2017年 第34卷 第6期
2017, 34(6): 1-8.
摘要:
能源路由器作为能源互联网的核心设备,能够实现能源网络中各种设施的高效配置。本文阐述了信息物理融合系统的概念与其基本构架,介绍了国内外在能源路由器领域的发展现状,提出了能源路由器的框架结构,并从层次结构角度给出了能源路由器应具备的功能,最后,对能源路由器的关键技术进行了可行性分析并对其发展前景作出了展望。
能源路由器作为能源互联网的核心设备,能够实现能源网络中各种设施的高效配置。本文阐述了信息物理融合系统的概念与其基本构架,介绍了国内外在能源路由器领域的发展现状,提出了能源路由器的框架结构,并从层次结构角度给出了能源路由器应具备的功能,最后,对能源路由器的关键技术进行了可行性分析并对其发展前景作出了展望。
2017, 34(6): 33-39.
摘要:
主动配电系统中含有大量的分布式电源和柔性负荷,相比传统配电网大大增加了配电网的供电能力和供电灵活性,同时也对系统运行的安全性带来新的考验。文中建立了一种基于N-1安全性准则的主动配电系统供电能力模型,考虑分布式电源(distributed generation,DG)、分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)、电动汽车(electric vehicle,EV)负荷等因素对配电网供电能力及灵活性的影响,提出了基于多组指标的两级模糊综合评判法,综合负荷特征、系统自身供电特性及气候等因素,建立了多层态势预警等级判断指标体系,对主动配电系统运行的安全态势进行预警等级判定。通过线性规划软件求解算例,验证了模型及方法的有效性。
主动配电系统中含有大量的分布式电源和柔性负荷,相比传统配电网大大增加了配电网的供电能力和供电灵活性,同时也对系统运行的安全性带来新的考验。文中建立了一种基于N-1安全性准则的主动配电系统供电能力模型,考虑分布式电源(distributed generation,DG)、分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)、电动汽车(electric vehicle,EV)负荷等因素对配电网供电能力及灵活性的影响,提出了基于多组指标的两级模糊综合评判法,综合负荷特征、系统自身供电特性及气候等因素,建立了多层态势预警等级判断指标体系,对主动配电系统运行的安全态势进行预警等级判定。通过线性规划软件求解算例,验证了模型及方法的有效性。
2017, 34(6): 40-44.
摘要:
大规模分布式电源的接入对配电网无功优化提出了巨大的挑战,而传统集中优化存在依赖中央控制器,易产生通信堵塞等弊端。为提高主动配电网无功电压控制的可靠性,采用二阶锥松弛技术建立了主动配电网无功优化模型,并基于辅助问题原理提出了一种主动配电网分区分布式无功优化控制方法,并进一步提出了边界变量标准化处理方法,以提高分区无功优化的收敛速度,实现全局网损优化。基于所提优化方法,各个分区仅需采集区内功率电压信息,并与相邻分区交互边界变量即可实现无功调度和全局网损优化,保证系统电压质量。最后,基于IEEE 69节点配电系统进行仿真,验证了所提控制方法的有效性。
大规模分布式电源的接入对配电网无功优化提出了巨大的挑战,而传统集中优化存在依赖中央控制器,易产生通信堵塞等弊端。为提高主动配电网无功电压控制的可靠性,采用二阶锥松弛技术建立了主动配电网无功优化模型,并基于辅助问题原理提出了一种主动配电网分区分布式无功优化控制方法,并进一步提出了边界变量标准化处理方法,以提高分区无功优化的收敛速度,实现全局网损优化。基于所提优化方法,各个分区仅需采集区内功率电压信息,并与相邻分区交互边界变量即可实现无功调度和全局网损优化,保证系统电压质量。最后,基于IEEE 69节点配电系统进行仿真,验证了所提控制方法的有效性。
2017, 34(6): 45-52.
摘要:
大规模光伏并网的规划方案能否满足电压约束,由电网和控制系统联合决定,方案形成必须进行控制系统仿真以验证是否满足规划需求。因此,本文结合配网电压控制领域最新的理论成果,设计并研发了基于.NET平台的含大量光伏配电网的电压控制仿真分析系统,为大量光伏并网规划时电压控制系统的选择提供辅助分析。该系统在Microsoft Visual Studio 2010集成开发环境下,通过嵌入地理信息系统(GIS)组件MapX完成了系统的开发。最后用改进的IEEE33-69案例验证了仿真系统的科学性和实用性。
大规模光伏并网的规划方案能否满足电压约束,由电网和控制系统联合决定,方案形成必须进行控制系统仿真以验证是否满足规划需求。因此,本文结合配网电压控制领域最新的理论成果,设计并研发了基于.NET平台的含大量光伏配电网的电压控制仿真分析系统,为大量光伏并网规划时电压控制系统的选择提供辅助分析。该系统在Microsoft Visual Studio 2010集成开发环境下,通过嵌入地理信息系统(GIS)组件MapX完成了系统的开发。最后用改进的IEEE33-69案例验证了仿真系统的科学性和实用性。
2017, 34(6): 71-78.
摘要:
窃电检查是用电检查的重点和难点。本文基于大数据理论,以电网运行采集参数为元素构建了高维随机矩阵,通过对矩阵的统计特性进行刻画,提出基于大数据分析的窃电识别方法,解决了传统窃电检查方法耗费人力大,时效性差,判断不精准的问题,从而实现了高效反窃电。文章以33节点电网运行模型为例,根据仿真采集到的电网随时间变化的电压电流等运行参数实现了对窃电发生判别、窃电发生时间确定、窃电地点的精确定位、窃电类型的判别。
窃电检查是用电检查的重点和难点。本文基于大数据理论,以电网运行采集参数为元素构建了高维随机矩阵,通过对矩阵的统计特性进行刻画,提出基于大数据分析的窃电识别方法,解决了传统窃电检查方法耗费人力大,时效性差,判断不精准的问题,从而实现了高效反窃电。文章以33节点电网运行模型为例,根据仿真采集到的电网随时间变化的电压电流等运行参数实现了对窃电发生判别、窃电发生时间确定、窃电地点的精确定位、窃电类型的判别。
2017, 34(6): 79-84.
摘要:
光伏阵列模型的准确性直接关系到其仿真的可靠性,由于模型的参数值随工况的变化而改变,因此根据实测数据辨识模型参数尤为重要。本文采用四参数模型对光伏组件建模,首先提出了一种基于逐步线性搜索的非线性最小二乘光伏电池参数辨识方法,利用该方法辨识得到了光伏电池的参数参考值,辨识曲线与实测数据的对比结果证明了该方法的可行性,且辨识精度较高,实现简单。然后对光伏组件四参数模型中的α、β、γ 3个系数进行了优化,并将光伏电池参数辨识与模型系数优化相结合,提出了参数辨识系数优化(PI-CO)迭代法。迭代过程中参数值和系数值快速收敛至最优点,且目标函数值随之减小,表明该辨识方法能够进一步提高仿真精度。
光伏阵列模型的准确性直接关系到其仿真的可靠性,由于模型的参数值随工况的变化而改变,因此根据实测数据辨识模型参数尤为重要。本文采用四参数模型对光伏组件建模,首先提出了一种基于逐步线性搜索的非线性最小二乘光伏电池参数辨识方法,利用该方法辨识得到了光伏电池的参数参考值,辨识曲线与实测数据的对比结果证明了该方法的可行性,且辨识精度较高,实现简单。然后对光伏组件四参数模型中的α、β、γ 3个系数进行了优化,并将光伏电池参数辨识与模型系数优化相结合,提出了参数辨识系数优化(PI-CO)迭代法。迭代过程中参数值和系数值快速收敛至最优点,且目标函数值随之减小,表明该辨识方法能够进一步提高仿真精度。
2017, 34(6): 85-91.
摘要:
智能变电站技术的推广为继电保护的运维提供了新的思路和技术手段。基于状态信息的在线监测将有利于提高智能变电站继电保护系统的可靠性,减少运维的工作量。从智能变电站继电保护组成的角度出发梳理了继电保护的状态信息,分析了状态信息之间的关联关系,通过对继电保护实时采集和上传的状态信息增加逻辑运算和判断比较,提出了基于状态信息各种关联关系的继电保护在线监测方法。算例表明本文方法能够发现继电保护的某些异常,从而提高智能变电站继电保护运维的有效性。
智能变电站技术的推广为继电保护的运维提供了新的思路和技术手段。基于状态信息的在线监测将有利于提高智能变电站继电保护系统的可靠性,减少运维的工作量。从智能变电站继电保护组成的角度出发梳理了继电保护的状态信息,分析了状态信息之间的关联关系,通过对继电保护实时采集和上传的状态信息增加逻辑运算和判断比较,提出了基于状态信息各种关联关系的继电保护在线监测方法。算例表明本文方法能够发现继电保护的某些异常,从而提高智能变电站继电保护运维的有效性。
2017, 34(6): 9-15.
摘要:
多微网作为微电网向智能电网发展过程中的全新概念,由一定区域内多个邻近的微网互联互供形成,可通过多微网内能量调度和互馈,加强系统供电可靠性,提高分布式电源的渗透率。分析多微网系统构成形式及其典型特征,研究具体应用场景,是多微网规模化应用的基础。本文总结了国内外现有多微网工程,通过交直流构成方式、电压等级划分方式、相序种类构成形式、拓扑连接组网形式4种分类方式分析其典型应用场景。对多微网典型特征及应用进行较全面的梳理,为多微网相关研究者提供参考和借鉴。
多微网作为微电网向智能电网发展过程中的全新概念,由一定区域内多个邻近的微网互联互供形成,可通过多微网内能量调度和互馈,加强系统供电可靠性,提高分布式电源的渗透率。分析多微网系统构成形式及其典型特征,研究具体应用场景,是多微网规模化应用的基础。本文总结了国内外现有多微网工程,通过交直流构成方式、电压等级划分方式、相序种类构成形式、拓扑连接组网形式4种分类方式分析其典型应用场景。对多微网典型特征及应用进行较全面的梳理,为多微网相关研究者提供参考和借鉴。
2017, 34(6): 16-21.
摘要:
为了指导微电网代理商合理报价,本文提出了多元化售电主体下以微电网收益最大化为目标的报价策略。首先针对微电网和售电商分层性、灵活性的特点,提出基于多代理系统的微电网代理商和售电商之间的交易模型;进而基于多代理系统的竞价体系,运用博弈论的思想建立以微电网收益最大化为目标的博弈模型;考虑到市场信息的不确定性,利用概率模拟的方法,获取该微电网竞争对手的成本和报价策略的分布,然后利用非线性规划法求得博弈模型的纳什均衡解,获得微电网代理商的最优竞价策略。最后通过算例分析验证所提方法的有效性。
为了指导微电网代理商合理报价,本文提出了多元化售电主体下以微电网收益最大化为目标的报价策略。首先针对微电网和售电商分层性、灵活性的特点,提出基于多代理系统的微电网代理商和售电商之间的交易模型;进而基于多代理系统的竞价体系,运用博弈论的思想建立以微电网收益最大化为目标的博弈模型;考虑到市场信息的不确定性,利用概率模拟的方法,获取该微电网竞争对手的成本和报价策略的分布,然后利用非线性规划法求得博弈模型的纳什均衡解,获得微电网代理商的最优竞价策略。最后通过算例分析验证所提方法的有效性。
2017, 34(6): 22-27.
摘要:
采用合作博弈理论解决多微电网之间竞价、收益分配的问题,同时提出微电网在市场中身份二重性的判断方法,使其售购电身份随实时电价、负荷需求变化。通过引入微电网报价矩阵,建立了买卖双方多个主体参与的竞价交易机制,利用包含约束条件的非线性规划函数对模型进行求解。以3个微电网构成多微电网系统为例进行仿真计算,结果表明:该模型实用可行并总能找到使交易总成本最小的策略组合;同时,该策略能激励微电网按真实成本报价,避免其投机行为。
采用合作博弈理论解决多微电网之间竞价、收益分配的问题,同时提出微电网在市场中身份二重性的判断方法,使其售购电身份随实时电价、负荷需求变化。通过引入微电网报价矩阵,建立了买卖双方多个主体参与的竞价交易机制,利用包含约束条件的非线性规划函数对模型进行求解。以3个微电网构成多微电网系统为例进行仿真计算,结果表明:该模型实用可行并总能找到使交易总成本最小的策略组合;同时,该策略能激励微电网按真实成本报价,避免其投机行为。
2017, 34(6): 28-32.
摘要:
微电网源荷功率不平衡将导致微电网频率波动。为维持离网情况下微电网频率稳定,充分利用各微电源的发电优势,本文针对商业应用价值较高的光储型微电网,提出了一种基于分层控制思路的离网情况下微电网频率控制算法。根据频率动态特性将系统频率分为4个区域,针对不同频率区域通过储能或光伏发电系统的主动调节作用、低频减载和高频切机等控制措施实现频率的稳定控制。经实例验证,所提策略可对微电网中多类型微电源进行协调控制,以满足微电网功率平衡要求,维持系统频率稳定。
微电网源荷功率不平衡将导致微电网频率波动。为维持离网情况下微电网频率稳定,充分利用各微电源的发电优势,本文针对商业应用价值较高的光储型微电网,提出了一种基于分层控制思路的离网情况下微电网频率控制算法。根据频率动态特性将系统频率分为4个区域,针对不同频率区域通过储能或光伏发电系统的主动调节作用、低频减载和高频切机等控制措施实现频率的稳定控制。经实例验证,所提策略可对微电网中多类型微电源进行协调控制,以满足微电网功率平衡要求,维持系统频率稳定。
2017, 34(6): 53-58.
摘要:
针对采用柔性直流输电并网方式(VSC-HVDC)的风电场两侧交流系统解耦特性,无法采用传统控制方式调频问题,结合风电机组虚拟惯性控制和下垂控制,以及直流电容快速充放电原理,在VSC-HVDC的网侧变流器增加变直流电压控制环节,提出一种改变直流母线电压并以此作为风电机组调频信号的综合调频控制方式。当电网因功率不平衡而发生频率波动时,VSC-HVDC直流电压能随之改变,快速释放或者吸收直流电容中存储部分的电能,再将电压值作为调频信号传递给风电场,使风机释放或者吸收转子动能,对电网频率提供动态支撑。仿真结果验证了提出的综合调频控制的有效性。
针对采用柔性直流输电并网方式(VSC-HVDC)的风电场两侧交流系统解耦特性,无法采用传统控制方式调频问题,结合风电机组虚拟惯性控制和下垂控制,以及直流电容快速充放电原理,在VSC-HVDC的网侧变流器增加变直流电压控制环节,提出一种改变直流母线电压并以此作为风电机组调频信号的综合调频控制方式。当电网因功率不平衡而发生频率波动时,VSC-HVDC直流电压能随之改变,快速释放或者吸收直流电容中存储部分的电能,再将电压值作为调频信号传递给风电场,使风机释放或者吸收转子动能,对电网频率提供动态支撑。仿真结果验证了提出的综合调频控制的有效性。
2017, 34(6): 59-64.
摘要:
随着海上风电场装机容量日益增加,风电场集电系统拓扑结构将成为影响海上风电场可靠性与经济性的关键因素,为此本文提出了风电场集电系统可靠性评估模型与经济性评估方法。考虑了集电系统内部电气元件的多重故障,采用分块枚举法,比较了风电场集电系统不同拓扑结构的可靠性,计算得到年电量不足期望值和系统等效可用率等可靠性指标以及不同拓扑结构下风场运行容量概率模型。并计及系统可靠性对经济性的影响,综合考虑一次投资成本和故障机会成本,计算得到不同拓扑结构的经济性指标。通过算例分析得到,单边环形拓扑结构的可靠性最高,链形拓扑结构的经济性最优。与以往评估集电系统拓扑结构可靠性与经济性的研究相比,本文考虑了电气元件的多重故障,得到了不同拓扑结构风场运行容量概率模型,评估结果准确合理,研究更具广泛意义。
随着海上风电场装机容量日益增加,风电场集电系统拓扑结构将成为影响海上风电场可靠性与经济性的关键因素,为此本文提出了风电场集电系统可靠性评估模型与经济性评估方法。考虑了集电系统内部电气元件的多重故障,采用分块枚举法,比较了风电场集电系统不同拓扑结构的可靠性,计算得到年电量不足期望值和系统等效可用率等可靠性指标以及不同拓扑结构下风场运行容量概率模型。并计及系统可靠性对经济性的影响,综合考虑一次投资成本和故障机会成本,计算得到不同拓扑结构的经济性指标。通过算例分析得到,单边环形拓扑结构的可靠性最高,链形拓扑结构的经济性最优。与以往评估集电系统拓扑结构可靠性与经济性的研究相比,本文考虑了电气元件的多重故障,得到了不同拓扑结构风场运行容量概率模型,评估结果准确合理,研究更具广泛意义。
2017, 34(6): 65-70.
摘要:
采用直流汇集方式的风电场将为未来大规模新能源发电汇集提供新途径。由于风力发电系统输出功率的波动会对电网的稳定运行造成负面影响,因此本文提出了一种含有储能系统的直流并联型风电场功率协调控制方案。该控制方案综合考虑电网需求、风机风况以及风机储能系统的储能状态,向各直流风机发送功率指令,通过调节各发电机和风机储能系统的输出功率,使得风电场输出的有功功率可在一定范围满足电网的需求,大大降低了风场功率波动对电网的影响。其中,在满足仿真精度的前提下,对直流风机中的整流器和隔离型全桥DC/DC变换器以及超级电容储能系统进行了适当简化。采用PSCAD/EMTDC进行仿真,仿真结果较好地满足了控制目标的要求,验证了提出的控制策略的有效性。
采用直流汇集方式的风电场将为未来大规模新能源发电汇集提供新途径。由于风力发电系统输出功率的波动会对电网的稳定运行造成负面影响,因此本文提出了一种含有储能系统的直流并联型风电场功率协调控制方案。该控制方案综合考虑电网需求、风机风况以及风机储能系统的储能状态,向各直流风机发送功率指令,通过调节各发电机和风机储能系统的输出功率,使得风电场输出的有功功率可在一定范围满足电网的需求,大大降低了风场功率波动对电网的影响。其中,在满足仿真精度的前提下,对直流风机中的整流器和隔离型全桥DC/DC变换器以及超级电容储能系统进行了适当简化。采用PSCAD/EMTDC进行仿真,仿真结果较好地满足了控制目标的要求,验证了提出的控制策略的有效性。
