新型电力系统背景下抽水蓄能和新型储能协同发展研究

抽水蓄能和新型储能协同发展对实现能源结构转型有积极推动作用,但适应新型电力系统建设进程的抽水蓄能和新型储能如何协同发展尚无定论。结合新型电力系统不同时间尺度储能需求和储能发展现状分析明确抽水蓄能和新型储能功能定位和发展趋势,并适应新型电力系统建设需求基于规划定位—技术创新—运维管理—运营策略架构提出抽水蓄能和新型储能协同发展建议,为推动储能行业发展决策制定、促进储能行业良性发展提供战略支撑。

风力发电对电力系统的影响(英文)

风力发电依赖于气象条件,并逐渐以大型风电场的形式并入电网,给电网带来各种影响。电网并未专门设计用来接入风电,因此如果要保持现有的电力供应标准,不可避免地需要进行一些相应的调整。讨论了在风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机的特性,它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护等方面带来影响。针对这些问题提出了相应的解决建议和措施,以期更好利用风力发电。

电力系统数字混合仿真技术综述

相互独立的机电暂态程序与电磁暂态程序由于各自的不足和局限,已经难以适应快速发展的现代电力系统对仿真技术的要求,数字混合仿真技术为解决该问题提供了一种新的思路。文章对该技术进行了研究,认为接口的处理是其中的关键,在此基础上重点阐述了接口位置选择、等值电路形式、数据交互方式以及数据转换等核心问题。最后指出,在混合实时仿真中电磁暂态侧与实际物理装置相连具有重要的研究价值和应用前景。

基于支持向量机的电力系统紧急控制实时决策方法

电力系统紧急控制是故障消除后保持系统稳定性、防止事故扩大的重要手段。相比于目前电网普遍使用的离线决策,实时紧急控制决策能够提供更准确有效的控制措施。但实时决策对计算速度的要求极高,传统方法无法胜任。基于支持向量机技术,该文研究了电力系统紧急控制实时决策方法,关键在于利用支持向量机从大量的仿真数据中挖掘系统稳定规则,并用于构造可以实时求取的稳定性约束,由此将大量的仿真搜索从实时阶段转移到离线阶段。该文首先建立紧急控制决策的优化模型;然后利用灵敏度方法将模型中的稳定性约束线性化;接着通过改造支持向量机的分类表达式将其用于拟合,提出能够实时求取的稳定裕度指标,实现灵敏度求解;最后在IEEE39节点系统中进行算例仿真,仿真结果显示:所提出的稳定性指标能够准确反映系统的稳定裕度,同时针对不同的失稳状况该文提出的决策方法能有效恢复系统稳定性。

电力系统运行可靠性最优控制

电力系统的运行面临着许多不确定性。如何保证电力系统高可靠运行的同时最大程度地节省运行成本,始终是调度运行人员关心的问题。为此提出运行可靠性最优控制的概念、模型和算法。目的是寻找系统最优运行点以协调运行可靠性成本和效益,为调度员提供在线的辅助控制策略。模型以最小化期望社会成本作为优化目标,以发电机有功出力、发电母线电压幅值和无功源的无功出力作为控制变量,以初始点的潮流约束作为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行求解。算例采用IEEERTS-79测试系统和中国西南某省实际系统比较运行可靠性最优控制、最优潮流和安全约束最优潮流的控制效果,表明该文所提模型和算法的有效性。

电力系统运行可靠性在线控制

研究如何通过调度控制来规避电力系统运行的风险、提高电力系统的运行可靠性具有重要的意义。提出运行可靠性在线控制的模型和算法。首先阐述运行可靠性在线控制的基础与功能定位,然后提出短期运行可靠性评估的指标和算法,在此基础上建立运行可靠性控制的数学模型,该模型以控制代价最小为目标函数,以发电机出力调整量和节点切负荷量为控制变量,以运行可靠性指标准则为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行搜索。对IEEERTS-79测试系统的计算分析表明运行可靠性控制模型和算法的有效性。

不同锁相机制的双馈电机对电力系统小干扰稳定的影响分析

双馈电机矢量控制技术依赖于正确量测定子磁链或电压相位信息。锁相动态将影响双馈电机动力学特性,进而影响系统小干扰稳定水平。随着风电渗透率的不断增加,采用不同锁相方法的双馈电机给电力系统小干扰稳定性带来的影响值得审视。采用特征根分析方法,研究了分别采用定子电压锁相环和定子磁链观测器的双馈电机对电力系统低频振荡模式的影响。指出不同锁相机制、不同的锁相控制参数造成风机在不同程度上参与电力系统的机电振荡模式。此外,锁相环节的强迫干扰小信号可能引起系统强迫功率振荡。数值仿真验证了结论的正确性。

电力系统动态仿真中模型参数不确定性的定量分析

由于电力系统动态仿真模型中负荷参数存在不确定性,这使仿真结果的可信度受到影响。在研究负荷参数不确定时,采用传统蒙特卡罗分析法仿真次数过多、仿真时间过长,而采用轨迹灵敏度法又不能给出参数不确定性影响的定量表示。因此采用了一种将轨迹灵敏度法与概率分配法相结合的方法,定量分析负荷参数的不确定性对动态仿真结果的影响。在4机2区域系统上的仿真结果表明,该方法不仅能够快速分析对仿真结果影响较大的主导参数,而且能够直接输出响应与主导参数之间建立的最合适阶次的多项式关系,定量分析参数的不确定性。因此文中方法能够快速清晰地量化出主导参数的不确定性与系统稳定度之间的关系。

多元自回归滑动平均模型辨识与电力系统自适应阻尼控制

传统基于离线模型参数和典型运行方式设计的电力系统阻尼控制器存在适应性问题,提出一种基于辨识的自适应控制器设计方法,可解决一般自适应控制中快速性和准确性要求之间的矛盾。所用的多元自回归滑动平均模型(auto regressive moving averaging vector,ARMAV)辨识在电网正常运行过程中针对由负荷等随机扰动引起的类噪声信号进行;在综合考虑辨识误差、阻尼要求和稳定裕度基础上,提出阻尼控制零极点配置基本原则,并设计相应的遗传算法优化方法。为了充分检验上述辨识与控制系统的效果,基于广域测量平台对其进行软硬件实现,并在东北电网简化系统中进行实时数字仿真(real time digital simulation,RTDS)测试,实验结果说明了所提方法的可行性和有效性。

电力电子接口对电力系统频率控制的影响综述

风电、光伏、储能、柔性高压直流输电等通过电压源/电流源型变流器接口取代了传统的机械开关并网,将给电力系统的既有频率动态特性、有功平衡原理及相关控制方法带来改变。首先回顾了近年电力电子接口相关的系统频率事件,从惯量角度分析了规模化电力电子接口对系统频率控制的影响。总结了提高频率支撑能力的接口控制技术,分析了接口外特性在惯性响应和一次调频环节与同步机组等价性。基于能量守恒原理讨论了大规模电力电子接口接入下电力系统有功平衡机理,最后从机理、模型、方法层面提出了电力电子化该领域内值得探索问题。

电力系统仿真不确定度评估中拟合多项式阶次的确定

当前用概率分配法(probabilistic collocation method,PCM)进行含多个不确定参数的仿真不确定性评估时,各参数都使用相同的阶次,致使拟合多项式总阶次过高,所需仿真次数过多,限制了PCM的应用。实际上,各参数所需的阶次可以不同,需要分别定阶。如果将参数耦合在一块进行定阶,这是一个组合问题,难以求解。为此,假定参数的阶次不受其他参数取值的影响,对各参数进行解耦定阶,然后将所得阶次应用到多参数PCM对应的参数中。此外,利用PCM能用一个低阶多项式来精确获取高阶多项式的期望值的特点,当不确定参数较多、精确的高阶多项式无法获得时,提出根据期望值在连续2个阶次拟合多项式中的差异来对参数进行定阶,在保证期望值等价的前提下,大大降低拟合多项式的总阶次和所需仿真次数。理论分析和算例结果验证了该方法的有效性。

基于半张量积方法与准稳态时域仿真的电力系统中长期电压稳定分析

提出了综合基于半张量积方法的非线性动力学稳定裕度指标与准稳态时域仿真的中长期电压稳定判定方法。建立了中长期电压稳定分析模型。该模型将短期动态平衡方程转化为代数方程,降低了求解稳定裕度指标过程中雅可比矩阵以及海森矩阵的计算复杂度。在此基础上,利用基于半张量积方法的中长期电压稳定指标分析中长期电压稳定性。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。

高比例新能源和电力电子设备电力系统的宽频振荡研究综述

电力系统正逐步向高比例新能源和高比例电力电子设备趋势发展,而电力电子设备与电网之间相互作用引起的宽频振荡成为影响电网安全稳定运行的重要问题之一。该文首先阐述了电力系统电力电子化趋势对电力系统振荡的影响,并从广义角度对电力系统宽频振荡进行定义。其次,与传统电力系统的振荡进行对比,对宽频振荡的形态特征进行总结,分析了宽频振荡的形成机制。然后,整理了宽频振荡的数学模型、时空分布特性和抑制措施等方面的研究现状,指出宽频振荡研究目前存在的问题及面临的挑战。最后,分别从宽频振荡的建模方法、特征分析、机理研究及抑制措施等4个方面,提出了电力系统宽频振荡的研究思路和方法。

基于风速预测和随机规划的含风电场电力系统动态经济调度

随着风力发电在电力系统中比重的持续增加,在电力系统经济调度中需要考虑风电场的影响;而并网风电场具有动态、随机、容量大等特点,传统的经济调度方法已不再适用。针对风电场出力的随机性,在风速预测的基础上,应用随机规划理论建立了考虑机组组合的含风电场电力系统动态经济调度模型。在求解模型时应用了综合随机模拟、神经元网络和遗传算法的混合智能算法,提高了算法的收敛速度和搜索性能。以含风电场的IEEE30节点系统为算例验证了所提方法的可行性和有效性。

一类电力系统鲁棒优化问题的博弈模型及应用实例

提出一种电力系统鲁棒优化问题的博弈模型以有效处理不确定性,该模型以系统控制变量和大自然确定的决策变量(用于表征不确定性)为博弈参与者,以最小化系统最大运行成本(或风险)为优化目标,从而形成一个min-max博弈格局。进一步总结归纳了工程博弈论的三大主要特征,将所提出的模型应用于含风电和电动汽车的电力系统经济调度,通过求解相应的min-max优化问题,得到了对风电短期不确定性具有较强鲁棒性的经济调度策略。在IEEE 9节点系统上的仿真分析验证了所提模型的正确性和方法的有效性。

新型电力系统的“碳视角”:科学问题与研究框架

电力在我国能源消费与碳排放中占据重要地位。电力系统低碳转型,构建以新能源为主体的新型电力系统将对我国碳达峰、碳中和战略目标的实现起到关键作用。该文首先分析了从"电视角"到"碳视角"下电力学科研究体系的转变趋势,并对当前"碳视角"下的电力系统研究概况进行了综述。基于"碳视角"下的电力系统研究路径,从电力系统全环节碳排放计量和"战略-技术-市场"协同低碳化解决方案2个方面,分析了电力低碳转型过程中的关键科学问题。在此基础上,从碳计量与碳追踪、碳规划与碳轨迹、碳减排与碳优化、碳市场与碳交易4个方面提出了新型电力系统"碳视角"的研究框架,并对关键研究内容进行了分析和阐述。

基于WAMS的电力系统功率振荡分析与振荡源定位(1)割集能量法

目前,电力系统低频振荡诊断与分析中面临的主要困难是如何利用有限的广域量测系统(wide area measurementsystem,WAMS)数据快速准确的识别振荡源。针对此问题,提出一种基于WAMS信息构建电网割集计算振荡能量的实用方案。首先定义了割集振荡能量的概念与计算方法,并提出基于关键线路的WAMS动态信息可构建不同层次的网络割集,其中振荡能量流出的割集即可判断为振荡源。最后,通过在实际电网中仿真和对三峡电厂某次振荡实例的分析,验证了该方法的有效性。案例分析结果表明,割集能量的方法可以最大限度地利用WAMS信息,直观快速地显现电网振荡时的特征,摆脱对元件参数精确性的依赖,快速定位振荡区域,有效识别振荡源。

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。

电力系统精细规则的研究

在分析传统运行规则的基本形式和弊端的基础上,进一步阐述精细规则的概念。针对系统输电断面,提出建立精细规则的方法:针对静态安全,精细规则的建立基于灵敏度技术;针对暂态安全,精细规则的建立采用数据挖掘技术,由建立训练集、特征选择、知识表示等步骤组成,其中训练集采用基于连续潮流的极限传输容量计算方法,特征选择采用一种新的基于信息理论的方法,知识表示采用最小二乘拟合。对四机双区域测试系统和某省级电网分别进行精细规则的算例研究,结果表明,精细规则考虑了更精细的电网特征状态,对在线运行方式的适应能力更强,可在保证系统安全的前提下有效挖掘输电走廊的输电潜力,提供的灵敏度还有助于控制决策。

高比例可再生能源并网的电力系统灵活性评价与平衡机理

高比例可再生能源并网的电力系统中,波动电源和负荷不确定性双重叠加,采用增加备用应对不确定性的模式在技术和经济上均难以为继,亟待建立一种新的灵活性平衡机制。该文首先给出了电力系统灵活性的概念及其特征,提出了多时间尺度灵活性供给–需求平衡的通用数学方法和灵活性度量指标;建立灵活性裕度的概率模型,阐明曲线平移类、曲线整形类和综合类等3种类型灵活性增加途径;最后,通过我国北方某大型风电基地实际数据,以调峰灵活性为例,对该文提出的平衡机理和指标体系进行了验证和测算。算例表明灵活性指标能够与系统负荷损失风险、新能源限电建立线性关联,依据灵活性平衡机理可实现源–网–荷–储复杂场景下的综合灵活性优化。