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2015年  第32卷  第6期

清洁能源
气象数据弱相关的光伏出力短期预测
杜翠, 徐晓波, 刘宗歧, 刘文霞
2015, 32(6): 1-6.
摘要:
光伏出力受气象因素影响,气象数据的有效程度影响着预测结果的准确性。本文提出了气象数据与光伏出力弱相关时短期光伏出力的预测方法。首先采用Pearson关联系数分析法得到影响光伏发电的主要因素,而后采用模糊聚类理论构建相似日,建立了具有优秀小样本学习能力的支持向量回归机预测模型。针对该模型,提出了两阶段确定模型参数的方法,首先采用全局网格搜索确定核参数p和正则化参数C的取值范围,再通过自适应差分进化算法寻找最优核参数p和正则化参数C,以提高参数ε选取范围设置较大时的预测精度。实例测试表明,使用本文提出的SVR方法预测的平均RMSE为5.551%,满足预测要求,比常规BP预测方法提高精度1.238%,在气象数据弱相关时对光伏短期出力有更好的预测能力。
三种主流风电场功率预测算法适应性对比研究
张慧玲, 高小力, 刘永前, 阎洁, 韩爽
2015, 32(6): 7-13.
摘要:
风电的间歇性和波动性给风电功率预测带来了较大难度,而地形和气象上的复杂性使单一功率预测算法很难适应不同的风电场。以3种主流风电功率预测算法为研究对象进行比较研究,分别是遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)、径向基函数神经网络(RBF)和支持向量机(SVM),帮助研究人员针对不同风电场的地形和气候特征选择最适合的预测模型,从而提高短期功率预测精度。以中国地形和气候特征不同的3个风电场为例,从预测精度、计算效率、模型适应性3个角度对比分析3种模型在不同气候、不同地形条件下的适应性。结果表明,RBF和SVM预测效果整体优于GA-BP模型,但在不同季节、不同地形条件下3种模型各具优势,以月份为单位建立功率预测模型,可以提高短期功率预测精度。
独立运行微电网电源优化配置模型的对比分析
刘燕华, 李雅菲, 赵冬梅, 何国庆
2015, 32(6): 14-22.
摘要:
降低系统经济成本,提高供电可靠性,改善系统环保性能是微电网电源优化配置追求的目标。论述了独立运行风/光/柴/蓄微电网的基本结构和电源发电模型。以系统等年值费用最低为经济性优化目标,对可靠性和环保性采用约束条件或纳入经济性优化目标的方式分别建立了4种类型的综合经济性、可靠性和环保性的多目标优化模型。以年风速、气温、光辐射强度等资源情况,以及负荷水平作为输入,采用粒子群自适应算法对优化模型求解得到风/光/柴/蓄微电网电源的优化配置方案。对比分析算例系统在4种优化模型下配置方案的区别及其原因。通过灵敏度分析得到环保性和可靠性合理的考虑方式,为今后的相关研究和工程设计提供参考。
分析计算
考虑负荷响应的主动配电网孤岛划分
刘舒, 张益飞, 程浩忠, 谢潜, 肖远兵
2015, 32(6): 23-29.
摘要:
针对主动配电网的用户需求响应展开深入分析和总结,根据负荷重要程度和用户对不同负荷供电依赖度进行分类,提出一种故障情况下的用户供电策略,该策略的核心思想为:故障时相对于热水器、空调等大功率电器,用户对灯光、插座等小功率电器的依赖度更高,对大功率电器采用主动控制以增大供电范围,同时应用电热水器消纳分布式能源的波动。为解决基于负荷主动响应的分布式能源孤岛供电故障重构的综合规划问题,建立优化问题的数学模型,将其转化为有根树搜索问题求解。结果分析显示本文所提孤岛划分方法使得供电范围较普通计划孤岛更大,用户电力满意度有较大程度的提高,对配电网孤岛划分具有一定的指导意义。
考虑保护故障影响的电网关键线路辨识
韩康, 吕飞鹏, 孔德洪
2015, 32(6): 30-35.
摘要:
电网中某些关键线路对大停电事故的发生有着重要的影响,且保护装置的不正确动作在其中起着推波助澜的作用。为了能够有效预防大停电事故的发生,本文提出一种计及保护装置不正确动作的电网关键线路辨识模型。从网络最大流的角度出发,提出一种节点结构重要度指标,该指标能够全面反映网络连接的结构特征,且克服了复杂网络模型中潮流仅按母线间最短路径流动的缺陷;为了能够有效反映电网实际情形,考虑保护的不正确动作,定义了支路保护脆弱度指标,该指标有效量化了保护故障对关键线路辨识的影响;提出了结合支路结构脆弱度与支路保护脆弱度的综合辨识模型。以IEEE 39节点系统作为测试算例,算例结果验证了本文所提模型的合理性与有效性。
交直流电力外送通道的协调控制分析
边宏宇, 郭崇军
2015, 32(6): 36-39.
摘要:
针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。
基于广域响应的稳控系统失稳预警方法研究
张盼, 付超, 金小明, 李鸿鑫, 章玉杰, 赵晋泉
2015, 32(6): 40-45.
摘要:
随着六盘水地区可再生能源发电的发展,电网的安全稳定问题日益严重,拟装设基于广域响应的安全稳定控制系统。考虑负荷水平、开机方式、网架结构变化等因素,研究和比较了单机能量函数、轨迹特征根、最大功角差、同调机群间隙角、基于轨迹的EEAC、轨迹凹凸性、受扰电压轨迹积分7种暂态稳定判别技术的适用性,包括判据的可靠性、快速性及可实施性。研究表明,受扰电压轨迹积分方法具有较好的快速性和工程实用性。对受扰电压轨迹积分方法的测点选取进行了研究,提出了n取二判别法,在此基础上设计了六盘水电网稳定控制系统失稳预警方案。
一种用于电力系统间谐波谱估计的高分辨率算法
李明
2015, 32(6): 46-51.
摘要:
本文提出一种基于改进高阶累积量求根MUSIC法的间谐波谱估计新方法。该算法采用4阶累积量来抑制高阶白噪声和高斯噪声,同时,针对传统4阶累积量分辨率低的特点,通过将4阶累积量的对角切片转化为修正协方差阵的线性组合,从而保证算法的高分辨率;并通过构造MUSIC多项式,从而使算法噪声抑制能力进一步增强。仿真结果表明,该方法不仅具有较高的频率分辨率,而且具有较强的稳健性,在噪声污染的情况下能检测出各次谐波和间谐波的频率信息。
基于发电厂控制性能的AGC指令复杂特性分析
崔超, 刘吉臻, 刘涛
2015, 32(6): 52-57.
摘要:
对机组AGC指令的复杂特性进行分析可以完善现有的AGC考核方法。从发电机组控制性能角度出发,研究了AGC指令信号的复杂特性。通过建立发电机组协调控制系统数学模型,分析了不同AGC指令下电厂的控制性能,推导了一种离散型与连续型AGC信号的复杂度定量分析方法。针对机组运行时负荷点多变的情况,提出了平均稳态负荷点的思想。最终结果表明,对于同一发电机组,AGC指令的复杂特性只与自身特性有关。选取某1000MW机组的AGC指令数据,分别从日、月两个尺度进行仿真分析,表明该方法能有效完成AGC指令复杂特性分析,为机组发电任务等级的划分提供了依据。
基于稀疏采样的电力接地网雷达检测系统成像算法
宋继明, 倪向萍, 武昕
2015, 32(6): 58-62.
摘要:
接地网隐蔽的敷设位置造成检测的局限性,而利用雷达系统能够实现无开挖情况下的便捷检测。论文针对接地网雷达智能检测系统的成像处理问题展开研究,结合接地网检测场景的目标分布特点,以稀疏采样理论为基础,利用接地导体强反射性所呈现的信号稀疏性实现了有效的数据低维投影测量,提高了系统检测与数据处理的效率。在低维数据基础上,利用信号重建获取目标的二维轮廓,得到二维成像输出。通过仿真实验验证了成像算法的有效性,在获得高分辨率输出的同时,大幅度降低了系统的数据处理量。此外,由于距离向的信号重建处理,使距离向旁瓣得到有效抑制。
控制技术
内置重复控制器的差拍控制在并网逆变器中的应用
朱立刚, 张建成, 丁晓哲, 王晓华
2015, 32(6): 63-67.
摘要:
无差拍控制的光伏并网逆变器,其存在电流预测复杂问题和控制延时问题,可分别以采用差拍控制和减小控制增益为解决措施,但会使输出电流相位落后于参考电流,为进一步解决相位落后问题,提出了一种内置重复控制器的差拍控制方法,并给出了重复控制器的设计过程。该方法把相位落后视为一种周期性扰动,利用重复控制对周期性扰动的校正作用,通过内置重复控制器来抑制相位落后和电网电压谐波等周期性扰动因素,结合了无差拍控制和重复控制二者的优势。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。
三相四桥臂D-STATCOM电流预测控制方法研究
贾利虎, 朱永强, 郭文瑞, 王银顺
2015, 32(6): 68-73.
摘要:
为了解决配电网中存在的三相电流不平衡、谐波污染等问题,本文提出了基于电流预测控制的补偿方法。采用瞬时无功功率理论,计算出所需的补偿电流,然后将电流预测控制方法运用到D-STATCOM,建立其离散化数学模型,采用遍历法推算出在全部开关函数组合分别作用下的补偿器输出电压,并用合适的价值函数来选择最优的开关组合,按照补偿电流的参考值快速输出补偿电流。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真验证,按照所设计的控制策略,对三相四线制下的不平衡感性负载和注入谐波两种情况进行了无功补偿和谐波消除仿真,仿真结果表明所提出的控制方法能够实现快速的无功补偿和谐波消除。
考虑负荷模糊性的最优协调电压控制
李炳奎, 黄玉龙
2015, 32(6): 74-78.
摘要:
现有电压控制中没有考虑预测负荷和实际负荷之间的偏差,电压控制效果难以保证。为此引入负荷模糊数度量负荷偏离不确定性,提出考虑负荷模糊性的长期电压稳定最优协调控制方法。在含有连续离散时间微分代数方程约束和以负荷节点电压偏差与控制成本最小为控制目标的准稳态控制模型的基础上,建立协调电压控制模糊非线性规划模型;然后,根据最大隶属度原则,将模糊非线性规划问题转化为普通非线性规划问题,并基于内点法求解。通过新英格兰10机39节点系统算例仿真验证该模糊优化电压控制方法的有效性和鲁棒性。
电力经济
电网企业多区域多时段多品种购电组合优化模型研究
陈坤, 谭忠富, 戈通, 黄锦鸿, 陈守军
2015, 32(6): 79-85.
摘要:
基于现代投资组合理论(Modern Portfolio Theory, MPT),建立了电网企业多品种购电的有效边界数学解析式;考虑电网购电的多时段多区域多品种特性和实际约束对购电组合决策的影响,建立条件约束下的购电组合优化模型;对于约束制约使购电组合无法到达理论有效边界的情况,运用有效边界解析式和约束条件下的决策模型建立关键约束改善模型寻找关键制约约束,通过改善关键约束,实现最小代价下的购电最优。算例验证了所提出模型的有效性和适用性,表明本模型对电网公司的购电策略具有一定的参考价值和指导作用。
一种基于用电行业分类的中长期电量预测方法
李翔, 欧阳森, 冯天瑞, 吴裕生, 王克英
2015, 32(6): 86-91.
摘要:
针对传统中长期电量预测方法思路单一,忽视不同层次电量预测之间的内在联系而影响中长期电量预测精度的问题,提出了一种基于用电行业分类的新型中长期电量预测方法。首先,设计了适用于电量预测的用电行业分类原则和方法;然后,以8种特性互补的预测方法为基础,建立优选组合预测模型,对待预测区域整体以及各用电行业的电量需求分别进行年度和季度的预测;最后,运用多级预测协调理论建立了一个二维二级协调模型,对上一步的电量预测值进行修正,改善预测精度,得到上下级统一的区域整体以及各行业未来年度和季度的电量预测值。以实际的电量数据进行了算例分析,验证了该方法的有效性。