一种概率-Voronoi自适应高维模型表达的新能源电力系统小干扰失稳风险评估方法

电力系统中新能源和负荷的不确定性给小干扰稳定性带来挑战。鉴此,该文中提出一种概率-Voronoi自适应采样的高维模型表达方法用于新能源电力系统小干扰失稳风险评估。首先,简要介绍基于高维模型表达的小干扰失稳风险评估步骤和方法,分析模型求解和配点选择对高维模型表达建模精度的影响;然后,基于移动最小二乘法的求解特性分析,提出动态半径选择方法,提高计算准确度和求解效率;而后,改进自适应-Voronoi采样方法,将其和概率思想结合,得到概率-Voronoi采样方法,提高风险评估建模采样的高效性。结合动态半径移动最小二乘法和概率-Voronoi采样法,建立小干扰失稳风险评估的高维模型表达。最后,多个新能源电力系统为例,对比分析所提方法的准确性与高效性,并结合实际源荷不确定数据与电网结构,验证研究的实用性。

考虑多阻尼状态与限幅环节的新能源电力系统一次调频备用整定

一次调频是电力系统抑制扰动后频率变化的重要手段,该文针对新能源电力系统一次调频备用整定问题开展研究。首先,分析新能源电源渗透率上升对系统频率响应模型阻尼比的影响,建立适用于多阻尼状态的系统频率响应模型。随后,考虑新能源电源调频动态响应的快速性与同步电源调速器限幅值的差异性,提出计及多机调速器限幅环节的系统频率响应改进模型。接着,将构建的系统频率响应改进模型等价转化到时域,建立各类电源一次调频备用与系统扰动后频率最低点的时域解析关系,并进一步提出其线性化表征方法。最后,面向扰动后频率稳定要求,在新能源电力系统经济调度问题中添加一次调频备用约束,建立新能源电力系统一次调频备用整定模型。IEEE 39节点算例仿真结果表明该文提出模型的正确性与有效性。

基于灵敏度分析的新能源电力系统同步机组调差系数优化方法

随着新能源的持续并网以及特高压交直流互联电网的形成,电力系统暂态频率稳定事件风险增加。在高渗透率新能源场景下,充分挖掘同步发电机组的调频能力成为提升电力系统频率响应能力的重要手段。针对同步机组的调速器参数,文章利用轨迹灵敏度分析影响最大频率偏差的主导参数,进而通过优化主导参数来提高电力系统的暂态稳定性。通过建立主导参数优化问题的数学模型,解析分析了主导参数对最大频率偏差的影响程度,采用灵敏度分析方法,将非线性优化问题转化为线性规划问题,以减少计算量。在此基础上,文章提出了适用于多机系统的调差系数优化方法,最后通过仿真算例验证了方法的有效性。

“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑评述

数字化是推动新型电力系统发展的重要动力,已成为广受学术界和产业界关注的热点技术。为此,《电力系统自动化》编辑部组织了“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑,系统化介绍了新型电力系统数字化基础元件装备、边缘计算技术、通信安全与防护、智能化调度决策等一系列技术成果,代表了本领域最新技术成果和先进经验。文中立足于新型电力系统数字化发展的整体趋势,对专辑论文按研究方向进行了系统性梳理,对其核心成果与观点进行了归纳总结,希望能够完整呈现专辑成果对新型电力系统数字化关键技术体系的支撑作用,为相关技术研究的进一步深化提供参考。

新型电力系统保护控制技术架构研究

随着新能源的不断接入,电力系统结构、运行控制方式变得更为复杂,对保护控制技术提出了更高要求。为此,提出了一种新型电力系统保护控制技术架构。为预防单一事故向系统性事故发展,提出新型继电保护构成模式,构建更加完善的第一道防线。结合系统性事故演变过程,建立保护和控制系统之间的信息融合及协同机制,通过站域自治-区域协同的方式实现自治式保护控制策略,优化三道防线的功能布局,有效抑制和阻断系统性事故的发生与发展,提升新型电力系统的安全防御能力。

新能源电力系统灵活性供需量化及分布鲁棒优化调度

电网中新能源渗透率的提升导致电力系统在局部时段灵活性严重不足。针对现有处理电力系统灵活性和供需不确定性过于保守或冒险的问题,提出一种数据驱动的分布鲁棒优化调度模型。首先,考虑风光出力的时空相关性,基于Copula理论构建出力集合。结合场景法与区间法对电力系统灵活性需求进行量化,引入灵活调节因子表征各类资源参与灵活性调节的能力,建立灵活性供需平衡约束。其次,考虑电动汽车等需求侧资源的灵活性供给能力,以灵活性资源运行成本与电网灵活性缺额惩罚成本最优作为目标函数,建立数据驱动的两阶段分布鲁棒模型。为降低保守性,采用综合范数对其概率分布进行约束,减小了灵活性需求出现极端情况的概率。针对两阶段鲁棒模型求解问题,利用零和博弈思想将模型解耦为主问题和子问题,采用列与约束生成算法进行迭代求解。最后,仿真算例表明,所提模型相比于传统不确定性模型对提高电力系统灵活性裕度与经济性具有积极作用。

面向新能源电力系统频率时空动态的节点等效惯量指标及其应用

大规模新能源接入电力系统导致系统频率动态过程发生了根本改变,一方面,惯量在系统中空间分布不均匀,系统频率动态呈现出空间分布差异,另一方面,新能源将采用附加控制手段为系统提供虚拟惯量,影响系统惯量响应过程,而传统同步机系统惯性中心视角下的系统总惯量指标无法计及上述因素。该文分析新能源电力系统频率时空动态过程,类比同步机系统总惯量,从扰动不平衡功率与节点频率下降速率之间的关系出发定义节点等效惯量指标,能够合理计及频率空间分布以及新能源虚拟惯量。结合扰动瞬间有功-发电机转速动态过程和系统频率空间相关性推导节点等效惯量指标的表达式。接着,从计及节点等效惯量指标的机组组合和面向在线监测与实时控制的频率动态分区2个角度给出了指标应用示例。最后,以改进的IEEE 39节点系统为例,验证所提指标的有效性和计算方法的正确性。提出的节点等效惯量指标能够弥补新能源电力系统频率时空动态过程分析及刻画的不足,具备现场应用潜力。

新型电力系统电源布局规划方法

以最大消纳新能源为目标,结合潮流约束、电源容量约束和电气约束等因素,基于复杂适应系统理论,以新能源最小建设步长为建模主体,提出了多能源电源之间的互补协调规划方法,通过调整各种类型电源的安装位置和容量,以得到多能源电力系统的最佳电源布局。以西北某地区电网的运行数据为例,对原电力系统进行了重新规划,仿真结果验证了该规划方法的有效性。

电力系统中压电网谐振关键元器件评估

模态分析法可以获得最丰富的谐振信息,现有灵敏度分析方法可以得到每种元器件对谐振影响程度的排序,但无法明确辨别谐振关键元件和谐振电路。首先,通过推导对各参与因子的物理意义进行了解释,归纳了现有的2种灵敏度分析方法;然后,考虑不同属性元器件取值范围的差异性及逆变器外特性的影响,提出了一种适用于配电网谐振关键元件和电路的识别方法;最后,通过算例分析和PSCAD仿真结果,验证了所得谐振关键元器件的准确性。该方法可以较为准确地识别出系统固有谐振的关键元器件,为研究谐波谐振问题及其抑制、事故调查分析等提供参考。

考虑PMU数据质量问题的电力系统扰动检测方法

快速准确的电力系统扰动检测能够为后续扰动分析提供有效的指导信息,而广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的广泛应用为扰动检测提供了有力的数据基础。基于PMU量测数据,该文提出一种考虑PMU不良数据的扰动事件检测方法。首先分析PMU异常数据行为特性,揭示扰动事件与不良数据的差异性特征。进一步,提出一种基于差分Teager-Kaiser能量算子与3Sigma准则相结合的PMU异常数据初筛方法,避免了低强度扰动漏检和扰动的重复检测问题。接着,利用动态时间规整和最大互信息系数分别计算不同PMU间的时空相似性,以及同一台PMU内不同量测间的相关性,并以此作为表征扰动事件和不良数据差异的特征。最后,通过局部离群概率算法对得到的综合度量指标进行分析,可实现在含有不良数据场景下的扰动事件准确检测。基于IEEE39系统,实际电网模型以及PMU实测数据,验证所提方法具有较好准确性、实时性以及泛化能力。

基于局部检测信息的电力系统时间同步攻击定位方法

卫星时间同步攻击可造成电力系统设备时间紊乱,PMU相角量测错误,危及系统安全运行。鉴于基于线路两端PMU数据的攻击检测方法无法判断线路哪端节点受到攻击,提出了一种基于局部攻击检测信息及同步区域搜索聚合的卫星时间同步攻击定位方法。首先,结合同步攻击特性构建了电力系统等效图及邻接矩阵。其次,结合线路两端攻击检测信息,利用广度优先搜索获取报警线路分割形成的各内部同步的区域子系统。再次,根据子系统是否两两相连分为简单情形和复杂情形;针对复杂情形,结合相角差偏差估计与同步子系统聚合将其转化为简单情形。最后,基于正常节点数量占优假设定位受攻击节点。IEEE 39节点系统测试表明,该方法在不同攻击下可有效定位攻击,可区分受不同攻击的节点,对微小攻击的定位能力强。

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。

新型电力系统的内涵、特征及关键技术

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,构建以新能源为主体的新型电力系统成为我国构建新发展格局、全面助力能源革命的重中之重。该文分析当前我国的能源、电力现状及挑战,厘清我国能源转型总体思路,多角度对比新型电力系统概念认知情况,并剖析其发展和实施现状。然后,从大系统运行视角对新型电力系统的内涵做出进一步解读和阐述,提出“多源互补、源网协同、供需互动、灵活智能”的新型电力系统特征,并对其中六项关键技术的定义、技术和工程应用现状、发展前景和趋势等进行探讨。该文分析可为我国新型电力系统建设提供新颖解读和有益指导。

新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望

化石能源短缺和节能减排的双重压力促使中国能源发展方式亟待转型调整。随着新能源发电的规模化并网应用,传统电网正在逐步向着新能源电力系统方向演变,并对其运行控制带来显著的影响。作为一类虚拟可控资源,在新能源电力系统中考虑需求侧响应(DR)可有效克服新能源发电的间歇性问题,提高电网对新能源的利用效率,实现源荷互动与协同增效。文中首先简要介绍了新能源电力系统的基本特征及内涵理念;其次,根据资源的分类及特点,总结了不同类型DR对新能源电力系统的潜在贡献及作用影响;在此基础上,从规划、运行、控制、评价这4个维度对新能源电力系统中DR问题的研究情况进行了总结,并就上述领域值得进一步关注的研究方向给出了相关建议;最后,结合当前国情,对推动新能源电力背景下DR应用及其保障机制建设提出了一些建议。

能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探

促进新能源开发利用是我国能源革命的重要目标,而能源互联网则是实现这一革命目标的关键手段。该文首先分析了能源互联网对能源革命、尤其是促进新能源电力系统建设发展的推动作用,分析了能源互联网与新能源电力系统的兼容性,其次提出了能源互联网背景下考虑新能源电力系统各环节协调优化的运营模式,最后研究了将能源互联网与新能源电力系统相整合的关键技术并提出了未来研究建议。

基于主从博弈的跨境新型电力系统双边交易决策方法

随着新能源发电技术在全球范围内的高速发展,各国电网新能源消纳压力日益凸显。利用跨境输电网络进行新能源跨境交易是提高新能源利用率的有效途径。然而,现有的跨境电能交易市场中常采用固定电量及电价的方式,难以有效激励新能源跨境消纳。为此,提出了基于主从博弈的跨境新型电力系统双边交易决策方法。首先,基于现有跨境电能协商交易模式,考虑新能源跨境交易需求,提出一种跨境新能源激励交易模式。其次,基于两国初始交易计划及联络线约束,对新能源跨境消纳潜力进行分析,并建立了以新能源购电国为主导层、售电国为随从层的主从博弈模型。针对跨境两国交易信息隐私性的特点,采用分布式迭代算法对博弈模型进行求解。最后,通过算例验证了盈余新能源跨境双边博弈决策的可行性和有效性。

新能源电力系统控制与优化

新能源电力的规模化开发以及传统能源的清洁高效利用已成为当前能源革命的主题.目前,我国新能源电力比例持续增加,但受限于化石能源占主导的电源结构,未来很长一段时间内我国将处于混合能源时代.强随机波动性、间歇性以及不确定性使得规模化新能源电力的消纳问题日益严重,我国弃风弃光现象十分突出.深入认知电源侧、电网侧、负荷侧的基本特性,着重解决其控制与优化难题,是实现新能源电力系统安全高效运行的基本前提.本文围绕电源效应、电网响应、负荷响应,着重从电网友好型发电控制、基于多源互补的火力发电弹性控制、适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制、需求侧资源特性与主动适应控制以及基于分布式能源的微电网控制5个方面阐述了新能源电力系统局部与全局控制中存在的关键科学问题.

基于高维模型表达方法的新能源电力系统小干扰失稳风险评估

受新能源电力系统中随机变量多和概率分布复杂等特点影响,小干扰失稳风险评估面临高效性和准确性两方面挑战。因此,提出基于高维模型表达方法的新能源电力系统小干扰失稳风险评估方法。首先,使用核密度估计法构建单变量概率分布模型,使用Pair-Copula函数模型构建高维相关变量联合分布模型,刻画变量复杂概率分布特征。然后,提出基于移动最小二乘法和高维模型表达方法的小干扰失稳风险评估方法,通过对非线性耦合相关性变量的稀疏逼近,提高建模求解效率。并针对风-光-负荷实际概率分布特征,提出了与概率结合的采样法以提高计算准确性。最后,以新能源接入的2区域4机系统和新英格兰-纽约16机系统为例进行分析,验证了所提方法的准确性和高效性。

北斗在新能源电力系统的应用

北斗卫星导航系统可提供高精度定位、高精度授时以及具备短报文通信技术。伴随其建设的逐步完善,北斗卫星导航系统已在我国国防、电力、交通、测绘等领域落地应用。本文从新能源电力系统角度出发,对北斗在电力系统中的应用进行了综述与展望。首先介绍了电力系统对于卫星导航系统定位、授时、通信以及安全性的需求。其次,综述了北斗在新能源电力系统中的应用及潜在应用场景,主要从电源侧、调控、配网、负荷、一次设备和应急通信六个层面展开论述。最后,对北斗在新能源电力系统中的应用进行了总结与展望。

新型电力系统典型负荷侧资源灵活性价值分析

随着以新能源为主体的新型电力系统逐渐形成与发展,电网面临调节能力不足的风险,而负荷侧资源可以在多时间尺度为电力系统提供灵活性。首先介绍了电力系统灵活性定义,然后对新型电力系统背景下输电网和配电网不同时间尺度的灵活性供需平衡进行论述。以温控负荷、电动汽车和负荷侧电氢能源枢纽3类具有发展潜力的负荷侧资源作为研究对象,分析了需求侧对支撑新型电力系统灵活性需求的灵活性价值与可行性。