2015年 第32卷 第3期
2015, 32(3): 1-5.
摘要:
使用风机输入风速数据对风电场功率调度方案进行优化,当某些台风机出现输入风速数据异常或缺失时,利用线性回归模型建立各台风机风速之间的关系,从而计算出缺失的风速数据。在得到所有风机输入风速数据的基础上,针对由双馈感应异步发电机(DFIG)组成的风电场,考虑发生弃风时根据电网调度向风电场下达的有功出力指令以及电网需求的无功指令,以该风电场所有DFIG损耗最小为目标函数建立了有功、无功统一调度模型。在算例分析中与按各台DFIG的无功极限占风电场无功极限比例的无功分配方案进行了对比,在PSCAD上搭建了风电场模型,验证了该调度方案的有效性和优越性。
使用风机输入风速数据对风电场功率调度方案进行优化,当某些台风机出现输入风速数据异常或缺失时,利用线性回归模型建立各台风机风速之间的关系,从而计算出缺失的风速数据。在得到所有风机输入风速数据的基础上,针对由双馈感应异步发电机(DFIG)组成的风电场,考虑发生弃风时根据电网调度向风电场下达的有功出力指令以及电网需求的无功指令,以该风电场所有DFIG损耗最小为目标函数建立了有功、无功统一调度模型。在算例分析中与按各台DFIG的无功极限占风电场无功极限比例的无功分配方案进行了对比,在PSCAD上搭建了风电场模型,验证了该调度方案的有效性和优越性。
2015, 32(3): 6-12.
摘要:
本文主要研究了采用基于超级电容器的静态同步补偿器(STATCOM)的永磁(PMSG)直驱变速风力机控制策略。基于Matlab/Simpower实现对风力发电机侧整流器最大功率提取、电网侧逆变器和STATCOM的控制策略,采用不同容量超级电容器储能的STATCOM系统在电网出现故障或者受到干扰时提升风力发电系统稳定状态和动态性能。大量仿真结果表明:与传统的STATCOM相比,采用基于超级电容器的STATCOM能有效改善并网过程中出现的电压闪变及波动,减小频率的波动,并能对故障期间的电流进行有效控制,从而较为显著地改善了直驱风力发电系统的有功、无功功率,提升了风电并网系统故障穿越能力和动态性能。
本文主要研究了采用基于超级电容器的静态同步补偿器(STATCOM)的永磁(PMSG)直驱变速风力机控制策略。基于Matlab/Simpower实现对风力发电机侧整流器最大功率提取、电网侧逆变器和STATCOM的控制策略,采用不同容量超级电容器储能的STATCOM系统在电网出现故障或者受到干扰时提升风力发电系统稳定状态和动态性能。大量仿真结果表明:与传统的STATCOM相比,采用基于超级电容器的STATCOM能有效改善并网过程中出现的电压闪变及波动,减小频率的波动,并能对故障期间的电流进行有效控制,从而较为显著地改善了直驱风力发电系统的有功、无功功率,提升了风电并网系统故障穿越能力和动态性能。
2015, 32(3): 13-18.
摘要:
为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进行网侧变流器控制模式的转换,从而使直驱型风力发电机组具备高电压穿越能力。基于PSCAD仿真平台的仿真结果及应用结果表明,该控制策略不仅可以保证直驱型风力发电机组在电网电压骤升期间不脱网连续运行,还可以有效提高风力发电机组的无功补偿能力,有利于电网的安全稳定运行。
为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进行网侧变流器控制模式的转换,从而使直驱型风力发电机组具备高电压穿越能力。基于PSCAD仿真平台的仿真结果及应用结果表明,该控制策略不仅可以保证直驱型风力发电机组在电网电压骤升期间不脱网连续运行,还可以有效提高风力发电机组的无功补偿能力,有利于电网的安全稳定运行。
2015, 32(3): 19-27.
摘要:
为了最大限度地发掘分布式电源在经济、能源和环境方面的优势,同时协调配电网与分布式电源间的矛盾,分布式电源通常以微电网的组织模式运行。本文针对一风、光、储和可调负载相组合的微电网系统,研究了一种微电网主从控制下的协调控制策略,并基于DIgSILENT平台对该控制策略下的微电网4种运行工况进行了仿真研究,以验证该微电网协调控制策略的合理性和有效性。
为了最大限度地发掘分布式电源在经济、能源和环境方面的优势,同时协调配电网与分布式电源间的矛盾,分布式电源通常以微电网的组织模式运行。本文针对一风、光、储和可调负载相组合的微电网系统,研究了一种微电网主从控制下的协调控制策略,并基于DIgSILENT平台对该控制策略下的微电网4种运行工况进行了仿真研究,以验证该微电网协调控制策略的合理性和有效性。
2015, 32(3): 28-34.
摘要:
针对多电压源型微源组网的独立型微电网,首先提出了基于微源下垂控制的系统分级控制策略:利用微源一级下垂控制,实现组网微源间功率自动分配;利用MGEMS二级控制修正下垂曲线空载频率和电压,提高系统供电质量;利用MGEMS三级控制确定下垂曲线基点功率及斜率,实现系统经济运行。其次设计了基于NIPXI的微源分层控制数模混合仿真平台,实现了基于NI VeriStand的实时建模仿真技术。最后提出了基于NIPXI的微电网分级控制数模混合仿真平台整体方案,并在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心完成系统搭建,开展微电网的分级控制数模混合仿真实验,结果验证了控制策略的有效性。
针对多电压源型微源组网的独立型微电网,首先提出了基于微源下垂控制的系统分级控制策略:利用微源一级下垂控制,实现组网微源间功率自动分配;利用MGEMS二级控制修正下垂曲线空载频率和电压,提高系统供电质量;利用MGEMS三级控制确定下垂曲线基点功率及斜率,实现系统经济运行。其次设计了基于NIPXI的微源分层控制数模混合仿真平台,实现了基于NI VeriStand的实时建模仿真技术。最后提出了基于NIPXI的微电网分级控制数模混合仿真平台整体方案,并在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心完成系统搭建,开展微电网的分级控制数模混合仿真实验,结果验证了控制策略的有效性。
2015, 32(3): 35-41.
摘要:
骨干网架的构建是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的首要条件。引入电网最大负荷供应能力反映网架线路的重要性,在综合考虑了网架负荷供应量和线路重要性的基础上提出了一种新的骨干网架搜索模型,并采用改进的生物地理学算法进行网架搜索,引入混合迁移算子、混沌变异策略、排重操作以及"贪婪"策略增强算法的搜索能力,并与常用优化算法中的粒子群算法、遗传算法以及传统的生物地理学算法进行了对比。仿真算例结果表明,本文所提方法正确有效,搜索到的骨干网架方案满足差异化规划要求,采用的改进生物地理学算法具有较高的搜索效率。
骨干网架的构建是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的首要条件。引入电网最大负荷供应能力反映网架线路的重要性,在综合考虑了网架负荷供应量和线路重要性的基础上提出了一种新的骨干网架搜索模型,并采用改进的生物地理学算法进行网架搜索,引入混合迁移算子、混沌变异策略、排重操作以及"贪婪"策略增强算法的搜索能力,并与常用优化算法中的粒子群算法、遗传算法以及传统的生物地理学算法进行了对比。仿真算例结果表明,本文所提方法正确有效,搜索到的骨干网架方案满足差异化规划要求,采用的改进生物地理学算法具有较高的搜索效率。
2015, 32(3): 42-48.
摘要:
提出了一种基于电网分区的输电断面快速搜索方法。该方法在利用复杂网络社团划分中的GN算法对电网进行分区的基础上,结合图论中的路径矩阵等相关知识实现输电断面搜索。同时在对电网进行分区时,本文通过关键介数等指标确保脆弱线路以及重载线路优先成为区间联络线,从而有效克服了传统电网分区由于忽略电网拓扑结构以及线路负载情况而存在的问题,以此最大程度减小未进行区内选择带来的漏选问题。采用IEEE39节点系统标准算例,验证所提方法有效可行。
提出了一种基于电网分区的输电断面快速搜索方法。该方法在利用复杂网络社团划分中的GN算法对电网进行分区的基础上,结合图论中的路径矩阵等相关知识实现输电断面搜索。同时在对电网进行分区时,本文通过关键介数等指标确保脆弱线路以及重载线路优先成为区间联络线,从而有效克服了传统电网分区由于忽略电网拓扑结构以及线路负载情况而存在的问题,以此最大程度减小未进行区内选择带来的漏选问题。采用IEEE39节点系统标准算例,验证所提方法有效可行。
2015, 32(3): 49-53.
摘要:
单一蓄电池储能技术已应用于配电网中,作为备用容量和节省电能投资。鉴于单一蓄电池储能设备成本过高的问题,本文采用电池超级电容器混合储能(HESS)技术,建立以整个寿命周期内年均成本为最小的目标函数,以满足供电可靠性、调压、平抑大负荷功率冲击等为约束条件的容量优化配置模型。运用粒子群优化算法进行求解,与单一蓄电池储能作比较,验证了HESS混合储能在配电网中的经济性。
单一蓄电池储能技术已应用于配电网中,作为备用容量和节省电能投资。鉴于单一蓄电池储能设备成本过高的问题,本文采用电池超级电容器混合储能(HESS)技术,建立以整个寿命周期内年均成本为最小的目标函数,以满足供电可靠性、调压、平抑大负荷功率冲击等为约束条件的容量优化配置模型。运用粒子群优化算法进行求解,与单一蓄电池储能作比较,验证了HESS混合储能在配电网中的经济性。
2015, 32(3): 54-59.
摘要:
准确把握省级电网长期负荷特性发展趋势,可使电网规划更具前瞻性和合理性。通过充分分析地区负荷特性变动主要影响因素,识别出经济与用电结构因素是长期负荷特性变动的关键影响因素,据此构建了基于用电结构变动的省级电网长期负荷特性预测模型及其校核方法,以安徽省为例,对2020和2030年全省四季典型日负荷率和峰谷差率进行了预测,并以欧美发达国家和上海市为参考对预测结果进行了校核。结果表明该长期负荷特性预测模型的合理性和有效性,为电力市场分析与电网规划人员准确掌握地区长期负荷特性变动趋势提供了一定的参考。
准确把握省级电网长期负荷特性发展趋势,可使电网规划更具前瞻性和合理性。通过充分分析地区负荷特性变动主要影响因素,识别出经济与用电结构因素是长期负荷特性变动的关键影响因素,据此构建了基于用电结构变动的省级电网长期负荷特性预测模型及其校核方法,以安徽省为例,对2020和2030年全省四季典型日负荷率和峰谷差率进行了预测,并以欧美发达国家和上海市为参考对预测结果进行了校核。结果表明该长期负荷特性预测模型的合理性和有效性,为电力市场分析与电网规划人员准确掌握地区长期负荷特性变动趋势提供了一定的参考。
2015, 32(3): 60-65.
摘要:
直购电环境下,大用户需要综合考虑收益和风险的权衡问题,进行多个市场、多个阶段的购电决策。在短期市场中,电价往往具有较强的波动性,且呈现尖峰、厚尾的特点,本文考虑到实时电价序列二阶矩、三阶矩、四阶矩的时变特征,运用ARIMA-GJRSK模型对其进行拟合,并提出“轮盘赌”的模拟方法。进而,针对日前和实时两个电力市场,建立大用户期末收益最大、多期一致性风险测度指标最小的购电组合优化模型。算例结果表明,多期购电组合决策要优于单期连续决策,所建模型可以为大用户购电决策及其风险度量提供支持。
直购电环境下,大用户需要综合考虑收益和风险的权衡问题,进行多个市场、多个阶段的购电决策。在短期市场中,电价往往具有较强的波动性,且呈现尖峰、厚尾的特点,本文考虑到实时电价序列二阶矩、三阶矩、四阶矩的时变特征,运用ARIMA-GJRSK模型对其进行拟合,并提出“轮盘赌”的模拟方法。进而,针对日前和实时两个电力市场,建立大用户期末收益最大、多期一致性风险测度指标最小的购电组合优化模型。算例结果表明,多期购电组合决策要优于单期连续决策,所建模型可以为大用户购电决策及其风险度量提供支持。
2015, 32(3): 66-70.
摘要:
为有效地降低峰谷差,提高负荷率,本文提出了一种面向智能电网的错峰用电管理新思路,利用大数据技术进行用户的用电模式识别,并将这项技术应用到错峰用电管理领域当中,针对用户不同的用电特点,考虑差异化错峰用电策略。这种基于用户的用电模式识别而开展的错峰潜力分析,可有效地弥补现有错峰用电管理方式相对粗放的不足。
为有效地降低峰谷差,提高负荷率,本文提出了一种面向智能电网的错峰用电管理新思路,利用大数据技术进行用户的用电模式识别,并将这项技术应用到错峰用电管理领域当中,针对用户不同的用电特点,考虑差异化错峰用电策略。这种基于用户的用电模式识别而开展的错峰潜力分析,可有效地弥补现有错峰用电管理方式相对粗放的不足。
2015, 32(3): 71-75.
摘要:
大用户向发电企业直接购电交易中,电费及大用户产品等效价格的制定共同影响各方收益。为找寻最合适的定价状态,提出将直接交易电价和产品等效电价作为发电企业和用户的决策变量,基于博弈论的思想建立了以系统各参与者收益达到最优均衡状态为目标的完全信息非合作的双层规划模型;并在该双层模型基础上构建了以系统最优为目标的全局优化模型。仿真结果表明,在直购电交易过程中,各参与者满足理性经济人假设时,所得Stackelberg均衡解更适合主导方发电厂的发展需要,市场呈现出更强的稳定性与可持续性。
大用户向发电企业直接购电交易中,电费及大用户产品等效价格的制定共同影响各方收益。为找寻最合适的定价状态,提出将直接交易电价和产品等效电价作为发电企业和用户的决策变量,基于博弈论的思想建立了以系统各参与者收益达到最优均衡状态为目标的完全信息非合作的双层规划模型;并在该双层模型基础上构建了以系统最优为目标的全局优化模型。仿真结果表明,在直购电交易过程中,各参与者满足理性经济人假设时,所得Stackelberg均衡解更适合主导方发电厂的发展需要,市场呈现出更强的稳定性与可持续性。
2015, 32(3): 76-80.
摘要:
基于电网实际情况和发展需求,系统分析和总结某地区采用柔性直流输电建设第二条输电通道的一次系统方案的关键技术,包括:输电方式、起点和落点选择、工程容量、直流电压等级、接入电网交流电压等级、工程建设方案、接地方案、联接变压器参数(包括:容量、变比、绕组联接方式、短路阻抗等)、PQ运行区间、交流侧短路电流和系统主接线等。柔性直流一次系统方案的研究和总结对推动柔性直流技术研究和工程应用具有重要参考价值。
基于电网实际情况和发展需求,系统分析和总结某地区采用柔性直流输电建设第二条输电通道的一次系统方案的关键技术,包括:输电方式、起点和落点选择、工程容量、直流电压等级、接入电网交流电压等级、工程建设方案、接地方案、联接变压器参数(包括:容量、变比、绕组联接方式、短路阻抗等)、PQ运行区间、交流侧短路电流和系统主接线等。柔性直流一次系统方案的研究和总结对推动柔性直流技术研究和工程应用具有重要参考价值。
2015, 32(3): 81-87.
摘要:
换相失败是高压直流输电系统常见的故障之一,可导致直流换流阀寿命缩短及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果,严重情况下可能引发直流闭锁等。本文以2013年8月19日500kV林枫直流系统枫泾站因换相失败保护动作导致直流双极闭锁为案例,通过对换相失败保护配置及保护动作过程的详尽分析,总结本次故障深层次原因,提出改进措施并验证其可行性。最后,针对电网运行实际提出了相关建议,为直流输电工程的工程设计及运行管理提供参考。
换相失败是高压直流输电系统常见的故障之一,可导致直流换流阀寿命缩短及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果,严重情况下可能引发直流闭锁等。本文以2013年8月19日500kV林枫直流系统枫泾站因换相失败保护动作导致直流双极闭锁为案例,通过对换相失败保护配置及保护动作过程的详尽分析,总结本次故障深层次原因,提出改进措施并验证其可行性。最后,针对电网运行实际提出了相关建议,为直流输电工程的工程设计及运行管理提供参考。
2015, 32(3): 88-94.
摘要:
相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。
相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。
