2015年 第32卷 第1期
2015, 32(1): 1-7.
摘要:
针对微网从并网运行切换到孤岛运行时的暂态振荡问题,提出一种基于主从控制微网的新平滑切换控制方法。首先设计主控电池储能单元的外环控制器和电流控制器;然后基于引起切换过程中暂态振荡的影响因素,提出了主控单元的平滑切换控制策略;最后采用分区域控制策略以减弱由于负荷和从控单元之间的功率差超过主控单元的容量所引起的振荡。仿真分析表明所提出的平滑切换控制方法不仅能使得微网从并网切换到孤岛运行时平滑地过渡,而且能够避免由于主控单元容量不足而引起的暂态冲击。
针对微网从并网运行切换到孤岛运行时的暂态振荡问题,提出一种基于主从控制微网的新平滑切换控制方法。首先设计主控电池储能单元的外环控制器和电流控制器;然后基于引起切换过程中暂态振荡的影响因素,提出了主控单元的平滑切换控制策略;最后采用分区域控制策略以减弱由于负荷和从控单元之间的功率差超过主控单元的容量所引起的振荡。仿真分析表明所提出的平滑切换控制方法不仅能使得微网从并网切换到孤岛运行时平滑地过渡,而且能够避免由于主控单元容量不足而引起的暂态冲击。
2015, 32(1): 8-12.
摘要:
微电网的合理规划是实现其效益的基础。本文从负荷预测、接入方式、电压等级和容量以及网架结构4个方面对微电网规划的关键问题进行研究。利用电磁暂态仿真软件EMTDC/PSCAD建立了含微型燃气轮机、风力发电机、光伏电池等分布式电源的微电网模型及其控制模型,对微电网运行模式切换后功率变化、频率稳定性、电压稳定性等运行情况进行仿真。实验表明,上述规划方法对工程实践具有一定的指导作用。
微电网的合理规划是实现其效益的基础。本文从负荷预测、接入方式、电压等级和容量以及网架结构4个方面对微电网规划的关键问题进行研究。利用电磁暂态仿真软件EMTDC/PSCAD建立了含微型燃气轮机、风力发电机、光伏电池等分布式电源的微电网模型及其控制模型,对微电网运行模式切换后功率变化、频率稳定性、电压稳定性等运行情况进行仿真。实验表明,上述规划方法对工程实践具有一定的指导作用。
2015, 32(1): 13-18.
摘要:
研究了一种基于交直流混合微网构架的电能路由器,分析了其工作模式,并设计了相应的控制策略。对集成了分布式电源和储能单元的电能路由器系统,在并网和孤岛两种工作模式下进行了仿真研究,验证了本方案的有效性和可靠性。此外,通过在逆变器和储能单元控制回路中引入功率前馈补偿验证了通信机制在电能路由系统中的重要性。研究结果表明,电能路由器可以有效整合各种分布式电源,是一种有前途的可再生能源利用方案。
研究了一种基于交直流混合微网构架的电能路由器,分析了其工作模式,并设计了相应的控制策略。对集成了分布式电源和储能单元的电能路由器系统,在并网和孤岛两种工作模式下进行了仿真研究,验证了本方案的有效性和可靠性。此外,通过在逆变器和储能单元控制回路中引入功率前馈补偿验证了通信机制在电能路由系统中的重要性。研究结果表明,电能路由器可以有效整合各种分布式电源,是一种有前途的可再生能源利用方案。
2015, 32(1): 19-24.
摘要:
为提高可持续建筑的供电可靠性,结合电动汽车可作为分布式储能单元的特性,提出了基于可持续建筑与插电式混合电动汽车的直流微电网系统。根据光伏发电及电动汽车充电的实际运行,将系统分为日间孤岛、日间并网及夜间并网3种模式,提出了各个模块在不同模式下的运行方式和控制策略。实现了电动汽车的有序充电,达到了削峰填谷的目的,改善了微电网的供电质量,提高了供电系统的经济性。仿真结果验证了系统及控制方法的有效性。
为提高可持续建筑的供电可靠性,结合电动汽车可作为分布式储能单元的特性,提出了基于可持续建筑与插电式混合电动汽车的直流微电网系统。根据光伏发电及电动汽车充电的实际运行,将系统分为日间孤岛、日间并网及夜间并网3种模式,提出了各个模块在不同模式下的运行方式和控制策略。实现了电动汽车的有序充电,达到了削峰填谷的目的,改善了微电网的供电质量,提高了供电系统的经济性。仿真结果验证了系统及控制方法的有效性。
2015, 32(1): 25-30.
摘要:
风电固有的随机波动性对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。风电场功率预测是缓解该问题的重要途径,但预测精度及计算效率制约其在电力系统运行中的应用效果。针对上述问题,提出一种基于流动相关性的风电场机组分组方法并运用于风电场功率预测中。针对传统大地平面坐标无法体现流动信息的缺陷定义了可以体现风电场流动特性的坐标体系——风电场主风向坐标系,以简单而直观的方式将流动特性与风电场机组组合方法、风电预测技术相结合。以中国西北某风电场为例,采用GABP预测模型进行验证,结果证明该方法有效利用了风电场流动相关性对风电场机组进行分组,在精度和效率之间寻求平衡,为电力系统和风电场经济运行提供保障。
风电固有的随机波动性对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。风电场功率预测是缓解该问题的重要途径,但预测精度及计算效率制约其在电力系统运行中的应用效果。针对上述问题,提出一种基于流动相关性的风电场机组分组方法并运用于风电场功率预测中。针对传统大地平面坐标无法体现流动信息的缺陷定义了可以体现风电场流动特性的坐标体系——风电场主风向坐标系,以简单而直观的方式将流动特性与风电场机组组合方法、风电预测技术相结合。以中国西北某风电场为例,采用GABP预测模型进行验证,结果证明该方法有效利用了风电场流动相关性对风电场机组进行分组,在精度和效率之间寻求平衡,为电力系统和风电场经济运行提供保障。
2015, 32(1): 31-37.
摘要:
风场出力优化已成为规划设计风电场时迫切需要解决的问题。本文提出了计及暂态稳定约束的风场出力优化问题的数学模型,并明确了数学模型中目标函数及各约束条件的物理意义。分析了风场出力暂态稳定裕度灵敏度的计算方法,并基于风场出力暂态稳定裕度灵敏度这一指标提出了风场出力配置的优化算法,最后利用PSASP仿真论证了本文算法的有效性。
风场出力优化已成为规划设计风电场时迫切需要解决的问题。本文提出了计及暂态稳定约束的风场出力优化问题的数学模型,并明确了数学模型中目标函数及各约束条件的物理意义。分析了风场出力暂态稳定裕度灵敏度的计算方法,并基于风场出力暂态稳定裕度灵敏度这一指标提出了风场出力配置的优化算法,最后利用PSASP仿真论证了本文算法的有效性。
2015, 32(1): 38-45.
摘要:
传统的含风电场的输电网规划通常忽略运行成本或者运行状态对目标函数的影响,在风电场多点并网的情况下系统潮流分布波动显著,运行状态对运行成本的影响增大。同时,并网点风电与负荷的相关性对运行的经济性和可靠性有较大影响。本文建立含运行成本、建造成本、可靠性成本的多目标含风电场并网点优化的网源协调输电网扩展模型;采用聚类技术建立了计及风电空间分布的多维运行场景,通过多场景模拟运行,减少了计算量;采用多目标微分进化算法求解优化模型,利用熵权TOPSIS方法确定最优方案。以加入风电的IEEE30系统进行扩展与并网点优化,验证了空间多维场景技术与网源协同优化模型的适用性和有效性,为山区风电多点并网提供方法。
传统的含风电场的输电网规划通常忽略运行成本或者运行状态对目标函数的影响,在风电场多点并网的情况下系统潮流分布波动显著,运行状态对运行成本的影响增大。同时,并网点风电与负荷的相关性对运行的经济性和可靠性有较大影响。本文建立含运行成本、建造成本、可靠性成本的多目标含风电场并网点优化的网源协调输电网扩展模型;采用聚类技术建立了计及风电空间分布的多维运行场景,通过多场景模拟运行,减少了计算量;采用多目标微分进化算法求解优化模型,利用熵权TOPSIS方法确定最优方案。以加入风电的IEEE30系统进行扩展与并网点优化,验证了空间多维场景技术与网源协同优化模型的适用性和有效性,为山区风电多点并网提供方法。
2015, 32(1): 46-51.
摘要:
随着电力系统中风电接入比例的不断提高,风电接入对电力系统的影响日益凸显。风电的一个典型特点是风能具有随机性和间歇性,这会导致风电本身出力的波动性,进而对电力系统的频率造成影响。本文从风电本身的波动性及风力发电设备的特殊性两方面,对已有研究进行综述,阐述风电接入对电力系统频率的影响。在此基础上,对风机参与系统调频(主要是一次调频和二次调频)的具体方法进行了综述。
随着电力系统中风电接入比例的不断提高,风电接入对电力系统的影响日益凸显。风电的一个典型特点是风能具有随机性和间歇性,这会导致风电本身出力的波动性,进而对电力系统的频率造成影响。本文从风电本身的波动性及风力发电设备的特殊性两方面,对已有研究进行综述,阐述风电接入对电力系统频率的影响。在此基础上,对风机参与系统调频(主要是一次调频和二次调频)的具体方法进行了综述。
2015, 32(1): 52-58.
摘要:
针对日内最新预测值与日前发电计划存在较大偏差的问题,考虑到风电预测精度具有随时间尺度逐级提高的特性,提出了能有效消纳风电的基于发电偏差优化的备用容量在线滚动修正策略,并建立了相应的优化调度模型。首先将正态分布与拉普拉斯分布联合来拟合风电预测偏差,在此基础上采用基于置信度的方法确定某时段风电出力极值,随后利用随机生产模拟求取该时段系统的最大备用容量即为该时段的发电偏差约束的限制值。最后,利用发电偏差与限值的比较,利用改进的粒子群算法对模型进行求解。某省电网实际算例仿真结果验证了所提策略和模型的有效性。
针对日内最新预测值与日前发电计划存在较大偏差的问题,考虑到风电预测精度具有随时间尺度逐级提高的特性,提出了能有效消纳风电的基于发电偏差优化的备用容量在线滚动修正策略,并建立了相应的优化调度模型。首先将正态分布与拉普拉斯分布联合来拟合风电预测偏差,在此基础上采用基于置信度的方法确定某时段风电出力极值,随后利用随机生产模拟求取该时段系统的最大备用容量即为该时段的发电偏差约束的限制值。最后,利用发电偏差与限值的比较,利用改进的粒子群算法对模型进行求解。某省电网实际算例仿真结果验证了所提策略和模型的有效性。
2015, 32(1): 59-63.
摘要:
由于电力电子元件仿真在仿真步长及计算精度等方面的高要求,普通的平台很难进行变流器的实时仿真。针对这一问题,本文以双馈发电机(doubly\|fed induction generator, DFIG)励磁用双脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器为研究对象,在现场可编程门阵列(field\|programmable gate array,FPGA)上进行了变流器模型及其控制系统的硬件实时模拟。将此FPGA程序与电机部分及风机部分程序相连接,实时模拟了一次双馈电机并网及并网后运行的连续过程,通过对此过程中励磁变流器的运行特性分析验证了此FPGA实现的合理性及正确性。
由于电力电子元件仿真在仿真步长及计算精度等方面的高要求,普通的平台很难进行变流器的实时仿真。针对这一问题,本文以双馈发电机(doubly\|fed induction generator, DFIG)励磁用双脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器为研究对象,在现场可编程门阵列(field\|programmable gate array,FPGA)上进行了变流器模型及其控制系统的硬件实时模拟。将此FPGA程序与电机部分及风机部分程序相连接,实时模拟了一次双馈电机并网及并网后运行的连续过程,通过对此过程中励磁变流器的运行特性分析验证了此FPGA实现的合理性及正确性。
2015, 32(1): 64-69.
摘要:
提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。
提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。
2015, 32(1): 70-75.
摘要:
随着大规模光伏电站接入配网,为了减轻光伏出力的随机性对电网安全稳定运行的影响,有必要加强光伏出力预测研究。提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS\|SVM)的光伏出力超短期预测模型,模型的输入考虑了待预测时段的最新气象信息,提前1h对每刻钟的光伏出力进行预测。为了能更精确地反映待预测日的天气情况,对影响光伏出力的每一气象因素,分别赋予一适当权值,通过计算加权欧氏距离确定各时段的训练样本。最后,利用含有突变情况的天气对训练好的模型进行了测试和评估。结果表明,所提模型预测精度较高,能够为电网调度部门制定合理调度计划提供一定的参考依据。
随着大规模光伏电站接入配网,为了减轻光伏出力的随机性对电网安全稳定运行的影响,有必要加强光伏出力预测研究。提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS\|SVM)的光伏出力超短期预测模型,模型的输入考虑了待预测时段的最新气象信息,提前1h对每刻钟的光伏出力进行预测。为了能更精确地反映待预测日的天气情况,对影响光伏出力的每一气象因素,分别赋予一适当权值,通过计算加权欧氏距离确定各时段的训练样本。最后,利用含有突变情况的天气对训练好的模型进行了测试和评估。结果表明,所提模型预测精度较高,能够为电网调度部门制定合理调度计划提供一定的参考依据。
2015, 32(1): 76-82.
摘要:
规模化电动汽车的接入将会对电网负荷造成较大影响,为采取有效的应对策略,需对其充电负荷进行预测。本文从电动汽车运动的角度出发,结合改进的停车需求模型,建立了基于运动特性的电动汽车空间负荷预测模型。从汽车类型、起始充电时间、电池容量及充电功率等方面入手,分析充电负荷的影响因素。采用蒙特卡罗法,仿真规模化电动汽车在不同时间、不同区域的充电行为。以北京市为例,对其2030年日负荷曲线进行了预测,结果表明:规模化电动汽车负荷融入电网会给电网负荷带来大幅度提升,峰谷差明显增大,需对电网进行合理的规划并对电动汽车充电负荷进行合理分配。
规模化电动汽车的接入将会对电网负荷造成较大影响,为采取有效的应对策略,需对其充电负荷进行预测。本文从电动汽车运动的角度出发,结合改进的停车需求模型,建立了基于运动特性的电动汽车空间负荷预测模型。从汽车类型、起始充电时间、电池容量及充电功率等方面入手,分析充电负荷的影响因素。采用蒙特卡罗法,仿真规模化电动汽车在不同时间、不同区域的充电行为。以北京市为例,对其2030年日负荷曲线进行了预测,结果表明:规模化电动汽车负荷融入电网会给电网负荷带来大幅度提升,峰谷差明显增大,需对电网进行合理的规划并对电动汽车充电负荷进行合理分配。
2015, 32(1): 83-88.
摘要:
混合发电系统的合理选型和容量配置是提高可再生能源利用率的关键。为此构建了一般独立运行的混合发电系统的结构,论述了影响其选型和容量配置的关键影响因素;以综合了系统投资费用和运行费用的总净现成本(NPC)最小为优化目标,利用Homer软件对系统进行了选型及容量配置的优化,针对关键影响因素进行灵敏度仿真;分别研究了自然资源、负荷水平以及燃料价格对一般形式混合发电系统的选型和容量配置的影响。为偏远地区独立运行混合发电系统的最优选型和项目规划等工程应用提供参考。
混合发电系统的合理选型和容量配置是提高可再生能源利用率的关键。为此构建了一般独立运行的混合发电系统的结构,论述了影响其选型和容量配置的关键影响因素;以综合了系统投资费用和运行费用的总净现成本(NPC)最小为优化目标,利用Homer软件对系统进行了选型及容量配置的优化,针对关键影响因素进行灵敏度仿真;分别研究了自然资源、负荷水平以及燃料价格对一般形式混合发电系统的选型和容量配置的影响。为偏远地区独立运行混合发电系统的最优选型和项目规划等工程应用提供参考。
2015, 32(1): 89-94.
摘要:
区域新能源大规模的发展,其中主要目标之一是为了提高系统新能源接入规模。为此文中构建了风光水互补系统优化运行的数学模型,考虑为一个送端区域系统,构建了相对标准偏差作为衡量波动性指标。将风机和光伏电池的个数作为变量,以新能源接入规模最大和输入主网波动性指标最小作为目标函数,综合考虑各类约束条件,并且采用多目标粒子群优化算法进行求解。最后,在IEEE\|14节点系统中,以青海某地区资源为实例进行建模、求解和分析,结果验证了所提出优化配置方法的可行性。
区域新能源大规模的发展,其中主要目标之一是为了提高系统新能源接入规模。为此文中构建了风光水互补系统优化运行的数学模型,考虑为一个送端区域系统,构建了相对标准偏差作为衡量波动性指标。将风机和光伏电池的个数作为变量,以新能源接入规模最大和输入主网波动性指标最小作为目标函数,综合考虑各类约束条件,并且采用多目标粒子群优化算法进行求解。最后,在IEEE\|14节点系统中,以青海某地区资源为实例进行建模、求解和分析,结果验证了所提出优化配置方法的可行性。
