考虑并网灵活性的大规模海上风电场集群接入系统规划研究

为了提升大规模海上风电场集群接入系统的并网灵活性,提出了一种考虑并网灵活性的大规模海上风电场集群接入系统规划方法。首先,通过构建综合考虑并网灵活性及经济性的大规模海上风电场集群接入系统规划的多目标优化模型,挖掘大规模海上风电集群输电系统的灵活性;其次,采用运用改进的非支配排序遗传算法与基于图论的拓扑修复策略,对多目标优化模型进行求解,再次,基于模糊隶属度分析,从求出的帕累托前沿解中提取得到经济性、灵活性最优的风电场集群接入方案;最后以实际海上风电场群并网的算例为例进行分析,验证所提方法的有效性和可行性。

基于数据驱动的海上风电集电网无功功率分配优化策略研究

海上风电大规模集群化发展造成风电场内电量损失增加。针对海上风电集电网损耗大、无功功率调度耗时高的问题,提出一种基于数据驱动的海上风电集电网无功功率分配优化策略。首先,考虑双馈风电机组(DFIG)无功功率调节能力,构建以降损率和电压偏差综合最小化为目标的无功功率分配优化模型,设计风电机组的最优无功功率分配策略;其次,基于集电网的电气拓扑和风电机组的最优无功功率分配策略,采用图卷积网络离线训练无功功率分配关系网络;最后,采用基于先验知识的粒子群优化算法对图卷积网络的输出进行监督,以增强模型的实用性。仿真分析表明,所提方法能有效降低集电网损耗和计算时间,兼顾海上风电无功功率实时优化降损与电压控制需求。

计及高风速和低风速影响的海上风电机组两阶段滚动优化维护策略

针对复杂天气变化影响下海上风电机组维护决策问题,提出了考虑高风速与低风速影响的海上风电机组两阶段滚动优化机会维护策略。首先,提出考虑高风速冲击影响的维护役龄回退模型,量化实际部件退化与及维护成本关系。其次,建立了考虑低风速停机事件维护机会影响的海上风电机组长短期两阶段预防性机会维护模型,滚动更新长期预防性机会维护阈值。最后仿真结果表明,本文所提模型能够有效降低海上风电机组停机成本以及故障损失,提高机组寿命周期内的维护效益。

考虑故障关联不确定性的海上风电机组预防性维护策略优化方法

针对海上风电机组部件故障关联作用的不确定性量化及维护策略优化问题,提出了一种考虑故障关联不确定性的海上风电机组预防性维护策略优化方法。首先,采用区间分析方法对故障关联不确定性进行量化,引入区间故障关联系数描述故障关联的不确定性对机组部件可靠度的影响。其次,根据部件运行状态信息,利用神经网络捕捉故障关联图的时空特征,构建基于图注意力-门控循环单元神经网络(GAT-GRU)的故障关联预测模型,形成区间故障关联系数矩阵。最后,以维护费用最低为目标函数,部件可靠性指标为约束条件,构建了考虑故障关联不确定性的联合维护模型,优化各部件的预防性维护时间区间。算例仿真结果验证了所提方法的有效性和经济性。

考虑疲劳载荷分布的海上风电机组出力优化控制

针对海上风电场疲劳载荷分布不均衡、各机组维护频次不同步而导致运维成本高的问题,提出了一种考虑疲劳载荷分布的海上风电机组出力优化控制策略。基于风机最小推力系数控制策略有效降低风电场的尾流效应,以疲劳载荷分布均衡为目标优化各机组的疲劳载荷,使各机组维护频次同步,进而降低运维成本。仿真结果表明:与风机最大功率点跟踪控制策略相比,所提策略在实现风电场疲劳载荷均衡分布的同时,使得风电场年发电量提高4.20%。

基于MTF-ResNet-ViT的风电机组精细级联故障预警

提出一种基于MTF-ResNet-ViT的风电机组(WT)精细级联故障预警方法。第1级将SCADA数据转换为马尔可夫转移场图像,利用残差网络提取故障特征,实现WT大部件状态监测和故障预警,并对故障代码数据进行标签与扩充。第2级将标签后数据灰度图像化后,利用视觉变换器建立故障代码预警模型,实现精细故障代码预警。实验结果表明,该方法可以有效标签和扩充故障代码数据,实现精细故障代码早期预警。

基于功率调整的直驱风电场次/超同步振荡后抑制策略

近年来,次/超同步振荡(S/SSO)问题严重影响了电力系统的安全运行。在建立了直驱风电机组与直驱风电场等值阻抗模型的基础上,推导出直驱风电场发生场-网振荡的必要条件,并通过分析机组出力变化对系统导纳模型的影响,提出了一种基于功率调整的振荡事故后振荡恢复策略。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了所提策略能在保持直驱风电场出力水平的基础上消除振荡。

新能源基地柔性直流外送系统无功补偿设备配置方法研究

大规模风光新能源基地通过柔性直流(VSC-HVDC)外送是我国新能源发电上网的重要方式之一。因新能源基地电压支撑能力弱,导致系统稳定性受到严重影响,静止同步补偿器(STATCOM)和调相机配置是提高系统稳定性的有效手段。提出了含STATCOM和调相机的两阶段配置方法:阶段1通过配置STATCOM实现系统侧的电压支撑;阶段2通过配置调相机保证系统的暂态稳定性。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了新能源基地VSC-HVDC外送系统仿真模型,通过模型仿真,验证了所提方法的有效性和合理性。

大容量直驱风机集群经柔直并网引起的次同步振荡概率评估

针对海上风电集群经多端柔直并网时的次同步振荡(SSO)频发问题,提出了一种基于Weibull分布模型和带漏项最小均方算法的SSO概率评估方法,分析了大容量直驱风机集群经柔直并网引起的SSO变化特性。仿真结果表明:风速增加使SSO频率由40 Hz下降至18 Hz附近,负阻尼比累计概率由14%增至90%;构成风电场的等值风机台数增加与多端柔直并网可以扩展SSO频率分布区间,并降低1%~8%的SSO负阻尼比累计概率。

计及氢能多元利用特性的电氢耦合系统容量优化配置方法

氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。

计及高比例新能源多种控制方式及运行约束的连续潮流

高比例新能源电网的电压稳定问题突出,连续潮流是电压稳定分析的重要工具。现有含电压源换流器(VSC)电源电网的连续潮流未充分考虑VSC的多种控制方式以及运行约束,导致电压稳定裕度计算的准确性不足。文中提出同时计及新能源并网VSC的输出电流约束和内电势约束,以及考虑构网型新能源恒电压控制、无功功率-电压下垂控制和跟网型新能源恒无功控制的连续潮流模型和计算方法,给出了由约束导致的控制方式切换逻辑和分岔点类型识别方法。通过改造的IEEE 39节点系统算例结果表明,所提模型与算法提升了传统连续潮流方法对高比例新能源电网静态电压稳定分析的适用性。

特约专栏主编寄语

特约专栏主编寄语“双碳”背景下,风电作为我国能源转型的重要举措之一,获得了飞速的发展,我国已成为全球风电累积装机最多的国家。然而,大规模风电开发、高比例风电消纳,以及风电“平价上网”等问题对风电的规划、建设、运行、控制、维护等带来了全面的挑战。

基于模型-数据混合驱动的区域能源互联网韧性在线评估

随着台风灾害的日益频发,能源系统的供能安全面临重大挑战,迅速、准确地根据实时更新的台风预测信息在线评估系统在未来短期内的应灾能力具有重要意义。该文将机理模型与数据驱动相结合,提出了一种模型-数据混合驱动的能源互联网韧性在线评估方法,克服了传统评估模型难以在线应用的缺点。首先,针对极端天气历史数据样本缺乏的问题,利用非序贯蒙特卡洛法离线模拟了系统在不同台风等级下的海量故障场景,以此生成了神经网络的训练样本集;其次,基于时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)构建了能源互联网的韧性在线评估模型,以多能负荷削减率为输出特征,通过离线训练提取台风信息、系统状态与负荷削减率的非线性映射关系,同时,利用深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network,DRSN)改进了TCN的残差模块,通过自主的滤波学习降低了训练过程中冗余特征对计算精度的影响;接着,基于构建的韧性在线评估模型,提出了基于扩展交叉熵的韧性指标在线计算方法,通过迭代优化的最优概率密度函数,有效降低了在线仿真场景数量,进一步提高了指标方差收敛速度。最后,对某能源互联网的韧性进行了仿真评估,验证了所提方法的快速性和有效性。