2018年 第35卷 第3期
2018, 35(3): 1-8.
摘要:
当电力系统发生大规模连锁故障的时候,电网中的某些关键节点可能会对故障的扩大起着推动的作用。为了提高关键节点辨识的准确性以及更好地预防大规模连锁故障的发生,本文提出了基于节点流量重要度的电网关键节点辨识方法。该方法通过定义节点传输贡献度指标和节点传输效率,然后基于电网节点潮流传输贡献重要度矩阵,计算各节点的节点流量重要度并进行比较。最后,通过对IEEE 39节点系统和南方某区域电网进行仿真,所得仿真结果表明本文所提方法计算的指标可以定量表征某个节点在潮流传输及其在电网拓扑结构中的重要度,可以有效、准确地辨识出电网中的关键节点,判断它们在交直流电网自组织临界演化过程中的作用,对预防系统向连锁故障临界状态演化有着重要的意义。
当电力系统发生大规模连锁故障的时候,电网中的某些关键节点可能会对故障的扩大起着推动的作用。为了提高关键节点辨识的准确性以及更好地预防大规模连锁故障的发生,本文提出了基于节点流量重要度的电网关键节点辨识方法。该方法通过定义节点传输贡献度指标和节点传输效率,然后基于电网节点潮流传输贡献重要度矩阵,计算各节点的节点流量重要度并进行比较。最后,通过对IEEE 39节点系统和南方某区域电网进行仿真,所得仿真结果表明本文所提方法计算的指标可以定量表征某个节点在潮流传输及其在电网拓扑结构中的重要度,可以有效、准确地辨识出电网中的关键节点,判断它们在交直流电网自组织临界演化过程中的作用,对预防系统向连锁故障临界状态演化有着重要的意义。
2018, 35(3): 9-15.
摘要:
当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。
当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。
2018, 35(3): 16-23.
摘要:
高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。
高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。
2018, 35(3): 24-31.
摘要:
大规模互联电网结构复杂,不便于大电网优化分析计算。传统电网等值方法不适用于构建基于全网的等值模型,为降低电力网络复杂度,建立大规模电网等值模型,提出基于谱聚类与功率传输分布因子的电网等值方法。首先,以功率传输分布因子为相似性测度,考虑节点间的连通性,基于规范化谱聚类算法对电网进行合理分区。其次,根据分区结果,计及关键线路输电能力约束,通过母线聚合技术对电网结构进行简化等值,构建等值模型,并以保证区间潮流交换准确性为目标计算等值模型参数。最后,给出了基于等值模型的区域电价计算方法,并通过算例验证等值模型计算准确性。
大规模互联电网结构复杂,不便于大电网优化分析计算。传统电网等值方法不适用于构建基于全网的等值模型,为降低电力网络复杂度,建立大规模电网等值模型,提出基于谱聚类与功率传输分布因子的电网等值方法。首先,以功率传输分布因子为相似性测度,考虑节点间的连通性,基于规范化谱聚类算法对电网进行合理分区。其次,根据分区结果,计及关键线路输电能力约束,通过母线聚合技术对电网结构进行简化等值,构建等值模型,并以保证区间潮流交换准确性为目标计算等值模型参数。最后,给出了基于等值模型的区域电价计算方法,并通过算例验证等值模型计算准确性。
2018, 35(3): 32-38.
摘要:
交直流混合配用电技术能够妥善解决分布式新能源和储能系统接入以后的系统稳定问题,是国际配用电研究领域的重要发展方向。本文为了分析交直流混合电网的特性,首先分析总结光伏发电、风力发电、储能电池、燃料电池和微型燃机的工作原理;在此基础上,在PSCAD中分别建立相应的仿真模型;最后构建交直流混合电网的仿真模型进行仿真分析。通过仿真分析,验证模型的正确性,进而获得交直流混合电网的稳态特性和故障特性,为交直流混合电网的深入研究奠定理论基础。
交直流混合配用电技术能够妥善解决分布式新能源和储能系统接入以后的系统稳定问题,是国际配用电研究领域的重要发展方向。本文为了分析交直流混合电网的特性,首先分析总结光伏发电、风力发电、储能电池、燃料电池和微型燃机的工作原理;在此基础上,在PSCAD中分别建立相应的仿真模型;最后构建交直流混合电网的仿真模型进行仿真分析。通过仿真分析,验证模型的正确性,进而获得交直流混合电网的稳态特性和故障特性,为交直流混合电网的深入研究奠定理论基础。
2018, 35(3): 39-45.
摘要:
对于单次电压暂降事件,得到其评估值后,在没有比较基准的情况下,无法直观地知晓其严重程度。本文提出了考虑设备敏感特性的单次电压暂降事件分级评估方法。在暂降能量指标的基础上,根据典型的设备耐受曲线的严重性评估结果拟合设备免疫水平概率分布函数;计算单次事件引起设备的故障概率,基于层次分析法得到设备综合故障率;利用设备故障率构造修正函数来修正暂降能量指标,基于电网中490组历史暂降样本,通过对修正后的暂降能量指标进行概率统计分析,拟合其概率分布函数,计算其概率分位数,作为比较基准值;根据单次事件修正后的评估指标与基准值的大小关系建立电压暂降严重性评估等级。通过对电网中100组实测暂降样本进行分级评估,将暂降能量指标修正前后的结果进行对比,验证了本文方法能有效地克服暂降能量指标的过度评估,并且评估结果更加直观、合理。
对于单次电压暂降事件,得到其评估值后,在没有比较基准的情况下,无法直观地知晓其严重程度。本文提出了考虑设备敏感特性的单次电压暂降事件分级评估方法。在暂降能量指标的基础上,根据典型的设备耐受曲线的严重性评估结果拟合设备免疫水平概率分布函数;计算单次事件引起设备的故障概率,基于层次分析法得到设备综合故障率;利用设备故障率构造修正函数来修正暂降能量指标,基于电网中490组历史暂降样本,通过对修正后的暂降能量指标进行概率统计分析,拟合其概率分布函数,计算其概率分位数,作为比较基准值;根据单次事件修正后的评估指标与基准值的大小关系建立电压暂降严重性评估等级。通过对电网中100组实测暂降样本进行分级评估,将暂降能量指标修正前后的结果进行对比,验证了本文方法能有效地克服暂降能量指标的过度评估,并且评估结果更加直观、合理。
2018, 35(3): 46-53.
摘要:
针对微电网应用中储能寿命损耗成本过高的瓶颈问题,提出了基[JP2]于双蓄电池组的日前日内两阶段协调调度模型与控制策略。在日前阶段,综合考虑日前预测数据、储能装置寿命及市场电价,建立了以微电网运行总成本最低为目标的经济调度模型,并利用随机权重粒子群优化算法求解该模型。在日内阶段,为应对间歇性分布式电源预测误差引起的联络线功率波动,构建了基于双蓄电池组拓扑结构的储能系统,根据蓄电池特性设计了实时控制策略,即两组蓄电池分别作为放电组、充电组,交替补偿联络线功率的正、负偏差,当任一组蓄电池达到其荷电状态的上、下限,则同时交换两组蓄电池的充、放电状态。最后,以某园区的示范微电网作为分析对象,通过实际算例验证了日前优化模型及算法的有效性,并证明了基于双蓄电池组的日内实时控制策略能有效延长蓄电池循环寿命,提高系统的经济性。
针对微电网应用中储能寿命损耗成本过高的瓶颈问题,提出了基[JP2]于双蓄电池组的日前日内两阶段协调调度模型与控制策略。在日前阶段,综合考虑日前预测数据、储能装置寿命及市场电价,建立了以微电网运行总成本最低为目标的经济调度模型,并利用随机权重粒子群优化算法求解该模型。在日内阶段,为应对间歇性分布式电源预测误差引起的联络线功率波动,构建了基于双蓄电池组拓扑结构的储能系统,根据蓄电池特性设计了实时控制策略,即两组蓄电池分别作为放电组、充电组,交替补偿联络线功率的正、负偏差,当任一组蓄电池达到其荷电状态的上、下限,则同时交换两组蓄电池的充、放电状态。最后,以某园区的示范微电网作为分析对象,通过实际算例验证了日前优化模型及算法的有效性,并证明了基于双蓄电池组的日内实时控制策略能有效延长蓄电池循环寿命,提高系统的经济性。
2018, 35(3): 54-61.
摘要:
为了在规划评价中更客观、合理地评价各类型微网,本文在建立可靠性、经济性、环保性、弹复性等评价指标的基础上,针对微网中微源组合方式多样、负荷类型部分可控、运行方式灵活多变等特点,根据不同形式微网增加体现各类型微网关键特征的增补指标,由此组成微网规划综合评价精细化指标体系。最后对基于Homer软件仿真的微网规划算例,利用本文所提的评价指标体系,采用网络分析法(ANP)作为决策方法进行综合评价,以验证所提精细化指标体系的科学性、有效性。
为了在规划评价中更客观、合理地评价各类型微网,本文在建立可靠性、经济性、环保性、弹复性等评价指标的基础上,针对微网中微源组合方式多样、负荷类型部分可控、运行方式灵活多变等特点,根据不同形式微网增加体现各类型微网关键特征的增补指标,由此组成微网规划综合评价精细化指标体系。最后对基于Homer软件仿真的微网规划算例,利用本文所提的评价指标体系,采用网络分析法(ANP)作为决策方法进行综合评价,以验证所提精细化指标体系的科学性、有效性。
2018, 35(3): 62-69.
摘要:
随着新能源电力比重的快速增长,风光储互补发电已成为我国电力供应的重要组成部分。本文提出一种针对风光储微网系统的能量优化管理策略。综合考虑系统运行成本、蓄电池寿命损耗成本和购电环境成本,建立经济调度模型;以综合发电成本最低为目标,考虑出力约束和安全性能约束,利用粒子群优化算法对该模型求解,产生能量管理策略的调度参数,实现功率优化调度。在不同天气条件下,对本文策略和常规策略进行了算例对比,验证了优化效果。基于算例数据,进一步讨论了蓄电池充放电深度和次数对寿命的影响,并证明在本文策略中蓄电池的使用寿命较长。
随着新能源电力比重的快速增长,风光储互补发电已成为我国电力供应的重要组成部分。本文提出一种针对风光储微网系统的能量优化管理策略。综合考虑系统运行成本、蓄电池寿命损耗成本和购电环境成本,建立经济调度模型;以综合发电成本最低为目标,考虑出力约束和安全性能约束,利用粒子群优化算法对该模型求解,产生能量管理策略的调度参数,实现功率优化调度。在不同天气条件下,对本文策略和常规策略进行了算例对比,验证了优化效果。基于算例数据,进一步讨论了蓄电池充放电深度和次数对寿命的影响,并证明在本文策略中蓄电池的使用寿命较长。
2018, 35(3): 70-76.
摘要:
微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。
微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。
2018, 35(3): 77-83.
摘要:
大容量光伏发电集中并网对配电网特别是PCC电压造成一定影响,光伏电站配置适当容量的储能系统,可有效降低光伏电站PCC电压波动。本文基于RTDS建立了光储并网发电系统模型,仿真光照强度、环境温度以及邻近负荷变化,分析了PCC有无储能系统两种情况下的功率、电压有效值变化。根据电压有效值标准差数据,定量计算PCC电压波动降低幅度。仿真结果表明,储能系统可有效抑制光伏电站PCC的电压波动及逆功率运行,提高PCC电能质量。光伏出力越大,储能系统抑制PCC电压波动效果越明显。本文成果可为降低新能源PCC电压波动及大规模光储系统发展提供借鉴。
大容量光伏发电集中并网对配电网特别是PCC电压造成一定影响,光伏电站配置适当容量的储能系统,可有效降低光伏电站PCC电压波动。本文基于RTDS建立了光储并网发电系统模型,仿真光照强度、环境温度以及邻近负荷变化,分析了PCC有无储能系统两种情况下的功率、电压有效值变化。根据电压有效值标准差数据,定量计算PCC电压波动降低幅度。仿真结果表明,储能系统可有效抑制光伏电站PCC的电压波动及逆功率运行,提高PCC电能质量。光伏出力越大,储能系统抑制PCC电压波动效果越明显。本文成果可为降低新能源PCC电压波动及大规模光储系统发展提供借鉴。
2018, 35(3): 84-89.
摘要:
风光互补发电系统输出功率的随机性和间歇性会对局部电网的电能质量造成不利影响。为了解决这一问题,本文提出了考虑蓄电池SOC安全运行范围的混合储能平抑功率波动策略,分析了不同滤波器参数对输出功率的影响,提出了滤波器参数选取原则,给出了带有滤波器时间常数在线调整的功率参考值生成图。最终,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建了风光-混合储能系统的仿真模型,对SOC在不同阶段下进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性。
风光互补发电系统输出功率的随机性和间歇性会对局部电网的电能质量造成不利影响。为了解决这一问题,本文提出了考虑蓄电池SOC安全运行范围的混合储能平抑功率波动策略,分析了不同滤波器参数对输出功率的影响,提出了滤波器参数选取原则,给出了带有滤波器时间常数在线调整的功率参考值生成图。最终,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建了风光-混合储能系统的仿真模型,对SOC在不同阶段下进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性。
2018, 35(3): 90-94.
摘要:
风电因为其随机性和不稳定性等特点使得风电无法实现大规模的并网而产生弃风,而抽水蓄能电站具有的良好“削峰填谷”能力,能够消纳过剩的风电。本文以供热季弃风现象尤为严重的蒙西地区为例,基于蒙西电网和呼与浩特抽水蓄能电站的实际数据,建立风电-抽水蓄能-供热联合运行的优化模型。通过研究对比结果发现在风电和抽水蓄能联合的基础上再加以蓄热电锅炉对风电进行进一步的消纳,既能提高风能的利用率减少弃风,又能解决煤炭供热污染物的排放问题,缓解化石能源资源短缺问题。
风电因为其随机性和不稳定性等特点使得风电无法实现大规模的并网而产生弃风,而抽水蓄能电站具有的良好“削峰填谷”能力,能够消纳过剩的风电。本文以供热季弃风现象尤为严重的蒙西地区为例,基于蒙西电网和呼与浩特抽水蓄能电站的实际数据,建立风电-抽水蓄能-供热联合运行的优化模型。通过研究对比结果发现在风电和抽水蓄能联合的基础上再加以蓄热电锅炉对风电进行进一步的消纳,既能提高风能的利用率减少弃风,又能解决煤炭供热污染物的排放问题,缓解化石能源资源短缺问题。
