水电高占比下风电接入对系统稳定性影响

随着绿色清洁高效能源基地的构建,以水电为主体的水风互补成为我国西南能源开发的重要特征。为研究在典型水电系统中接入风电对系统稳定性带来的影响,首先,针对水风互补系统以转矩分析法分析了风电接入对系统频率和功角稳定性的影响,并通过算例和Prony分析验证了风速与风电渗透率对系统稳定性的影响。结果表明,风电的接入在一定程度上可以削弱传统水电系统的超低频振荡,而风电接入互联送端系统会导致区域等值惯量的下降,进而使系统区域间低频振荡风险加剧。其次,考虑风电的接入会诱发区域间低频振荡,在风电系统中引入风电的附加综合虚拟惯性与阻尼控制。算例与Prony分析验证了该控制策略能有效提高系统稳定性。最后,在区域间大规模风电接入场景下,利用改进的鲸鱼算法对风电的附加控制器参数进行了优化;结果表明,参数的整定有效提高了系统的频率以及功角稳定性。

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。

计及DSTATCOM和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒控制策略

针对新型电力系统安全稳定运行过程中由于高比例分布式光伏接入配电网产生的电能质量问题,提出一种计及配电静止同步补偿器(distribution static compensator,DSTATCOM)和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒自适应控制策略。首先,建立DSTATCOM和并网逆变器的无功电压控制统一模型,以及计及系统出力及负荷随机性的配电网电压控制不确定系统模型;其次,采用灵敏度分析方法,考虑节点受其他分布式光伏注入功率的影响情况,并结合鲁棒H∞性能约束,设计DSTATCOM和并网逆变器的鲁棒电压控制策略;然后,计及分布式光伏的有功功率削减,构建鲁棒自适应控制策略;最后,搭建含DSTATCOM和高比例分布式光伏的IEEE 33节点系统模型进行仿真分析。结果表明,所提策略能够实现DSTATCOM和并网逆变器对配电网电压的协同控制,并具有较强的自适应能力。

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。

电压源型风电比例影响区域电网频率调整研究

随着新能源大比例接入新型电力系统中,区域电网的频率稳定性问题凸显。为了研究风电在区域电网中对新能源系统稳定运行能力的影响,针对电压源型风电占比对区域电网频率调整的影响开展研究。对风电频率需求相应特性和电压源型风电机组控制进行分析,提出了在电压源型风电机组不同占比结构下的区域电网新能源场站容量分配评估方法。在Matlab/Simulink中对不同电压源型风电占比下的电网频率响应特性进行验证。结果表明,随着在混合风电场内配置一定比例的电压源型风电机组,可以有效地改善区域电网的频率稳定性。

高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究

随着我国碳达峰碳中和目标的确立,风电和光伏等新能源在我国电力系统的渗透率不断提高。为保障电力系统安全,对高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究显得尤为必要。通过分析源网荷储系统的现状和存在的问题,提出了源网荷储系统耦合匹配技术路线,并通过案例加以说明,为后续相关研究提供参考。

高比例风电电力系统储能运行及配置分析

针对新能源随机性及波动性对电力系统安全稳定运行带来的不确定影响,为提高系统的经济性安全性,对高比例风电电力系统储能运行及配置进行了研究分析。通过研究分析“供给侧”低碳化转型对电力系统运行经济性、可靠性影响,以及风电渗透率(最大风电功率与最大负荷功率之比)递增对系统功率平衡的影响,建立了高比例风电电力系统的结构,并建立了高比例风电电力系统容量优化配置模型,构建了4种对比方案。利用CPLEX求解器对模型进行了求解,结果表明“供给侧”低碳化转型对电力系统运行经济性及可靠性的影响很小,增大风电渗透率及考虑储能能够提升系统的运行经济性及可靠性,有助于新型电力系统的构建,促进“碳中和”的实现。

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。

风-光-抽-柴并网型微网的优化运行研究

为抑制风电、光伏功率输出波动,提高消纳比例,建立风电、光伏、柴油发电及抽水蓄能电站组成的分布式并网型微电网模型。风电、光伏作为微电网的主要出力对象,柴油发电作为紧急备用供电措施,抽水蓄能电站作为能量储转设备完成对可再生能源的存储与转换。分析了微电网组成部分的出力特性及用户负荷,以运行成本及系统电能外购率最低为优化目标,建立优化运行数学模型,并结合实际算例,采用改进的多目标克隆选择算法进行求解,可以得到优化运行的Pareto解集,能够提供在运行成本和电能外购比例优化目标下的各个发电单元在各优化时段的出力,具有一定的理论研究与工程实践意义。

光伏发电与风力发电的并网技术分析

由于现行技术在新能源发电并网中应用效果不佳,并网干扰谐波电流幅值较高,而且光电与风电转换效率比较低,无法达到预期的并网效果。因此,提出光伏发电与风力发电的并网技术分析。根据电子电路原理,建立光伏电池模型与风力发电模型,采用恒定电压法对光伏发电与风力发电最大输出功率跟踪控制,将光伏发电与风力发电输出经过逆变器调整电压后,并联于直流母线,实现光电与风电的并入电压。实验结果表明:设计技术应用下并网干扰谐波电流幅值在0.1 V以下,光电与风电转换效率在65%以上,在电力工程领域具有良好的应用前景。

风电光伏并网运行稳定性分析与控制策略研究

风电光伏作为清洁可再生能源,其并网利用是实现能源结构调整的重要手段。但是,大规模风电光伏并网会影响电网运行的稳定性,主要表现为减弱系统惯性、电压波动增大以及稳定边界缩小等,威胁电网安全稳定运行。因此,保障并网运行稳定性是实现大规模风电光伏并网的关键。深入分析影响并网稳定性的因素,采取切实有效的控制对策,既是确保电网安全的必要之举,也是维护社会经济可持续发展的当务之急。先分析并网对电网的影响,然后提出控制策略来提升系统稳定性,为大规模风电光伏并网的稳定运行提供参考。

考虑风电主动参与频率控制的电力系统运行可靠性评估

近年来,通过采用合理的控制策略,双馈感应式风力发电机组已广泛参与系统的频率调节过程。因此,风电作为一种日益重要的能源,有望在现代电力系统中兼具重要的发电和频率调节任务。考虑到风力资源的多变性,风力发电具有固有的不确定性,大规模风电并网会给电力系统可靠性和频率安全带来冲击。研究了高比例风电电力系统可靠性和频率的综合评估问题,首先,对计及双馈风机虚拟惯性响应的系统频率调节过程建模,求解系统在供需波动和设备故障下频率偏差的解析表达式;其次建立了发电机频率敏感的可靠性模型,旨在分析系统可靠性和频率偏差间的耦合关系;最后提出了多时间尺度分析框架用于计算系统可靠性和频率综合指标。结果显示,提出的框架在可靠性评估中综合考虑了频率调节过程及频率变化对可靠性参数的影响,可为高比例风电电力系统运行可靠性研究提供一定指导。

考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度

在含高比例风电的新型电力系统中,针对由于缺乏灵活性调节激励机制造成的灵活性资源调节积极性不高、风电波动性平衡困难的问题,该文提出一种考虑灵活性补偿的高比例风电与多元灵活性资源博弈优化调度方法。首先,计及风电波动性与负荷波动性的时空耦合特性,定义了风电波动性评价指标,并以此为基础提出了风电灵活性调节需求量化方法;然后,考虑各灵活性资源主体决策的差异性和趋利性,提出了基于主从博弈的灵活性供需均衡分析方法,以各主体利益最大化为目标建立灵活性资源供需博弈优化模型;最后,通过仿真案例验证了所提方法可以有效提高源-荷-储多方灵活性资源参与调节的积极性,并促进高比例风电的上网消纳。

一种含高比例分布式电源的直流电网组网的无差分散式协调控制

兼具可靠易扩展和上层需求响应的运行控制方式有利于高比例分布式电源的接入组网。该文针对高比例分布式电源接入直流系统组网,在分散式控制的基础上,结合主从式控制的优点,提出一种新的分散式控制策略。该策略基于母线电压主动调节,不增加额外通信,换流站等平衡节点根据自身功率偏差信息主动调节母线电压,光伏和储能等非平衡节点则根据本地的母线电压偏差和利用率信息自适应调节出力,直至平抑系统功率波动,母线电压偏差也可消除。平衡节点与非平衡节点相互支撑,可实现无差调节,同时各节点共同承担母线电压,可靠性高。多种场景下的仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。

高比例风电渗透下考虑长短期储能的源-储-输联合规划优化

目前,世界各国正处于清洁能源转型发展的关键时刻。未来,随着风电比例的增加,以功率调节为主的储能技术将难以满足高比例风电渗透下长时间尺度的系统需求,亟需统筹优化短时功率和长期能量的双重调节。在源-储-输联合规划模型的基础上,考虑长短期储能的相互配合,提出了以系统综合成本最小化为目标的优化模型。结合负荷数据刻画不同风速变化的极端场景,重点对比分析了不同风荷匹配类型下源-储-输的规划结果。算例结果表明,在新型电力系统的发展过程中,所提联合优化模型能提高电网整体的经济效益,对推动“双碳”目标的实现具有重要的意义。

一种改进的PSO算法在含高比例风电系统中的应用

考虑到风电场等不确定性电源的机组调度策略,高比例风电的接入给多目标节能减排发电调度带来了严峻的挑战。为了促进可再生能源的消纳,该文在基本粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的基础上,通过改进无标度网络生成过程中的择优与增长连接机制,提出了一种基于高聚集度的无标度网络邻域结构的粒子群算法(PSO with Highly-Clustered Scale-free Neighborhood,HCSN-PSO),并采用条件风险价值量化出风电不确定性带来的风险损失,综合考虑发电成本、弃风成本和风险损失建立了多目标机组调度策略的数学模型。最后根据修改的IEEE39节点算例进行了仿真计算,结果证明了所提模型与改进算法在解决高比例风电场的多目标机组调度策略上具有一定的有效性和实用性。

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明:所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。

基于混合蝙蝠算法的高比例风电电力系统调度方法

针对传统电力系统调度计算时间较长、均方根误差大、结果不准确的问题,文章提出一种基于混合蝙蝠算法的高比例风电电力系统调度方法。通过模糊机会约束规划和可信理论,将高比例风电电力系统约束转换为模糊机会约束,设定模糊置信度为递增向量,结合预测精度变化情况以及决策者对调度运行可靠性的期望变化,获取经过优化的调度结果。仿真实验结果表明,所提方法能够有效降低计算时间和均方根误差,同时还能够获取比较满意的高比例风电电力系统调度方案。

新型MPPT算法的分布式光伏故障穿越控制策略

单级式光伏并网逆变器目前广泛应用于分布式光伏电站。此处基于单级式光伏并网逆变器,提出了一种比例谐振(PR)控制与新型最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合的控制策略。该新型算法将光伏阵列的输出电压和输出电流进行周期性采样并计算其功率比值,再与阈值大小进行比较,判断电流扰动方向得出最大功率点的输出电流参考值并经过功率守恒公式变换为电流环给定值,然后基于PR控制策略实现并网。最后,基于RTDS搭建了450 kW光伏并网逆变器硬件在环实验平台,实验结果验证了对于不同类型的故障,所提控制策略均能实现低电压穿越且恢复响应速度较快。

一种高比例户用光伏智能减载控制方法

随着户用光伏在配电网中的占比日益提升,原有低压减载方案已经体现出一定的不适用性。为解决高密度户用光伏并网后的低压减载问题,提出了基于多智能体技术的高密度户用光伏智能减载控制方法。首先,分析了光伏的有功-无功调压原理。然后,基于多智能体技术提出智能减载单元分层协同控制策略;最终,利用改进粒子群算法实现智能减载控制。仿真结果表明,所提的方法能在一定程度上实现智能减载,减小电压偏移,具有一定的可靠性和实用性。