计及多能源分频互补的新能源并网调度优化

风电、光伏发电等新能源电力的强波动性、弱支撑性给电力系统稳定性带来不利影响。为此,在研究风电、光伏出力随机波动特性的基础上,通过离散傅里叶变换(DFT)分析补偿风、光电联合出力的电力曲线功率频谱密度,提出利用火电、水电、储能等多能源分频补偿控制模式以应对高比例新能源并网波动问题。首先利用两次小波包分解将波动补偿量分解为低频、中频与高频分量;然后以年运行成本最小化为目标在引入波动量罚系数的基础上根据不同能源机组出力特性优化不同补偿机组容量。通过对西部某地区风电场群及光伏电站数据进行分析,验证了所提调度优化方法的正确性和可行性。

考虑风光互补及源荷耦合关系的高比例新能源发电调峰运行优化（英文）

为优化高比例新能源接入电网时的调峰运行,提出了同时考虑风光互补及源荷耦合关系的评价指标,在此基础上对具有反调峰特性的新能源发电建立了基于调峰需求的典型出力场景模型。该模型以平衡场景、基于改进拉丁超立方采样(Latin hypercube sampling,LHS)算法和场景削减技术的关键场景及其概率分布表征风光接入对电网运行和调峰需求的影响。根据风光出力典型场景模型,建立了高比例新能源发电的调峰运行优化模型。采用多场景调峰运行优化,计算各项运行指标,对比分析了兼顾风光互补和源荷耦合的调峰运行能力。以一个实际的比例新能源发电场为例设计算例,验证了所提运行策略的可行性和有效性。

高比例新能源电力系统的发展机遇、挑战及对策

环境污染、气候变化、能源安全和可持续发展等问题日益突出,全球主要国家已将新能源列入国家能源优先发展战略,高比例新能源发展面临重大机遇与挑战。在介绍了国内外新能源发展的背景和现状的基础上,分析了中国大规模新能源发展的主要特点,以甘肃为例,研究高比例新能源接入电力系统发展的机遇,分析了面临的送出、消纳、系统稳定、运行控制、经济性和效率等一系列挑战,展望了高比例新能源发展趋势并提出了应对措施。

基于虚拟同步机的光伏并网系统控制研究

由于光伏新能源多通过电力电子接口接入电网,使得原先由同步发电机占主导地位的电力系统转变为高频电力电子化的电力系统。针对大规模光伏电源接入电网导致电力系统原有的转动惯量变得更小的问题,以双极式三相并网系统为研究对象,采用虚拟同步发电机控制策略,并在Matlab/Simulink中进行仿真验证。仿真结果表明:采用虚拟同步机控制策略的光伏并网系统能模拟出传统同步机惯性、调频特性。

减载运行方式下直驱永磁风电机组虚拟同步控制策略

随着风电并网容量的增加,导致系统惯量支撑能力不足,电网频率失稳等问题日益显著,虚拟同步发电机技术模拟同步发电机运行特性成为一种有效的解决方案。以风电场主流机型之一的直驱永磁风电机组为研究对象,在并网控制中引入虚拟同步控制策略,提高直驱永磁风电机组的等效惯量,使其向电网输送平滑功率。并利用机组自身超速和变桨协调控制提供备用容量,通过虚拟同步发电机的惯量响应控制环节增发有功出力,从而提升系统一次调频能力。仿真结果表明,所提出的协调控制策略能够充分利用风电机组自身减载运行和虚拟同步发电机技术,有效提升并网系统的频率稳定和惯性支撑效果,有利于电力系统的安全稳定运行。

甘肃电力科技创新体系建设初探

随着国家科技强企战略的不断推进和国网公司"三集五大"管理变革,甘肃电力科技创新体系亟待提高,从公司科技面临的形式、存在的问题出发,确定了科技创新体系组织架构及机制建设,为甘肃电力科技发展起到指导作用。

基于偏差解耦扰动观测器的多重PR控制策略

带有L型滤波电路的三相并网逆变器在dq轴旋转坐标系下的数学模型存在电流耦合项,使其在滤波电感、负载参数突变时动态控制性能下降。针对以上问题,本文提出一种结合偏差解耦扰动观测器的多重比例谐振控制方案,该方案由偏差解耦扰动观测器和网侧电感电流反馈环两部分组成。其中电流反馈环采用多重比例谐振控制取代传统比例积分控制,同时结合偏差解耦扰动观测器对电感参数的变化和dq轴电流耦合所引起的电压误差进行观测,并将观测值作为补偿信号反馈到输入端。通过仿真和实验可以看出,该方案具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,可以有效降低并网电流的谐波畸变率。

基于热电联产运行模式的光热发电调峰策略

针对中国"三北"地区冬季供暖期因热电机组"以热定电"运行约束,导致系统调峰能力不足而造成的大量弃风问题提出一种基于热电联产运行模式的光热电站调峰策略。该文首先分析光热电站辅助供热后热电机组电热特性及其调峰能力变化情况,然后根据不同时段的负荷特性及热电机组运行状况制定出基于热电联产运行模式的光热电站在各时段的运行策略,在此基础上建立含光热电站、热电机组、纯凝机组、风电场的电力系统电热综合调峰优化模型。与传统模型相比,新模型增加了系统热平衡约束、热电机组的热电耦合约束、光热电站运行约束等。仿真结果表明基于热电联产运行模式的光热电站,通过辅助供热不但可有效提高电网的风电消纳水平,同时可避免运行成本较高的纯凝式机组频繁调节,提高系统运行的经济性。

双馈异步风电机组模拟惯量响应控制技术综述

通过模拟惯量控制策略,双馈异步风电机组(DFIG-WTG)可以实现惯量响应,提高电力系统的频率稳定性。综述了3类双馈异步风电机组的模拟惯量响应控制策略:一是在MPPT控制策略中引入频率偏差或其导数,通过增益、比例积分(PI)控制器等控制环节后,得到双馈风电机组转矩或有功功率的补充控制参考值;二是当发生频率扰动时,屏蔽MPPT控制策略,采用瞬时有功功率超发实现模拟惯量;三是采用磁链幅值相角控制(FMAC)策略实现模拟同步发电机控制。通过合理的参数设定,理论上3种控制策略均可以最大化利用风电机组的转子动能。

多时空尺度下大型风电基地出力特性研究

针对大型风电基地出力特性问题,基于甘肃酒泉大型风电基地实测数据,从风电出力日变化、季节变化、波动性、相关性、同时率方面,研究了各特性的计算指标及其时空变化规律,并给出各指标的估算函数或置信区间。另外,还提出了不同空间尺度下功率曲线的差异问题并给出修正方法。研究结果显示,大型风电基地内部分区域具有不同的风电出力特性,在估算相关参数时要分区域评估。上述研究结果可为调度决策、风场规划、修正风电功率预测结果等提供重要参考依据。

适用于低电压穿越仿真的风电场内集电线路等值方法

以二机并联模型为基础,提出了一种适用于低电压穿越(LVRT)仿真的风电场内集电线路的等值方法。以电网电压跌落期间风电场并网点的无功输出量一致为原则对线路的电抗进行等效;以风电场内线路的有功损耗相等为原则对线路的电阻进行等效。经过集电线路阻抗变换后,风电场等效为一台经过一等值阻抗直接连接到公共连接点(PCC)的单机等值模型。该方法适用于干线式、放射式和混合式集电线路拓扑的等值,且计算所得线路阻抗参数恒定,便于实际应用。仿真结果表明,在电网故障期间,等值模型具有很高的精度。

基于多维气象数据和PCA-BP神经网络的光伏发电功率预测

太阳能光伏发电受很多随机因素的影响,这使得光伏系统输出功率具有不确定性的特点。光伏系统输出功率的精确预测对电力系统的未来规划、调度管理和运行控制有着重要意义。通过多个渠道搜集多维数的历史气象数据,同时将天气类型分为无云、有云、多云和雨天4类;然后基于反向传播(back propagation,BP)神经网络建立不同气象条件下的光伏发电功率预测模型;最后利用主成分分析(principal component analysis,PCA)对原始气象特征数据进行降维分析和处理,以提高计算速度和精度。仿真算例结果验证了所建立的光伏发电功率预测模型的有效性,而且PCA降维能够降低训练,减少预测的计算时间,并提高预测精度,这表明PCA能适用于未来海量气象大数据下光伏电站短期、超短期的分钟级实时功率预测。

采用样板机法计算风电场弃风电量的实测数据统计分析

弃风限电问题已经成为制约我国风电产业发展的严重问题。准确估算弃风电量对合理评价弃风影响、制定风电发展政策和用于调度运行等都具有重要的意义。目前,我国采用样板机法进行弃风电量估算,基于甘肃省风电场实测数据,对估算的有效性和精度进行了统计分析。主要分析了弃风限电对风电机组出力特性的影响;基于蒙特卡罗方法提出了在选择不同数量的样板机组的情况下计算风电场出力分布的统计方法,并与穷举法对比,证明了该方法的有效性;研究了采用样板机法估算风电场理论应发电量的精度及其与样板机台数的关系;计算了典型风电场的弃风率。

集中式光伏弃光分析及应对措施

针对集中式光伏弃光问题,从调峰能力、输送能力、消纳能力以及设备运行等方面分析了集中式光伏电站产生弃光的原因。提出了基于标杆光伏电站的弃光电量计算方法和基于辐照度数据还原的弃光电量计算方法,结合算例利用实际运行数据进行弃光电量分析计算并对2种算法的适用情况进行阐述。最后从国家政策、发展规划、调度运行及消纳市场等层面提出了促进光伏消纳、减少弃光的应对措施,以期促进集中式光伏健康、持续、稳定发展。

基于风速衰减因子法的大型风电场尾流效应模拟方法研究

在大型风电场尾流计算中,多台风机的尾流叠加方法一直是个难点。传统的尾流叠加方法均基于实际风速值,导致模型复杂、计算必须依据气流流经风机的顺序,且由于风机尾流之间的覆盖关系较为复杂,容易出现漏算、重复计算的问题。提出风速衰减因子(尾流风速与来流风速之比,Rv)及基于风速衰减因子的风电场尾流计算方法,称为风速衰减因子法(Rv法)。该方法物理意义明确、简单易行,可按照任意风机顺序进行计算,避免漏算、重复计算问题。此外,基于实例风电场,采用法模拟了尾流影响下全部风机的功率情况,对比显示模拟结果与实测数据较为一致(相关性系数0.86);采用Rv法模拟了风电场三维尾流分布,并与实测风廓线进行了对比,对比结果显示在大气稳定条件下,模拟结果与实测数据较为一致。

考虑风电波动不确定性的两阶段鲁棒优化分频调度方法

风电的随机波动性给现代新能源电力调度带来挑战,为此提出一种考虑风电波动不确定性的鲁棒优化分频调度方法。该方法首先利用小波包分解将发电计划与风电出力的差值功率划分成多个频段并选择相应机组,通过分析各频段功率波动置信概率,构建考虑风电波动不确定性的两阶段鲁棒分频优化模型。该模型将系统所需备用容量按比例分配给各频段机组,分析各频段调节特性和调度成本,并采用基于数据驱动的多弧面不确定集方法来捕捉随机波动不确定分布以削减保守性,同时采用列和约束生成(columnandconstraint penetration,C&CG)算法对其求解。最后,通过30节点系统算例,验证了该模型和方法的正确性和有效性。

基于相似日理论和IPSO-Elman模型的短期光伏发电功率预测

为提高光伏发电功率预测精度,提出一种基于相似日理论和改进的IPSO-Elman神经网络模型的短期光伏发电功率预测方法。将历史数据细分为不同季节不同天气类型的多个子集,通过灰色关联度和余弦相似度组合而成的综合关联度指标筛选相似日。针对标准粒子群算法的缺陷,提出一种改进的自适应混沌变异粒子群算法(IPSO)来优化Elman神经网络,将优化得出的最优权值和阈值作为初始值建立IPSO-Elman神经网络模型,对3种不同季节和天气类型条件下的光伏发电功率分别预测。选用甘肃省某光伏电站2014年数据进行实例分析,结果表明,IPSO-Elman模型在不同天气类型条件下的功率预测效果都有明显提高。

光伏系统有功功率自备用研究

针对光伏系统参与电网频率响应需要有功功率储备的要求,提出一种光伏系统的降功率运行方法。该方法通过控制光伏系统使其工作在偏离最大功率点的条件下,可在光伏系统内部实时保持一部分有功功率上调能力,在不需要外加储能装置的情况下也能够按照实际需求释放或缩减光伏有功输出,从而起到与储能系统相同的作用。由于在降功率运行过程中光伏系统的可用最大功率未知,该研究使用高斯-赛德尔结合朗伯函数的方法对光伏最大功率进行精准预估,同时提出一种P-V曲线修正方法,使电压工作点始终位于P-V曲线的右侧,以获取更大的功率调节范围和更快的响应速度,最后在Matlab/Simulink里建立相应的仿真模型对所提方法进行验证。

应用于模块化多电平直流变换器的阶梯波调制策略

在直流配电网中,模块化多电平直流变换器MDCC(modular multilevel DC/DC converter)以模块化多电平变换器结构为基础,是实现不同电压等级直流母线电压变换和电能双向传输的核心装置。探讨MDCC的高频链阶梯波调制策略,并采用傅里叶级数建模,可有效简化阶梯波建模和分析过程。此外,阶梯波调制可有效减小高频链电压dv/dt、谐波和无功含量,提升MDCC整体效率,促进MDCC在直流配电网中的应用。

高渗透率光伏参与电力系统调频研究综述

光伏发电的波动性和随机性会造成高渗透率光伏发电系统输出功率随机波动,进而加重了电网频率调节负担。同时高比例光伏发电接入系统,会替代部分常规机组,进一步削弱了电网调频能力。针对高比例光伏并网对电网频率稳定带来的全新挑战,分析了光伏发电接入系统对电网频率稳定性的影响机理。介绍了当前光伏发电参与系统频率调节的技术路线。最后,结合当前我国电网和新能源发展实际情况,展望了今后需要进一步关注的问题。