计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置

随着送端电网中大规模风电机组的接入及常规同步机组的置换淘汰,电网短路比水平下降,电压支撑能力削弱,故障时易导致新能源机组暂态过电压而发生脱网事故。面向含高比例风电的送端电网,研究综合计及短路比提升和暂态过电压抑制的调相机优化配置方法。首先,利用新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations’short-circuit ratio,MRSCR)分析了调相机接入对风电场短路比的提升作用,并基于调相机暂态快速无功响应特性揭示了其对风电机组暂态过电压的抑制机理;然后,提出一种同时计及短路比提升和暂态过电压抑制的两阶段式调相机优化配置策略,第一阶段以风电场短路比提升为核心约束优化配置调相机位置与基础容量,第二阶段以暂态过电压安全为关键约束进行调相机配置容量修正,并引入量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)进行优化求解。最终,基于PSD-BPA在含高比例风电的送端电网进行算例分析,验证了所提出的调相机优化配置方法能够显著提升风电机组多场站短路比水平并有效抑制风电机端暂态过电压。

唐钢基于高比例球团冶炼的高炉设计与生产实践

为贯彻“绿色、低碳”的发展理念,唐钢沿海钢铁基地炼铁系统从设计之初即针对球团矿的物化和冶金性能特点,从炉型结构、冷却壁设计等进行诸多优化。投产以来,通过提高焦炭质量、改善熔剂性球团低温还原粉化性能(RDI+6.3)、稳定炉料结构、优化操作制度等措施,在唐钢目前原燃料条件下,球团矿入炉比例稳定在40%以上,高炉实现长周期稳定顺行,燃料比、煤比分别控制在520 kg/t和170 kg/t左右。

高比例新能源送端系统暂态电压运行风险分析

针对交、直流故障下的高比例新能源送端系统暂态电压演化传播机理及运行风险尚不明晰的问题,首先,基于交直流系统间的无功电压交互作用机理分析,明确了交、直流系统故障下的暂态电压特性及主导影响因素,阐明了高比例新能源送端系统电力电子设备主导的暂态电压演化传播路径。其次,从“交直流故障强耦合作用持续加强,暂态无功功率成分复杂”、“新能源比例不断提升,暂态电压问题凸显”及“故障承载与调节能力下降,连锁脱网风险增大”三方面系统地阐述了暂态电压运行风险。然后,基于DIgSILENT/PowerFactory建立了实际高比例新能源多直流外送系统仿真模型,不同新能源占比、不同故障工况下的仿真结果验证了暂态电压运行风险分析的正确性。最后,从增强耦合运行特性机理认识、提升新能源涉网性能、增加多尺度协同控制策略、加强交流网架结构等方面提出了应对暂态电压运行风险的技术展望。

含规模氢能综合利用的高比例风光多能源系统低碳灵活调度

随着风光等间歇性可再生能源大规模增长和并网,可再生能源弃能率升高与系统备用灵活性问题日益突出,为解决高比例可再生能源科学消纳与能源系统灵活稳定运行问题,该文提出一种含规模氢能综合利用的高比例风光多能源系统低碳灵活调度方法。针对电制氢、氢燃料电池、甲烷反应器等组成的氢能综合利用单元进行机理分析并建模,研究该单元参与多能源系统运行的调度策略;对该单元各设备的备用能力进行分析,基于各设备的运行特性,提出氢能利用单元–火电联合承担备用的策略,并建立备用优化模型;最后在改进的IEEE39节点电网、20节点气网和6节点热网构成的多能源系统中进行对比仿真分析,验证所提调度方法促进高比例风光消纳和提供灵活性备用的能力。

日粮添加高比例过瘤胃脂肪对生长肉用绵羊采食行为的影响

旨在研究高比例过瘤胃脂肪日粮对生长期呼伦贝尔羊采食量和采食行为的影响。试验选取12只平均体重为(20±1.9)kg的呼伦贝尔羊随机分配到对照组(CON)和高脂组(23.65%过瘤胃高脂日粮,HF),每组6只,并用摄像头连续记录各试验呼伦贝尔羊的行为活动。连续观察并记录试验羊正试期第83和84天的行为,包括:采食、反刍、饮水、站立、卧倒行为,计算每个行为活动在24 h内的总分钟数,并通过干物质、脂肪、粗蛋白采食量来计算每千克日粮采食时间、采食次数、干物质采食速度、脂肪采食速度、粗蛋白采食速度等指标。结果表明,日粮添加高比例过瘤胃脂肪显著降低生长呼伦贝尔羊精料采食量、干物质采食量和粗蛋白的采食量及采食速度(P<0.05),降低呼伦贝尔羊的采食次数、每日反刍时间、每千克日粮的反刍时间和饮水时间(P<0.05),增加粗脂肪采食量和采食速度(P<0.01)。综上表明,日粮添加高比例过瘤胃脂肪可能通过影响生长肉羊采食次数来降低精料采食量,并减少其饮水行为。

基于切片采样-马尔科夫链蒙特卡洛模拟的高比例新能源电力系统等效惯量概率评估

风电、光伏新能源发电功率的不确定性给高比例新能源电力系统的等效惯量评估带来了新的挑战。基于确定性的惯量评估方法不能有效反映全分析时段高比例新能源电力系统惯量的时序变化态势。为了评估新能源波动所引起的系统惯量不确定性,该文提出了一种基于切片采样–马尔科夫链蒙特卡洛模拟(slice sample Markov chain Monte Carlo,S-MCMC)的系统等效惯量概率评估方法。首先,对高比例新能源电力系统惯量组成及特性进行了分析,并对同步旋转设备的有效机械惯量、风电光伏电源的有效虚拟惯量进行量化计算。然后,基于Copula函数建立风速和光照强度之间的相关性模型,利用S-MCMC对系统等效惯量进行概率评估,从而得到系统等效惯量时序变化区间。最后,以改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,验证了所提出方法及分析结果的有效性。

高比例电力电子电力系统过电压(二):交流对称故障下暂时工频过电压机理

随着新能源等电力电子设备占比的不断提升,故障扰动后引发的系统暂时工频过电压问题日渐凸显,严重时易引发新能源大规模脱网,威胁电网安全稳定运行。新能源发电设备的故障穿越特性直接影响过电压水平,亟需进行机理分析。该文首先分析交流对称故障下高比例电力电子电力系统过电压的引发原因,建立计及新能源故障穿越特性的过电压简化分析模型,并基于矢量关系解析三相短路故障后新能源机端过电压最大值;然后分析不同故障穿越策略和系统参数对新能源机端电压最大值的影响;提出防止新能源大规模脱网的故障穿越等效无功电流系数的取值区间,进一步综合考虑新能源故障期间的无功支撑要求和故障清除后的电压安全约束,分析不同系统强度下等效无功电流系数的合理取值区间;最后通过时域仿真验证理论分析的有效性。

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。

高比例电力电子电力系统过电压(一):定义、分类及相关要求

随着新能源发电设备的大量投运和大容量交直流输电工程的相继投产,我国已初步形成高比例电力电子电力系统的基本格局,以过电压为代表的安全问题日渐凸显。然而,高比例电力电子电力系统过电压起因众多、产生机理繁复,对新能源外送及直流输电能力构成了严重制约。为解决上述问题,该文从大电网安全稳定视角出发,首先明确电力系统过电压的基本概念及其分类,分析高比例电力电子电力系统中不同过电压的起因与波形特征。进一步围绕3个实际电网过电压问题较为突出的场景,分析不同场景下过电压产生的原因、各类设备的过电压耐受能力及限制因素,论述传统交流设备过电压及新型电力电子设备在过电压场景中可能存在的安全风险。最后,总结了高比例电力电子电力系统过电压的分析流程,并结合时域仿真算例进行论述说明。

计及动态频率响应约束的高比例风电电力系统日前-日内联合调度策略

高比例风电电力系统具有转动惯量低、调频能力弱等特征,容易引发频率安全问题。现有计及频率安全约束的调度策略研究中,调频手段主要为惯性响应与一次调频,鲜见在单机故障等大功率扰动下考虑系统旋转备用与紧急功率支撑的动态响应作用。对此,在日前-日内联合调度模型中引入预想小功率扰动及大功率扰动下的系统动态频率响应约束。首先,分别构建两种预想功率扰动下的系统动态频率响应模型,采用阶梯备用等方法进行模型降阶,并进一步推导两种模型下的频率指标解析式。其次,提出计及动态频率响应约束的日前-日内联合调度架构,并分别构建日前及日内调度模型。进而,针对调度模型中最大频差约束导致的非线性问题,采用两阶段迭代方法求解。最后,开展算例分析,结果表明,所提联合调度策略能够兼顾系统运行经济性要求与频率安全性要求。

融合时空信息的高比例分布式光伏低压台区户变识别方法

随着低压台区内高比例户用分布式光伏接入以及终端用户规模的扩大,基于电压相关性原理与能量供需平衡原理的传统户变关系识别算法准确率已无法满足低压台区的需求。针对上述问题,提出一种融合时空信息的两阶段户变关系识别算法。首先提取用户与低压配变的空间位置信息,基于低压配变的最大供电范围,实现户变关系的一阶段识别,优化下一阶段的迭代初始值。随后根据用户与低压配变的用能时间序列,建立基于能量供需平衡的时序关联卷积模型,实现低压台区户变连接关系识别。仿真表明,相较于传统算法,该方法在提升户变关系识别准确率与降低计算复杂度上具备显著优势。

高比例新能源并网系统电流振荡抑制方法研究

在现代电力系统中,随着新能源的大规模并入,电网的稳定性和效率变得越来越重要。新能源可能会带来的不稳定性和间歇性,如高比例新能源并网会导致电流振荡等。电流振荡不仅会损害设备,还可能导致供电中断,从而造成重大影响。本文通过对高比例新能源并网系统的电流振荡特性进行分析,结合系统结构与控制、系统阻抗建模、延时对电容电流反馈有源阻尼的影响、电流振荡抑制模式的研究,提出了一种有效的电流振荡抑制方法,并利用系统测试验证该方法的有效性,为确保新能源大规模并网的电网稳定性提供支持。

高比例风电接入的电力系统源网荷储协同规划模拟分析

建立以新能源为主体的电力系统是实现双碳目标的重要手段。以风光为主体的新能源高比例接入,对传统电力系统规划提出了挑战。为解决电力系统供应侧和需求侧协同的问题,深入分析源网荷储四要素数值模型、电压质量数值模型后,构建源网荷储协同规划的数值模型。由于数值模型的赋权是一个动态化过程,需采用动态加权的多目标粒子群优化算法进行求解。数值模拟结果表明,在高比例风电接入电力系统后,提出的方法能有效实现电力系统源网荷储协同规划。

高比例可再生能源渗透电力系统关键技术研究

面对日益严峻的气候环境问题和化石能源危机,我国提出了2030年前“碳达峰”,2060年前“碳中和”的发展目标。推动能源结构转型,大力发展可再生能源,构建新型电力系统是我国实现双碳目标的必经之路。而高比例可再生能源并网将会深刻改变电力系统特性,使之呈现不确定性增加、运行方式多样、稳定控制复杂等特征。本文在此基础上分别从系统安全稳定、经济运行、规划设计三个方面阐述高比例可再生能源并网对电力系统造成的潜在挑战。最后对高比例可再生能源渗透电力系统的关键科学技术问题进行探讨分析,以期为后续开展相关研究提供方法思路和理论支撑。

储能提升高比例新能源基地低碳-经济-可靠性能的效益分析

储能具备灵活的功率调节与电能时移能力,其与系统多类型调控资源的协调优化有望为新型电力系统低碳、经济、可靠运行提供有力支撑。针对储能提升高比例新能源基地低碳、经济、可靠性能的效益进行研究。首先,建立了高比例新能源基地发电碳排放计量模型,提出高比例新能源基地低碳、经济、可靠性能量化评估指标;其次,建立了储能与高比例新能源基地的联合运行模拟模型,为含储能高比例新能源基地的优化运行提供决策依据;最后,针对蒙西区域电网开展全年时间尺度精细化运行模拟,分析不同储能容量配比下对系统低碳、经济、可靠运行性能的提升效益。算例结果验证了所提运行模拟模型的有效性,并指出随储能容量提升其对系统低碳、低碳、经济及可靠性能提升的边际效益逐步下降,优化制定储能配置容量有利于最大化其投资运行效益。

基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统

随着新能源比例的不断提高,电力电子设备的毫秒级暂态控制与电网的秒级动态特征耦合程度不断加深,而当前的仿真系统在规模和速度方面无法适应复杂大规模电网的分析需求。为此,提出基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统。基于控制模型和联结阻抗对大规模变流器设备进行聚合等效,在保证精度的前提下简化多变流器的仿真规模;对电网结构进行分区简化,便于并行计算以及降低运算复杂度;电网的仿真运算通过GPU并行计算完成,提高仿真系统的运行速度;通过聚合等效、分区简化和并行计算的相互结合,在保证仿真精度的前提下实现了高比例新能源电网的快速仿真,准确快速对高比例新能源电网的运行特性进行分析。最后通过运行实例验证了所提仿真系统具有较好的精度和运行效率。

基于MIC-EEMD-改进Informer的含高比例清洁能源与储能的电力市场短期电价多步预测

随着电力现货市场的开展,短期电价预测对于各市场主体的决策有着重要意义,而高比例清洁能源与储能的不断接入给短期电价预测带来很大挑战。提出一种基于最大信息系数法(maximum information coefficient,MIC)、集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和改进Informer的短期电价多步预测模型。首先,采用MIC分析出与电价相关性较高的几类因素作为模型原始输入序列;然后,将上述原始序列进行EEMD分解后得到多条本征模函数(intrinsic mode function,IMF)和一个残余项后输入改进Informer分别得到翌日24点多步预测结果,再对预测结果进行滤波;最后,将滤波后序列的预测结果叠加得到最终的预测值。以西班牙电力市场数据进行验证,实验结果证明该模型可以有效提高电力市场短期电价多步预测精度。

高比例新能源接入的输电网外送通道与储能分布鲁棒优化协同规划方法

针对具有强随机性、集中式、大容量的风电与光伏并网给输电网的安全运行及新能源消纳带来的巨大挑战,考虑风电与光伏出力的不确定性和时序相关性,提出高比例新能源接入的输电网外送通道与储能的分布鲁棒优化协同规划方法。首先,以外送通道与储能的规划共同作为决策变量,将富余的新能源资源通过规划的外送通道送出;其次,利用储能缓解和抑制新能源发电的间歇性和随机波动性,促进实现新能源的全额消纳;然后,应用二阶锥凸松弛、泰勒级数展开等技术,将原混合整数非凸非线性规划模型转化成混合整数凸规划模型,以实现高效求解。最后,以改进IEEE 39节点输电系统为算例进行仿真计算,验证了所提模型和算法的正确性和有效性。

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。

基于用户-配变功率平衡关系的高比例户用光伏户变关系模型研究

目前,分布式光伏发展迅猛,户用光伏系统在低压配电网中的并网数量增长迅速,需建立准确的互变关系为线损计算提供必要的支持。但传统方法很难保证户变关系记录档案更新的灵活性与有效性。对相关文献进行查阅,结合用户-配变功率平衡关系,建立高比例户用光伏的低压户变关系的多元线性回归模型,结合光伏时序识别、电压聚类的优化目标函数等技术,对模型准确率进行优化与提升,强化户变关系的准确率,以期为户用光伏工作的高质量开展提供技术支持。