计及网络拓扑下微电网有功调节对电压控制的适应性分析

由于微电网电气联系紧密,且低压线路阻抗比较大,其电压水平不仅与无功功率相关,也与有功功率密切相关。为此,建立了节点电压与有功功率的关系模型,推导了有功-电压灵敏度矩阵。针对微电网中电源逆变器一次电压控制的调节能力有限等问题,提出了一种微电网二次电压模糊控制策略。通过节点有功-电压灵敏度建模,考虑了网络拓扑的影响;基于模糊控制理论,建立了通过调节有功功率进行微电网实时电压控制模型,丰富了微电网电压控制的手段。算例分析表明:当微电网中线路电阻与电抗之比较大时,各节点电压受有功功率变化的影响较大。应对实时功率波动引起的电压偏离,除传统的无功控制策略之外,通过调节分布式电源的有功功率,也可以有效地将各节点电压控制在允许范围内,从而提高微电网的电压质量。

智能变电站继电保护系统所面临的若干问题

智能电网的蓬勃发展决定了智能变电站有着广阔的前景。智能变电站在组织结构、网络通信和使用二次设备上与传统的变电站都有很大的不同,使得智能变电站继电保护系统与传统变电站继电保护系统相比有明显优势,同时在数据采集、时钟同步和电磁兼容等方面也存在着一些亟待解决的问题。就地保护概念的提出同时带来了新的挑战。对智能变电站继电保护系统存在的问题进行了讨论。在综述了目前研究现状的基础上,指出了当前研究存在的不足,并对今后的研究方向提出了一些建议和设想。

基于交通均衡的电动汽车快速充电负荷模拟

电动汽车的发展普及使得城市交通系统和电网紧密耦合,二者的交互影响日渐显现。针对传统充电负荷分析未能有效考虑交通网络特性的不足,该文建立了基于交通均衡的充电负荷模拟方法。首先,考虑用户快速充电决策过程,提出快速充电负荷模拟框架。其次,建立混合车辆流交通均衡模型,考虑用户行为相互影响,对各充电站充电负荷进行计算分析。再次,建立最优路径生成模型并采用分支定价方法进行路径生成,求解交通均衡模型,提出快速充电负荷模拟的算法流程。最后以西安市交通路网为例验证模型正确性,说明在充电负荷分析中考虑交通因素的必要性。算例也揭示了利用电价调整充电负荷空间分布的可能性。

基于输电线路最大输电能力的输电网合理利用率评估

能源转型背景下新能源的迅猛发展给电力系统带来更多不确定性,如何评估在此形势下电网规划方案的合理性是一项重大挑战。输电线路利用率是评价输电资源利用的关键指标,但传统利用率指标通常以热稳定极限功率为参照,忽略了电网运行状态对线路输电能力的影响,无法从指标本身分析输电资源利用水平受限的原因。在系统安全约束限制下,输电线路最大输电能力(total transfer capability,TTC)一般小于热稳定极限功率。对输电线路TTC的计算方法进行了研究,以最优潮流模型为基础,从单时段和多时段两方面分别计算输电线路在系统安全约束下的TTC,同时设计线性化方法降低模型求解难度。然后基于输电线路TTC,提出能够有效表征输电线路资源利用水平的改进利用率计算方法。最后,算例分析对输电线路TTC进行了讨论,对输电线路合理利用率做出评估分析,得出输电资源利用水平受限原因,验证了所提模型和方法的合理性与有效性。

基于潮流、可靠性线性化分析的海上风电场集电系统集中式拓扑优化

海上风电是新型电力系统的重要支撑,其集电系统需要大量昂贵海缆,占总成本比重较高,优化规划较为困难。为此,提出适宜集电系统的含网损线性潮流模型,基于决策变量构建潮流约束。考虑开关的优化配置,将可靠性综合成本引入模型,并对场景进行解耦,基于网络流模型构建故障功率流变量实现具有可靠性的数学约束化建模分析。综合多方面成本建立集电系统规划模型,将风机聚类后,进行集中式优化得到最优的拓扑设计。同时,提出标准成本的概念以综合评判设计方案与求解模型的优劣。最后,通过该方法与现有方法的算例对比,说明该方法得到的方案具有更低的标准成本,该模型具有更好的计算精度。综上,所提出的模型及方法更适宜于集电系统的规划分析问题。

多能源电力系统生产模拟:现状与挑战

生产模拟是研究电力系统发展运营问题的重要工具,能够提供运行成本、可靠性、灵活性以及电能成本、电价等各类系统运行指标。针对大规模可再生能源电力并网所带来的挑战,该文从元件模型、生产模拟框架、模拟计算方法以及相关应用等几个方面对多能源电力系统生产模拟研究现状进行了分析和介绍,总结指出了可再生能源主导电力系统生产模拟所面临的关键问题。迫切需要完善生产模拟的方法体系以适应清洁能源发展和电力市场改革的需求。

考虑启动热量约束的光热机组优化运行模型

光热发电系统能够有效应对光照资源的随机性与间歇性,为大规模可再生能源开发提供了新途径。针对已有模型未计及机组启动约束,导致运行计划不可行的问题,文中详细分析了光热机组启动中的热量累积过程,建立了考虑启动热量约束的运行模型,更精细地刻画了机组运行特性,并基于上述模型开展了光热机组运行优化研究。以改编的IEEE-RTS79为例进行了算例分析,结果表明所提出的模型正确有效,能避免机组启动方案不可行的问题。同时,通过灵敏度分析进一步说明了光热发电作为一种可再生能源降低系统生产成本、促进风电等其他形式可再生能源电力消纳的效益和影响因素。

中央空调负荷直接控制策略及其可调度潜力评估

如何挖掘和评估电力系统负荷的可调度潜力是当前国内外关注的热点。选择城市负荷中比重较大的空调负荷进行研究。在用户室内温度模型的基础上,研究了空调周期性间断运行的特性;建立了考虑类周期性温度变化、中央空调用户的舒适度需求以及响应电网调度需求等多种核心影响因素的优化模型,提出了分时段的直接负荷控制策略;从削峰填谷、负荷管理、节电潜力3个层面归纳得出了一种适用于所提模型的负荷可调度潜力评估方法;构建算例对空调负荷实施优化控制、应用可调度潜力评估方法,验证所提策略与方法的有效性和可行性。

大容量直流发生功率大扰动时送端风机暂态过电压快速分析方法研究

近年来,随着特高压直流与新能源发电的不断发展,当特高压大容量直流发生功率大扰动时,送端风电机组往往将感受到比较严重的暂态过电压,可能引发大面积风电脱网。针对此问题,深入分析了直流功率大扰动引起风机暂态过电压的机理,并提出了一种换流母线及风机暂态过电压的快速分析计算方法,推导了节点负荷变化引起节点电压变化的全微分灵敏度计算式。最后结合酒泉—湖南直流风电送出系统算例进行了仿真验证,结果表明所提方法可用来有效评估直流大扰动过程中风机暂态过电压,与经验计算方法相比,该方法将暂态过电压数值计算相对误差从21%降低至14%,具有较强的工程适用性。

失步振荡中心转移下的多断面暂态稳定协调紧急控制研究

相邻断面传输功率之间存在相互影响,进而影响断面的输电极限。针对多断面暂态稳定协调紧急控制问题,首先针对电力系统的失步机理进行理论分析,进而分析了若干电力系统运行参数对大电网失步振荡中心转移的定性影响。首次结合多断面暂态稳定的交互影响特性分析机理,以某超高压电网工程实际为例,开展了输电通道各站振荡失步解列装置的协调配合研究,并确定了合理的失步解列配置方案。通过仿真分析验证了该协调配合方法的正确性和有效性。

基于负荷状态转移曲线的中长期快速机组组合

随着新能源电力的大规模发展与接入,基于机组组合的电力系统生产模拟方法获得了广泛应用。该方法能有效处理系统调峰、机组启停等时序因素,但应用于大规模电力系统时也面临着计算效率低、耗时长等问题。针对此,该文提出一种基于负荷状态转移曲线的中长期快速机组组合模型和方法。首先,结合时序和持续负荷曲线的特点,通过负荷聚类分析建立了负荷状态转移曲线模型,在简化负荷模型的同时兼顾了其时序波动特征。其次,考虑负荷状态持续时间,建立了发电机和系统运行约束,提出了基于负荷状态转移曲线的机组组合模型。同时,将其与传统模型进行了对比,给出了基于该文方法进行生产模拟的基本流程。基于扩大IEEE-RTS79的算例分析表明,该文所提出模型方法能在保持较高精度的同时,显著缩减计算时间,为大规模电力系统的优化规划提供有力工具。

分布式电推进飞机动力偏航非线性动态逆控制

分布式电推进飞机可通过多推进器间的推力差动来调节飞行姿态,从而为实现动力偏航提供了硬件条件。为此,提出一种基于非线性动态逆的动力偏航控制策略。建立考虑分布式电推进系统推力差动的飞机非线性飞行动力学模型,并基于时标分离原则,将其划分为快状态子系统和慢状态子系统。随后,针对慢状态子系统的非线性特性,设计非线性动态逆控制器实现动力偏航控制,所计算出的滚转、俯仰、偏航速率作为参考指令传递给快状态子系统。快状态子系统控制器同样基于非线性动态逆方法设计,通过调节各分布式推进器间的推力差动,实现对给定滚转、俯仰、偏航速率的跟踪。考虑到分布式电推进系统具有天然的冗余性和容错性,将动力偏航控制策略拓展至了推进器冗余和故障等特殊工况。同时,针对分布式电推进器易受突风、电动机参数变化等扰动影响的问题,设计了基于自抗扰方法的各电推进器本地推力控制器。数值仿真结果表明:该策略可以实现90°动力偏航,并且可以抵抗15 m/s的突风扰动。