模新能源的并网对电网的安全稳定提出新的挑战,在高新能源占比电网中,系统的第三道防线的适应能力对于系统的安全稳定尤为重要,低频减载是第三道防线中频率紧急控制的主要手段。该文介绍适用于低频减载整定计算的频率响应模型,在此模型的基础上分析得出传统低频减载方案对高新能源占比系统的适应性较差的结论,提出基于df/dt的低频减载闭锁优化策略。通过仿真对比验证所提方案的可行性与适应性。此种方案也可为低惯性的受端网络系统的频率稳定第三道防线的协调配置提供借鉴。