含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究

对含高渗透率风电的送端电网系统暂态稳定性进行了研究。从理论上分析了变速恒频机组模型结构及其对电网暂态稳定性的影响;应用风电场短路试验的实测数据验证了仿真模型及仿真数据的准确性;仿真分析了不同运行方式、不同故障位置、火电与风电不同配比条件下对系统暂态稳定性的影响,提出了针对送端系统外送线路稳定水平的影响,风电出力的影响要小于火电机组,而针对送端电网内部火电厂出口线路的稳定水平主要取决于火电厂本身,而风电出力对其的影响还要受网架结构、运行方式等因素影响。

考虑稳态频率约束的含高渗透率风电的孤立电网机组组合

孤立电网具有各次备用容量小、自平衡能力差的特点。为了提高风能的利用率,在保障稳态频率约束的前提下,采用综合利用一、二次备用的方法。提出了考虑稳态频率约束的系统最大可调备用容量的概念,建立了考虑稳态频率约束的机组组合优化模型。以常规机组发电成本最小和系统消纳风能最大为多目标,并通过扩展ε约束法对模型进行求解。改造后含高渗透率风电的孤立电网10机系统的计算结果表明,所提模型通过有效利用系统中各次备用,在满足系统稳态频率约束的同时,有较好的经济性以及风电的消纳能力。

含高渗透率风电的配电网暂态电压量化评估方法

随着配电网中分布式风电渗透率的增加,评估影响电网暂态电压稳定性的各有关因素变得尤为重要,而评估暂态电压稳定性的现有指标在具有多暂态特性的场景下无法适用。首先介绍多二元表判据的评估思想,针对电压跌落情形,提出一种母线电压跌落安全裕度指标。其次,进一步构建母线过电压安全裕度指标,通过引入阶跃因子将两者指标有效结合,得到基于改进多二元表的母线暂态电压安全裕度指标。再次,提出区域暂态电压安全裕度指标来衡量某区域的暂态电压稳定性。最后,基于所提指标,利用Matlab/Simulink对含高渗透率风电的配电网进行仿真分析,在量化影响配电网暂态电压稳定性各因素的同时,验证了该指标的有效性和普适性。

高渗透率风电与电网失步解列的交互影响评述

电网发生特别严重故障导致系统出现失步的情况,因此需要在适当的地点来安装解列装置来防止振荡的进一步扩大,避免系统崩溃。风电的随机波动性和动态特性等决定了风电并网会对电网稳定性产生较大影响。随着大规模风电集中、高渗透率地接入电网,高渗透率风电与系统失步解列装置相互作用、影响,风电可能影响失步解列动作的可靠性,失步解列动作也可能影响风电可靠并网,两者交互作用给电网安全稳定运行带来了一定的风险。在此对高渗透率风电并网运行控制、失步解列装置以及二者的相互影响和配合三个方面进行了总结,为后续的研究打下了坚实的基础。

含高渗透率风电的地区电网预防-紧急控制协调优化

风电渗透率较高的弱送端电网,孤网后高频问题突出,若存在大机小网特征,由于紧急控制措施的离散性较大,单纯通过紧急控制,难以找到合适的稳控切机组合来保证电网频率稳定。提出一种辨识大机小网系统中紧急控制措施适应性的识别方法,并将现有紧急控制措施作为既有模型,综合考虑大规模风电接入的影响,并计及不同种类电源的综合控制代价,对预防控制与紧急控制策略进行协调优化。以蒙东兴安地区电网为例,仿真结果验证了该方法的有效性。

基于电解铝负荷调节的含高渗透率风电孤立电网频率控制策略

高渗透率的可再生能源接入使得孤立电网的稳定性问题日益突出。文章以蒙东某实际工业电力系统为例开展了高耗能负荷平抑可再生能源发电波动的控制策略研究。首先,建立了电解铝负荷消耗功率与直流电压的耦合关系模型。其次,基于静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的调压原理,提出了利用SVC电压调整实现电解铝负荷调节的控制策略。所提控制策略在考虑火电机组一次调频的基础上,深度挖掘了负荷调节能力,有效平抑孤立电网中风电的有功波动。同时提出了一种SVC补偿容量的计算方法,为实际现场装设SVC提供容量参考。最后在RTDS(real time digital simulator)上搭建仿真模型,在风电高、低渗透率以及风电极端波动的情况下系统都能维持稳定,验证了所提出的控制策略的有效性。

风电高渗透率电网的经济优化调度

随着电网风电渗透率的增加,传统有功调度模型忽略了风电出力预测误差,威胁系统安全,因此提出考虑风电出力不确定性的调度方法利于新能源发电大规模应用。通过区间预测来对应风电的不确定性,建立鲁棒调度模型,考虑机组的自动发电控制(AGC)响应来应对风电出力波动,保证电网功率平衡。然后在此基础上应用经济优化模型来优化鲁棒调度下电网的经济成本。经济优化模型在目标函数中加入弃风惩罚和切负荷惩罚费用,采用改进萤火虫算法,优化机组发电计划以减小电网总成本。最后分别采用10机算例和134机实际电网对求解算法以及两种调度模式进行了对比分析,验证了此调度模型的鲁棒性和经济性。

含风电虚拟惯性响应的新能源电力系统惯量估计

惯量精确估计是分析系统频率安全稳定的前提,而现有方法未能定量评估虚拟惯量对电网等效惯量的影响。鉴于此,文中提出一种含风电虚拟惯性响应的电力系统惯量估计方法。首先推导了含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯量理论表达式;其次利用同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)获取发电装置节点处的有功-频率数据,然后将发电装置的有功输出功率作为辨识模型输入、频率扰动作为输出,利用受控自回归(controlled autoregressive,CAR)模型以及含有遗忘因子的递推最小二乘(time-varying forgetting factor recursive least squares,TFF-RLS)算法对不同风电渗透率下的全网等效惯量进行评估;最后通过改进的IEEE-10机39节点系统验证所提方法的可行性与适用性。与传统辨识方法相比,文中所提方法估计的惯量精确性有所提高,适用于新能源电力系统时变惯量估计。

基于惯性/下垂控制的变速型风电机组频率协调控制方法

在高渗透风电接入的孤立电力系统中,由于传统调频资源不足,风电大规模波动可能导致系统频率波动,限制新风电的进一步接入。因此,提出一种基于惯性控制和下垂控制的变速型风电机组频率协调控制方法。首先对双馈异步发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)、永磁同步发电机(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)和有源失速异步发电机(Active-Stall Induction Generator,ASIG)三种类型变速风力发电机组(Variable Speed Wind Turbines, VSWTs)的频率控制特性进行分析。在此基础上,提出基于惯量控制和下垂控制的变速型风机频率协调控制策略,并分析在不同扰动条件下,不同惯性参数与下垂参数对孤立电力系统频率的影响,据此选择合适的控制参数。最后,在随机风速扰动和大扰动条件下对风电机组的稳态与暂态响应进行仿真,验证了所提频率抑制方法的有效性。结果表明,所提方法能显著提高孤立电力系统频率稳定水平。

基于集中供热系统储热特性的热电联产机组多时间尺度灵活性协调调度

我国北方地区高渗透率风电场和高比例热电联产（combined heat and power,CHP）机组的电源结构给电力系统调度和运行控制带来了巨大挑战。通过CHP机组与集中供热系统协调配合,释放CHP机组灵活性潜力是解决这一问题的有效手段。但是,CHP机组灵活性有限且难以度量,如何利用CHP机组的灵活性来协调满足电力系统调度和运行控制的不同需求,是高效、安全发挥CHP机组灵活性的前提。基于此,该文从电力系统调度和控制时间尺度角度定义了CHP机组多时间尺度灵活性,提出了满足CHP机组多时间尺度灵活性释放的CHP机组与热网系统协调模型。建立了电热系统联合调度框架：集中供热系统给出满足最大化CHP机组电出力灵活性的CHP机组允许热出力区间,电力系统以允许热出力区间为电热系统运行边界,实现CHP机组多时间尺度灵活性的最优分配。采用电/热联合系统算例,研究了高渗透率风电条件下CHP机组多时间尺度灵活性对风电消纳以及系统备用需求的影响,算例结果验证了该文所提方法的有效性和优越性。

低碳经济下含风储联合电力系统优化调度

从低碳经济角度建立了含高渗透率风电的风储联合电力系统优化调度模型。该模型以系统综合运行成本最小为目标,合理评估了常规火电机组运行成本、风电运行成本、储能运行成本及环境成本,并结合电池储能可变寿命特征,综合考虑了放电深度对储能运行成本的影响。以改进的IEEE RTS-96系统及某风电场历史出力数据为例,对含风储联合电力系统优化调度予以研究,结果表明大规模风储并网对电力系统低碳化、清洁化具有积极影响,含风储联合电力系统的优化调度与风电出力特性、风电并网渗透率等因素密切相关。