光伏和风电互补性对高渗透率可再生能源集群接入规划影响分析

为提高大范围中高压配电网络中可再生能源的消纳能力,提出可适用于任何分布的光伏(photovaltaic,PV)和风电(windturbine,WT)资源互补性场景生成的方法;并提出集群概念,基于集群的划分建立考虑发电商的投资与发电利益以及集群内部功率匹配程度的可再生能源规划模型;针对模型的求解问题,运用Benders分解方法将复杂可再生能源接入规划问题分成投资–运行分解模型进行求解,实现了计及可再生能源互补性以及中高压配电网络供电互联的可再生能源接入规划。运用中国某区的实际110-35kV网络验证了集群划分与可再生能源规划的结合能够提高各35kV变电站的可再生能源的消纳能力,并验证了PV、WT互补性对于集群可再生能源接入以及消纳的重要意义。

以提高消纳能力为目标的可再生能源发电集群划分方法

为了提高配电网中可再生能源分布式接入背景下的源荷匹配水平,减少跨电压等级的功率倒送,提出一种以提高可再生能源就地消纳能力为目标的服务于规划的集群划分方法。首先,计及集群功率调度因素的影响,定义基于可响应负荷和储能最优调节的集群消纳能力指标及其计算方法;在此基础上,将集群消纳能力指标与模块度指标结合,提出作为集群划分依据的改进型综合性能指标。其次,为考虑联络开关状态变化对集群划分的影响,利用联络开关所在支路与集群之间的定性关系,提出一种将联络开关状态和遗传算法(genetic algorithm,GA)相结合的启发式集群划分算法。以某县域35kV配电系统为例对所提方法的有效性与合理性进行了验证。

基于集群划分的网-源-储多目标两步规划

针对高渗透率分布式电源(DG)集群接入配电网下的网-源-储规划问题,提高系统供电可靠性指标,将网-源-储规划问题分解成2个步骤进行。第1步考虑集群孤岛运行概率的DG集群网-源协同多目标规划;基于第1步规划得到的集群孤岛运行概率,进行第2步储能规划来保证各集群内接入的DG能够满足集群的孤岛运行。由于需要考虑集群孤岛运行以及网络连接不确定因素,对网-源协同规划模型中的可靠性指标的逆流计算与顺流计算方法进行改进;并针对网源协同规划模型的多目标问题,引入增广ε-约束法对多目标规划模型进行求解,该方法能给决策者提供更为全面的解集。以中国某地实际高渗透率DG配电网络为例,验证所提出的基于集群划分的网-源-储规划方法能够提高系统供电可靠性,并有降低网损和电压波动等作用。

基于Fast Unfolding聚类算法的规模化分布式光伏电源集群划分

该文分析了接入节点的光伏电源与负荷的相关特性,选取节点净负荷、光伏电源有功和无功调节容量为划分指标,并考虑节点之间的电气距离特性,通过节点相似性计算公式量化光伏电源节点间运行特性的相似性,利用Fast Unfolding聚类算法进行光伏电源集群的划分。在划分的过程中引入复杂网络模块度函数的概念,通过优化模块度函数,无需人为设定集群的数目即可得到合理的集群划分结果。

基于系统辨识建模的微网二次电压频率控制器参数设计方法

在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种类繁多,以及商业化电源广泛使用造成的电源模型难以获得等原因,给微网机理建模带来了很多困难。为解决上述问题,通过建立微网系统公共连接点电压频率响应模型结构,利用在微网中采样的运行数据以及系统辨识方法对模型中传递函数进行辨识,并利用辨识得到的模型对微网系统二次电压频率控制器进行参数优化。所提方法不仅可以在微网内部结构以及电源模型未知的情况下对微网进行建模,而且所建模型阶次低,便于调节器参数设计使用。最后,在微网实验平台上对所提方法的有效性进行了实验验证。

基于改进D-K聚类算法的直驱型风电场动态等值建模

研究永磁同步发电机(PMSG)的低电压穿越(LVRT)特性,提出一种基于改进D-K聚类算法的直驱型风电场等值建模方法。首先,根据风电场内各台PMSG卸荷电路的导通情况对风电场进行首次分群。其次,将卸荷电路未导通的PMSG故障期间的机端电压值作为分群指标,应用改进D-K聚类算法对风电场进行聚类等值。该算法解决了传统K-均值聚类算法k值需提前给定和依赖于初始聚类中心的问题。最后,以某实际风电场为例进行仿真分析,结果表明该等值模型与传统等值模型相比能更准确地反映直驱型风电场的动态和暂态运行特性。

适用于电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均模型

针对新能源并网变流器电磁暂态仿真精度和效率的平衡问题,研究新能源并网变流器的常用平均化建模方法,提出适应大规模新能源并网电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均建模方法。该方法将分段技术应用于变流器广义状态空间模型中,将变流器动作特性一致的时间段合并研究,实现分段时间上变流器电磁暂态的变尺度建模。应用提出的变流器分段广义状态空间平均模型进行算例仿真,结果表明该模型实现了变流器暂态仿真中效率和精度的平衡,能够适应大规模新能源并网变流器的高效仿真。

并网逆变器虚拟惯性与阻尼的等效及辨识

针对并网逆变器的下垂控制策略与虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立统一的线性化传递函数模型,并提出一种虚拟惯性和阻尼的等效及辨识方法,论证使用等效惯性常数与等效阻尼系数量化并网逆变器参与电网调节能力的合理性。使用等效惯性常数和等效阻尼系数代替中间变量,建立能够统一下垂控制策略与VSG控制策略的线性化传递函数模型。根据所建立的模型,将模型辨识问题简化为参数辨识问题。通过给予并网逆变器输出功率阶跃扰动激励出的功率振荡模态信息,建立系统实际输出与模型输出的时域关系,将参数辨识问题转化为参数优化问题。利用智能优化算法辨识出并网逆变器的等效惯性常数与等效阻尼系数。该辨识方法能够避免模型差分化所带来的误差,精度高,物理意义明确。最后进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性与辨识方法的有效性。