基于风-荷典型日聚类的电力系统静态稳定裕度评估

随着新能源占比的提升,在确定电网典型运行方式时,必须考虑风-荷典型日的选取及其波动性对电力系统静态稳定裕度的评估,以保证电网稳定运行。提出一种基于风-荷典型日聚类分析的电力系统静态稳定裕度研究方法;给出了一种基于动态时间弯曲和密度冠层的改进K-means的聚类分析方法来确定风-荷的典型波动特性;采用改进二分法搜索连续潮流法,建立了考虑典型日源荷波动的电力系统静态稳定裕度指标体系,以定量评价并确定风-荷波动对系统稳定性的影响,从而为准确辨识系统薄弱点及确定运行方式提供依据。经修改后的IEEE 39节点系统验证,对比分析了不同典型日、不同风电渗透率下电网静态稳定裕度变化趋势与薄弱点,验证了所提方法的准确性和有效性。

过零检测和曲线拟合的电力系统频率算法

提出了一种基于带通滤波、过零检测和最小二乘非线性曲线拟合的新型离散傅里叶变换DFT(discreteFourier transform)频率算法。首先将原始信号经过带通滤波器滤波后,用过零检测算法计算其频率并将此值作为最小二乘非线性曲线拟合参考频率;之后对拟合后的正弦曲线进行重采样得到重采样数据;再对重采样数据运用DFT算法计算频率。仿真实验结果表明,所提算法能抑制或消除噪声以及频率波动对频率同步测量的影响,提高了频率测量精度。

电力系统脆弱性评估综述

针对电力系统脆弱性评估体系当前的研究概况,首先对脆弱性本身的概念解读及其在系统安全分析中的定义进行了分析;其次将脆弱性与系统安全性、风险性、弹性等系统固有属性进行了比较,明确了脆弱性与其他三个属性的区别与联系;同时,通过分析脆弱性与连锁故障机理的内在交互,揭示了系统脆弱性和级联故障的本质;最后对脆弱性评估的分类与总结阐明了电力系统脆弱性当前评估体系存在的问题,并且展望脆弱性的研究方向。

转动惯量分布对电力系统频率稳定性的影响

针对大规模新能源机组集中并网将导致系统惯量降低,使电网缺乏可靠的惯性响应,系统的频率抗扰动能力下降的情况,根据电力网络拓扑耦合关系与复杂网络动态特性,构建了小干扰稳定模型,并将扰动信号进行模态分解,分析各节点在对应模态下对扰动的响应情况,得到系统频率稳定性对于节点惯量变化的敏感程度,分析惯量分布对系统频率稳定性的影响。通过PSASP软件仿真,验证了不同节点惯量改变相同比例的情况下,系统频率稳定性对于节点惯量变化的敏感度不同。在系统总体惯量有限的情况下,为不同惯量机组的位置配置提供参考,以提高系统频率稳定性。

基于IF-AD-ELM的特高压直流输电系统故障辨识

针对现有的特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)输电系统故障检测方法灵敏度低、难以识别高阻接地故障的问题,提出了一种基于整数因子(integer factor,IF)-近似导数(approximate derivative,AD)和极限学习机(extreme learning machine,ELM)的特高压直流输电系统故障辨识方法。其中整数因子用于分析不同采样频率下的信号,近似导数法用于获得信号不同程度的细节系数。首先,基于不同的整数因子对信号进行下采样,并利用近似导数法对所得信号求一阶、二阶和三阶近似导数。其次,分别计算各个子信号的熵特征。然后,用基于交叉验证的递归特征消除(recursive feature elimination with cross validation,RFECV)算法对得到的一系列特征进行特征筛选,并结合ELM对特高压直流输电系统进行故障辨识。最后,在Matlab/Simulink环境中搭建了±800 kV的UHVDC系统模型,模拟不同故障类型。实验结果表明,所提方法在识别特高压直流输电系统不同类型故障时有更高的准确率,且耐受过渡电阻能力强。

基于变换器级联的直流微电网混合储能系统及控制

提出一种基于双有源全桥DC/DC变换器和Buck/Boost双向变换器级联结构的直流微电网混合储能系统及其控制策略。前级为双有源全桥DC/DC变换器,连接超级电容和直流母线,利用超级电容快速补偿直流微电网的高频功率波动;后级为Buck/Boost双向变换器,连接锂电池和超级电容,通过锂电池对超级电容进行能量补充,间接补偿直流微电网的低频功率波动。该混合储能系统结构不但能满足分频补偿直流微电网功率波动的要求,而且利用双有源全桥DC/DC变换器,实现与直流母线的电气隔离,同时有效降低储能设备额定电压;并且对Buck/Boost双向变换器下垂特性进行分区能有效减少锂电池动作次数延长其使用寿命。通过仿真验证,所提出的控制策略可依据直流母线电压信息,快速调节混合储能系统的输出功率,维持直流母线电压稳定,实现直流微电网的可靠运行。

双极性直流微电网混合储能系统协调控制策略

为了稳定双极性直流微电网中由于分布式电源和负荷接入导致的功率波动,提出一种适用于双极性直流微电网的混合储能系统（HESS）控制策略。首先,根据双极性直流母线特点,设计了双超级电容-锂电池混合储能架构;再由双超级电容器运行状态关系,以级联控制方式协调锂电池与电压平衡器工作,分别平滑锂电池输出电流,以减少电压平衡器频繁动作次数;同时,通过整定双母线电压参考值来调整双超级电容的自适应下垂曲线。实验结果表明：锂电池和电压平衡器能够对双超级电容运行状态做出正确响应;该控制策略可将各电压等级母线电压有效维持在允许波动范围之内,且实现双母线之间的多能互补。因此,所提制策略可进一步提高双极性直流微电网的电能质量和改善系统的工作效率。

不平衡工况下混合微电网交直流母线接口变换器多模态运行控制策略

针对混合微电网不平衡工况下交流母线电压不平衡、直流母线电压二倍频波动和三相电流不平衡等电能质量问题,提出交直流母线接口变换器多模态运行控制策略,所提策略可以使接口变换器实现功率双向传输与电能质量治理统一控制,提高了变换器的利用率,降低了系统运行成本。首先,根据接口变换器在不平衡工况下的瞬时功率传输特性,并结合变换器带载情况及交、直流母线电压质量的不同要求,将变换器的工作方式划分为3种主要运行模态:电流不平衡补偿、电压不平衡补偿和直流电压稳定。其次,将交直流混合微电网作负序等效,通过引入多模态控制参数,实现对接口变换器负序等效阻抗控制,详细阐明了各工作模态系统的工作原理并通过伯德图详细分析了所提控制策略对三相不平衡电压、电流的补偿特性。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。

考虑混氢天然气的综合能源系统低碳经济调度

提出考虑混氢天然气的电-气综合能源系统低碳经济调度策略,协同调度P2G设备中电制H2和电制CH4 2种电-气转换过程,以混氢天燃气(hydrogen enriched compressed natural gas,HCNG)的形式满足终端燃气需求,以改善系统的运行性能。经改进的IEEE 14节点电力网和比利时20节点天然气网耦合系统进行验证,结果表明,所提IEGS调度策略可在提高风电转换效率、实现碳减排的同时,保障用气需求,提升系统运行的经济性。

双有源全桥变换器的超局部模型控制策略

随着高比例新能源及大量不确定负载通过直流变换器接入直流微电网,DC/DC变换器的控制策略对维持直流母线电压稳定起着重要的作用,但源荷的非线性不确定动态特性使得变换器精确建模困难。为此,提出了基于滑模观测器的双有源全桥变换器超局部模型控制策略,构建了DC/DC变换器超局部模型,引入滑模观测器精确估计超局部模型中的未知项,提升控制效果;并通过Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法的稳定性。经搭建的仿真和实验平台验证得出:所提控制策略在各种扰动下均可使直流母线电压具有良好的稳定性及鲁棒性。

大规模风电参与系统调频研究综述

目前在发电系统中风电比例越来越高,系统频率受此影响波动变大,如何利用风电调节系统频率成为亟待解决的问题。综述了各类调频控制策略与未来研究的发展方向。从影响来看,分析了风电比例与风机类型对系统频率的影响。从策略来看,总结了协调控制、桨距角控制、转子转速控制、模拟惯量控制、下垂控制等调频方法,分析比较各方法的适用范围、优缺点,着重阐述了各类协调控制策略,包括风电机组之间、风机与其他类型机组、风机与电力电子器件的协调控制,同时研究了各类储能参与风电调频的效果、成本与容量。从未来研究方向来看,分析了风电调频中的成本控制与智能算法在调频中的应用,并评估了风电在实际运行过程中的调频能力。

双馈风机控制系统参数优化

将废旧地下矿井改造成抽水蓄能电站,与地面的双馈风电系统相结合构成互补发电系统可稳定地输出电能。而双馈风机控制系统含有大量的状态变量,与抽水蓄能电站结合后增加了影响电网小干扰稳定的潜在不确定因素。从双馈风机内部小干扰稳定机理出发,分析了风机控制系统参数与特征根之间的相关性,引入表征系统小干扰稳定性强弱的裕度指标,据此提出提高系统小干扰稳定的控制系统参数优化方案。算例验证所提方案有效性。

一种用于并网三相变换器的电流应力优化控制策略研究

针对含高频变压器结构的三相双向AC/DC变换器,提出了一种电流应力优化控制策略,其中前级双有源桥采用基于三重移相控制的电流应力优化控制策略,后级全桥逆变器采用脉冲宽度调制方式。与传统的移相控制相比,针对并网双向AC/DC变换器提出的控制策略显著降低了电流应力,所提优化控制策略减少了直流侧中间电容,降低了双向变换器的设计成本和体积,提高了系统功率密度。通过Simulink/MATLAB对所提出的控制策略进行了仿真验证。

基于PLECS的双向DC/DC变换器控制策略设计

用于连接不同电压直流微网间的双向DC/DC变换器,能够实现直流微网间能量双向流动,有利于直流微网内部能量的消纳利用。分析了用于连接不同电压直流微网间双向DC/DC变换器的工作原理,提出了一种改进PI控制新策略,并通过小信号建模分析了该控制策略的稳定性,利用PLECS仿真验证了该控制策略的有效性。

基于二阶滤波器的居民光储发电系统控制策略

论述了光伏阵列最大功率追踪控制策略和基于储能双向Buck-Boost变换器的电压电流双环控制策略,根据直流母线电压偏差实现电池和直流母线间的双向功率传输,针对逆变器导致储能电池产生的二次纹波电流问题,提出基于二阶滤波器的储能双向Buck-Boost的二倍频功率抑制策略,解决了由于接入单向交流负荷在系统中产生的二倍频功率向蓄电池侧传播的问题。通过Simulink/MATLAB软件进行仿真,对所提出的控制策略进行了验证。

基于故障序电流幅相特性的含分布式电源配电网纵联保护方案

【目的】随着分布式电源(distributed generator,DG)在传统配电网的不断接入,给配电网保护配置带来了严峻的挑战。为应对这一问题,对配电网线路故障时,不同类型DG的故障电流幅相特性进行了分析,在此基础上提出了一种基于故障序电流幅相特性的配电网纵联保护方案。【方法】该方案利用线路两端的各序故障电流幅值和相位差特征,分别构造保护动作量及制动量。通过合理设置保护参数来应对不同类型DG接入下,新型配电网继电保护选择性、灵敏性所面临的问题。【结果】通过RTDS搭建仿真算例进行了方案验证,结果表明,该方案整定简单,无需在运行阶段对保护阈值实时调整,对设备算力要求较低的同时具有良好的动作性能。

基于效能评估的混合储能电站调频功率优化

混合储能电站由含不同类型及不同性能的储能单元组成,为有效利用各独立储能单元的调频性能,亟需完善混合储能电站参与电网调频功率优化策略。为此,提出了考虑储能参与系统调频效能的混合储能电站功率控制策略,建立了包含储能参与调频成本、效益和性能3类6大指标的效能评估体系,采用基于层次分析法和熵权法的主客观综合权重TOPSIS评价法对各储能单元调频综合效能进行评估;并考虑各储能参与调频的效能,以其技术特征为约束实现调频需求在各储能单元之间的优化分配。经含6个不同技术特征储能单元的混合储能电站验证表明,所提策略可以兼顾各储能的调频性能及成本效益,充分发挥不同类型储能的调频潜力,提升系统频率性能,提升储能电站总体效益,激励储能提供更好的调频服务。

双直流母线直流微电网的协调控制

为便于不同电压等级的直流负荷接入直流微电网,设计了基于双直流母线构架的直流微电网协调控制策略。双直流母线直流微电网由2电压等级不同的独立直流微电网通过双向DC/DC变换器连接构成。将锂电池超级电容组成的混合储能系统应用于直流子网中,并根据双向变换器两侧子网的电压–功率下垂特性,对两侧电压进行了归一化处理,提出了适用于连接2直流子网的双向DC/DC变换器下垂控制;最后,通过d SPACE验证了系统协调控制策略的可行性。实验结果表明,此控制策略可以根据2直流子网电压大小有效控制子网间的功率传输,实现了整个系统功率的平衡,提高整个系统的运行可靠性。

计及系统动态可靠性评估的光伏电站储能经济配置

随着光伏渗透率的增加,光伏间歇性对系统运行的影响不可忽视,有必要配置储能系统降低光照强度变化对系统频率影响,使系统获得更大的经济收益。建立动态可靠性评估模型,根据动态可靠性指标分析储能接入的成本与收益,确定光伏电站配置的储能系统。首先,将一次调频控制、二次调频控制与可靠性评估相结合,建立电池储能与发电机协调频率控制的动态可靠性评估模型和动态可靠性评估指标。再次,根据动态可靠性指标评估不同容量及功率的储能装置接入系统的成本与收益,以最大经济效益为目标配置储能系统。最后,利用所提储能系统经济配置方法,分析山西大同100MW光伏电站需要接入的储能容量及充放电功率。

基于功角稳定性的区域电网储能选址定容方法

为了缓解跨传输断面的调峰压力,同时提升电网的功角稳定性,建立了兼顾经济性与功角稳定性的储能选址定容双层优化模型,并给出了模型的求解方法。上层模型考虑区域电网的运行经济性,以储能电站收益最大为优化目标,确定储能配置总容量。下层模型考虑区域电网的功角稳定性,以储能调度期间总网损最小和储能调节区域电网功角稳定性能力最大为优化目标,进行储能选址与总容量的分配。双层模型的上层采用遗传算法进行求解,下层采用改进多目标人工蜂群算法进行求解。以某实际电网为算例进行仿真验证,结果表明,根据所提双层优化模型进行储能配置可以在保证经济性的同时,提升区域电网的功角稳定性。