Investigating Load Regulation Characteristics of a Wind-PV-Coal Storage Multi-Power Generation System

There is a growing need to explore the potential of coal-fired power plants(CFPPs)to enhance the utilization rate of wind power(wind)and photovoltaic power(PV)in the green energy field.This study developed a load regulation model for a multi-power generation system comprising wind,PV,and coal energy storage using realworld data.The power supply process was divided into eight fundamental load regulation scenarios,elucidating the influence of each scenario on load regulation.Within the framework of the multi-power generation system with the wind(50 MW)and PV(50 MW)alongside a CFPP(330 MW),a lithium-iron phosphate energy storage system(LIPBESS)was integrated to improve the system’s load regulation flexibility.The energy storage operation strategy was formulated based on the charging and discharging priority of the LIPBESS for each basic scenario and the charging and discharging load calculation method of LIPBESS auxiliary regulation.Through optimization using the particle swarm algorithm,the optimal capacity of LIPBESS was determined to be within the 5.24-4.88 MWh range.From an economic perspective,the LIPBESS operating with CFPP as the regulating power source was 49.1% lower in capacity compared to the renewable energy-based storage mode.

光伏多功能并网逆变器不同出力状态下无功和谐波优化方法

利用光伏多功能并网逆变器所具有的电能质量治理、谐波谐振抑制的主动优势,结合逆变器在不同出力状态下光伏发电系统的输出特性,构建光伏多功能并网逆变器不同出力状态下的无功和谐波优化方法。在所提3层优化策略中,上层优化策略以光伏并网有功功率最大化为目标函数,中层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差达到相应电能质量规定指标为目标函数,下层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差最小为目标函数,并采用自适应蚁群算法进行求解。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明:基于逆变器不同出力状态的优化方法可以有效改善电网的电能质量,较好地提升电网运行的经济性;在系统稳定运行的基础上,光伏多功能并网逆变器在不同出力状态下分阶段、分主次地治理谐波和调整电压偏差,治理效果更佳。

基于集合经验模态分解和多目标遗传算法的火-多储系统调频功率双层优化

针对分布于区域电网不同网络节点的多座储能电站参与电网调频功率调度问题,该文提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和多目标遗传算法(MOGA)的火-多储系统调频功率双层优化策略。该策略包含火-储调频功率优化层和多储能电站调频功率优化层:上层计及火-储调配资源各自优势及剩余调频能力,构建火-储调频功率优化分配模型,完成火-储调频功率的分配;下层引入关于调频成本和荷电状态(SOC)的自适应权重系数,以调频成本最低和SOC均衡为优化目标,完成调频功率在多储能电站之间的分配。仿真结果表明,所提策略可以提升区域电网调频效果并降低调频成本,均衡控制多个储能电站的调频成本和SOC,可以防止经济性较好的储能电站长期处于SOC越限边缘状态,提升储能电站参与调频的积极性和可持续性。

计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向,多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火-抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况,提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标,得到等效负荷曲线;下层模型根据上层模型的调度结果,以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数,计及调峰主动性,求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行,提升了火电机组的深度调峰能力,降低新能源弃电率和系统运行成本。

含电转气和碳捕集耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度

为提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的可再生能源消纳以及低碳经济效益,提出含电转气(power-to-gas,P2G)和碳捕集(carbon capture system,CCS)耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先,建立基于阶梯型碳交易机制的含P2G和CCS耦合模型,并构建多能量转换设备和储能设备组成的电-热-冷综合能源系统;其次,基于多时间尺度的优化调度策略,以购能成本、运维成本、碳交易成本、弃风光成本为目标函数建立日前-日内滚动-实时调整3个阶段的优化调度模型;最后,以四川某工业园区为例进行仿真,结果证明本文提出的模型有效提高了综合能源系统的低碳经济效益、能源利用率和系统稳定性。

考虑次生故障差异化影响下韧性主动提升的输电系统网架重构策略

近年来,我国能源电力加速转型,极端自然灾害频发,国际形势不稳定,使得常规安全风险与非常规安全风险交织,大停电风险有增加的趋势。稳健可靠的网架重构方案对防止恢复中再次发生系统崩溃具有重要意义,针对当前研究中未有效计及恢复中次生故障的不足,该文提出一种考虑次生故障差异化影响下系统韧性主动提升的网架重构策略。首先,讨论在网架重构恢复方案中考虑次生故障影响的必要性;然后,基于分割多目标风险分析方法提出一种系统韧性指标,旨在差异化处理次生故障并突出高风险故障对恢复过程的影响;进一步建立考虑韧性主动提升的网架重构全局优化模型,以增强系统对高风险故障的抵御能力。为提高模型的求解效率,提出一种基于窗口滚动机制的求解策略,可给出兼顾快速性与稳健性的网架重构方案。最后,采用新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统验证所提出方法的有效性。

基于自谐振线圈参数优化的多中继无线供电系统效率提升研究

印刷电路板(printed circuitboard,PCB)自谐振线圈可以避免绕线引起的偏差,且不受分立补偿电容的影响,应用在多中继无线供电系统中极具前景。针对PCB自谐振线圈结构参数优化不完全所导致的多中继无线供电系统传输效率低下的问题,该文给出了一种用以提升系统传输效率的PCB自谐振线圈结构参数优化设计方法。首先,建立了多中继无线供电系统的传输效率模型,并分析了线圈的电参数对传输效率的影响机理;其次,详细推导了线圈电参数与线圈的匝数、介质厚度、线宽、铜箔厚度、介质损耗角正切值以及介电常数之间的关系;然后,基于上述关系,以传输效率最高为目标,优化了线圈参数;最后,利用优化后的PCB自谐振线圈搭建了一套五线圈无线供电系统实验样机。实验结果表明,采用优化后的PCB自谐振线圈传输效率最高可达76.5%,相比优化前33.1%的传输效率,提高了43.4%。

MCSA算法在电力系统稳定性中的应用

在电力系统中经常发生低频振荡的现象,危及电力系统的稳定。振荡主要是由于频率、负荷、电压、有功功率和无功功率的突变引起的。利用改进的变色龙优化算法(MCSA)给出了阻尼低频振荡的方法。并将改进的变色龙群算法与传统的变色龙群算法和遗传算法在实际功率、无功功率和负载扰动等在不同条件下进行比较,分析了系统的阻尼性能和稳定性。实验结果表明,该控制器具有较高的阻尼比,对转速和功角偏差具有较好的阻尼,提高了系统的稳定性。

基于RPC的同相供电系统供电运行能量多维控制研究

为确保高速铁路安全、可靠、经济运行,提出高速铁路同相供电系统供电运行能量多维控制方法。分析供电系统组成结构与供电过程,利用潮流控制器补偿该系统功率,确保系统稳定运行;结合三相不平衡程度、电压电流波形畸变等指标构建运行能量的最佳负载模型,使传输能量损失降到最低;经过对2个供电臂电流的有功与无功补偿,消除负序电流;制定铁路功率调节器控制策略,获得降压变压器变化情况,保障直流侧电压稳定;再使用比例积分控制器获取电流理想值,得出控制信号,实现供电运行能量多维控制。仿真实验证明,所提多维控制方法能提高三相电流平衡程度,达到均压稳定效果。

能量视角下的电力系统惯量

同步机主导的电力系统中,机械旋转惯量是决定频率动态的主导因素,被代指为系统惯量。随着新能源占比升高,机械旋转惯量不断下降,其主导作用被削弱,现有对电力系统惯量的认知不再适用。文中首先回顾惯量作为阻碍物体状态变化能力度量的物理本质,把电力系统建模为包含不同尺度下多种能量形式和元件的能量供应链,将惯量广义化为机械旋转惯量、电惯量、热惯量、流体惯量。能量供应链中,同一尺度上存储惯量和通道惯量组成的“惯量对”决定了该尺度的动态;总的尺度上,不同尺度的多个“惯量对”决定了时域的序贯动态和频域的级联滤波特性。然后,进一步揭示了惯量需求的根源是能量需求,存储单元需要有足够的瞬时可释放能量来应对传输通道引起的能量补充滞后,整个能量供应链需要存储足够的本地能量支撑分散控制。能量视角下的电力系统惯量认知有助于评估新型电力系统的惯量需求,为新型电力系统有功控制的方法设计提供理论指导。

新型电力系统中的大模型驱动技术:现状、机遇与挑战

建设新型电力系统是实现社会、经济高质量发展的重要基石,以新一代通用人工智能为主导的信息化技术与能源电力科学深度耦合,为新型电力系统的数字化转型工作提供了重要保障。为了探究电力系统在大模型时代潮流下的发展方向,该文首先系统梳理了当前电力系统的数智化发展现状以及在新的场景需求下遇到的难点问题。然后重点探讨了以多模态大模型为代表的具备深度场景解析和语言描述能力的大模型技术在电力系统中的应用前景,并分析了其在几个典型场景下的相关应用成果,证明大模型技术可行性的同时,进一步总结了大模型技术在相关电力场景所面临的机遇与挑战性问题。最后对未来大模型技术如何与电力系统实现紧密融合做了展望与建议。该研究成果有望为新型电力系统数字化转型过程中的数智化发展提供参考,助力能源电力领域提质增效。

基于敏感频段识别的高风电渗透率电力系统频率特性研究

针对风电功率波动性显著的问题,展开了基于敏感频段识别的高风电渗透率电力系统频率特性的研究。分析了单机电力系统在有功功率扰动下的频率响应特性,构建了包含风电的多机电力系统PSASP暂态仿真模型,介绍了多机电力系统敏感频段的识别方法。通过仿真分析,探讨了敏感频段下风功率波动对多机电力系统频率特性的影响。研究结果表明,多机电力系统中确实存在敏感频段,并且随着风电渗透率的不断提升,系统的调频能力和抵御风功率波动的能力会逐渐减弱。该研究成果为更全面地评估风电系统的敏感频段特性提供了依据,同时也为提升风电功率预测精度提供了技术参考。

室内VLC-WiFi异构网络中多色载波资源分配

可见光通信接入点(VLC AP)在室内密集部署的方式在扩大VLC-WiFi系统容量的同时,增加了覆盖的小区间干扰。为了降低小区间干扰,提高系统的吞吐量和平均用户满意度,本文设计了多色载波分配与功率控制(MCAPC)的资源分配方法。该方法依据VLC AP的部署位置和信道特性,采用软频率复用方法确定各VLC AP的无干扰的主载波和多色副载波,并设计基于匹配博弈的载波和子频带分配算法为用户分配异构网络的频带资源;最后,设计基于功率控制效用值的干扰抑制的载波功率控制算法进一步抑制小区间干扰。研究结果表明,所提MCAPC方法能够提高室内多色VLC-WiFi异构网的系统吞吐量和用户的平均满意度。

电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定问题

面向国家能源安全和双碳战略的重大需求,大规模多样化的电力电子装备以不同的形式和功能参与到现代电力系统源-网-荷各环节中,受多样化电力电子装备多时间尺度时变动态影响的电力电子化电力系统稳定机制发生根本性改变。近年来,国内外电力系统中持续出现与电力电子装备相关的各种机理不明的振荡事故,表现为振荡频率范围较宽的多时间尺度时变动态问题,严重威胁电力电子化电力系统的安全稳定运行。该文从多样化电力电子装备原始特征出发,归纳电力电子化电力系统多时间尺度时变动态基本特性,并分别从小干扰建模和动态稳定分析归纳对不同理论方法的基本认识,随后从适用于电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定快速分析计算为根本目标,凝练基于线性周期时变理论小干扰建模和动态稳定直接分析的研究思路。

新型电力系统环境下煤电与新能源等多元资源协调优化运行及其挑战

我国新能源装机规模最大、且持续高速发展,电网运行面临新能源消纳与电力保障供应的双重挑战,需多方位提升系统灵活性,构建新型供给消纳体系,促进资源优化配置。立足我国电源结构和新能源快速发展态势,提出和分析了五大关键技术:煤电与新能源灵活性运行能力提升技术、柔性电-氢-化系统集成设计与运行控制优化技术、多资源互补优化调度运行技术、容量和新型辅助服务市场机制及出清技术、煤电与新能源综合调节和优化运行系统应用技术,促进煤电与新能源的协调发展,推动构建适应我国国情的新能源供给消纳体系建设,推动电力系统的转型升级。

面向设计研发的核能大数据系统架构及标准化研究

结合核能设计研发基本流程和全生命周期数据特点,开展基于多源异构数据集成的采集、存储、处理、管理、应用等功能需求分析,按照“分层设计”思想和以数据应用为目标的路线,建立核能大数据系统技术架构和数据架构,对架构中的层级、模块、功能进行分析。考虑大数据技术持续应用的特点,基于核能大数据系统架构和技术发展需求,开展标准化研究,提出核能大数据标准体系。该研究为大数据技术在核能设计研发应用提供基础,并为后续开展系统性的核能大数据标准化工作提供技术参考。

适应新型电力系统的多维协同电力市场体系

构建适应新型电力系统的电力市场体系,既是实现能源电力转型的必然要求,也是实现“碳达峰·碳中和”目标的重要途径。在全面分析新型电力系统结构改变给电力系统带来的变化与挑战的基础上,构建了适应新型电力系统的目标、时间、空间、价值、主体多维协同的电力市场体系。围绕安全保供、低碳转型与经济的多目标协同,中长期、现货与实时运行的多时间协同,多层次全国统一电力市场的多空间协同,安全-绿色-经济的多价值协同,新型市场主体快速发展下的多主体协同五方面关键问题,提出了多维协同的市场设计思路和核心机制。最后,给出了建设全国统一电力市场的实施路径和建议。

面向新型电力系统的电能计量技术

简述了新型电力系统呈现的新特性,分析了电能准确计量面临的突出问题。针对新型电力系统中对电能计量的新需求,提出了电能计量技术的创新发展方向,给出了一种多源互补场景的电能计量应用架构。

考虑动态频率约束的多能源电力系统日前-日内优化调度

提出考虑系统动态频率约束的含风电-电池储能-抽蓄电力系统协调优化调度策略。首先,建立含风电机组、电池储能和抽水蓄能的电力系统频率响应模型,并对系统调频响应过程进行分段线性化处理,降低计算的复杂度。然后,根据各机组的爬坡速度、启停约束、功率跟踪能力等因素的差异,建立日前-日内协调的多时间尺度优化调度模型。日前阶段制定考虑动态频率约束的火电机组和抽水蓄能的机组启停和出力计划;日内阶段优化电池储能的充放电状态计划,并调整火电和抽蓄的出力计划,促进风电消纳。最后,在含风电、变速抽蓄和电池储能的改进IEEE-39节点系统中进行算例分析,结果证明所提方法能提高系统频率稳定性,减少弃风量,兼顾电力系统经济调度和频率稳定目标。

“双碳”目标下我国燃煤发电转型升级发展路径

统筹推进我国燃煤发电(简称“煤电”)转型升级,推动煤电功能定位转变,是实现“双碳”目标和加快构建新型电力系统的重要任务。针对我国燃煤发电转型升级的迫切需求,该文分析当前我国煤电的装机规模及其特点,评估了煤电的能耗、灵活性和碳排放3方面的发展水平,解析我国煤电未来发展方向,重点探讨了煤电热力系统重构、煤电与储能融合、煤电与其他能源及碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)的互补集成、“安全、高效、清洁、低碳、灵活”多目标协同4个方面的发展路径,提出新一代煤电高质量发展的基本思路。面向新形势下“安全、高效、清洁、低碳、灵活”的发展目标,未来我国煤电机组需要开展热力系统深度重构,通过热力系统的大范围重新设计、优化或改造,提高机组效率和灵活性、降低能耗和碳排放;可以将储热、飞轮、压缩空气等储能与煤电系统有机融合,突破煤电机组自身调节潜力约束,拓宽煤电机组的调节区间,提升机组变负荷能力和效率;充分利用煤电机组内丰富的物质流和能量流,可将煤电与其他能源或系统在多个环节匹配耦合,实现整体的多能互补能量梯级利用,提升总体能效与低碳水平;应重点从设计和运行两个维度实现多目标协同,在设计阶段注重高效清洁技术的集成与智能化、自动化,在运行过程中采用智能化、精细化控制策略。该文旨在增强煤电战略价值认知,为我国煤电转型升级提供理论参考和路径建议,助力新一代煤电在推进“双碳”进程和构建新型电力系统中发挥更广泛、更积极作用。