2018年 第35卷 第1期
2018, 35(1): 1-5.
摘要:
当风电出力超过电网接纳能力时,电网需要限制风电场的出力。基于风电场功率预测信息按比例初步确定风电场功率分配限值;以随机变量相关性分析为理论基础,描述风电场出力之间的相关性对整体出力波动性的影响。以减小风电电量损失为目标,考虑风电场装机容量的差异,基于风电场出力之间的相关系数修正风电场功率分配限值。以位于同一地区的5个风电场组成的风电场群为算例,对所提出的风电场功率分配限值修正方法进行验证。计算结果表明,风电场实际出力更接近理想出力曲线,减小了弃风电量,验证了方法的有效性。
当风电出力超过电网接纳能力时,电网需要限制风电场的出力。基于风电场功率预测信息按比例初步确定风电场功率分配限值;以随机变量相关性分析为理论基础,描述风电场出力之间的相关性对整体出力波动性的影响。以减小风电电量损失为目标,考虑风电场装机容量的差异,基于风电场出力之间的相关系数修正风电场功率分配限值。以位于同一地区的5个风电场组成的风电场群为算例,对所提出的风电场功率分配限值修正方法进行验证。计算结果表明,风电场实际出力更接近理想出力曲线,减小了弃风电量,验证了方法的有效性。
2018, 35(1): 6-13.
摘要:
对于海上风电场集电系统的优化设计,现有设计方法大部分只考虑了电缆和开关的合理配置,而没有充分考虑障碍区对拓扑设计的影响。为此,本文提出了一种考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑优化设计方法。采用GIS技术对障碍区进行图层化处理,并利用最小面积不定形包围盒法将障碍区表示为最小面积矩形包围盒。在此基础上,结合Dijkstra算法与Prim算法的优点可得求取避障路径的优化算法,再通过基于层次分析法且兼顾经济性和可靠性两个方面影响因素的模糊综合评价模型来比较海上风电场集电系统的拓扑方案,就可完成海上风电场集电系统的最优拓扑设计。最后的算例及分析验证了本文算法的可行性。
对于海上风电场集电系统的优化设计,现有设计方法大部分只考虑了电缆和开关的合理配置,而没有充分考虑障碍区对拓扑设计的影响。为此,本文提出了一种考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑优化设计方法。采用GIS技术对障碍区进行图层化处理,并利用最小面积不定形包围盒法将障碍区表示为最小面积矩形包围盒。在此基础上,结合Dijkstra算法与Prim算法的优点可得求取避障路径的优化算法,再通过基于层次分析法且兼顾经济性和可靠性两个方面影响因素的模糊综合评价模型来比较海上风电场集电系统的拓扑方案,就可完成海上风电场集电系统的最优拓扑设计。最后的算例及分析验证了本文算法的可行性。
2018, 35(1): 14-18.
摘要:
由于同一风速下的风电功率存在较大范围的波动,传统风电功率曲线建模方法难以获得较高的精度。提出一种基于最优平滑阶数的风电功率曲线建模策略,首先基于时间序列平滑的预处理方法得到新的输入风速,并以相关系数最大为目标函数选择最优的平滑阶数,再利用BP神经网络拟合得到风电功率曲线。基于西南地区某风电场单机实测数据的仿真研究表明,以最优平滑预处理得到的风速为输入建立的风电功率曲线模型精度显著高于已有方法中以原始风速为输入建立的风电功率曲线模型。
由于同一风速下的风电功率存在较大范围的波动,传统风电功率曲线建模方法难以获得较高的精度。提出一种基于最优平滑阶数的风电功率曲线建模策略,首先基于时间序列平滑的预处理方法得到新的输入风速,并以相关系数最大为目标函数选择最优的平滑阶数,再利用BP神经网络拟合得到风电功率曲线。基于西南地区某风电场单机实测数据的仿真研究表明,以最优平滑预处理得到的风速为输入建立的风电功率曲线模型精度显著高于已有方法中以原始风速为输入建立的风电功率曲线模型。
2018, 35(1): 19-25.
摘要:
以提高电网对新能源接纳能力为目的,本文研究了含新能源的配电网中电池储能系统的协调控制策略,针对配电网有功功率波动、新能源接入点电压波动建立优化模型,使用NSGA-II算法(快速非支配排序遗传算法)求解其Pareto非支配解集,实现多个储能系统的协调控制。使用该控制方法,可以将分布式储能系统联合调度,较好地平抑配电网整体的有功功率波动,同时改善新能源接入节点电压波动,提高电力系统稳定性。最后,本文对IEEE14节点配电网进行算例分析,在该配网中接入了接近负荷一半的光储和风储系统,将原本只和本节点光伏或风电配合的储能系统联合考虑,协调控制其出力,最后通过对比一个完整调度周期内储能系统单独控制和协调控制的效果,表明本文协调控制策略的有效性。
以提高电网对新能源接纳能力为目的,本文研究了含新能源的配电网中电池储能系统的协调控制策略,针对配电网有功功率波动、新能源接入点电压波动建立优化模型,使用NSGA-II算法(快速非支配排序遗传算法)求解其Pareto非支配解集,实现多个储能系统的协调控制。使用该控制方法,可以将分布式储能系统联合调度,较好地平抑配电网整体的有功功率波动,同时改善新能源接入节点电压波动,提高电力系统稳定性。最后,本文对IEEE14节点配电网进行算例分析,在该配网中接入了接近负荷一半的光储和风储系统,将原本只和本节点光伏或风电配合的储能系统联合考虑,协调控制其出力,最后通过对比一个完整调度周期内储能系统单独控制和协调控制的效果,表明本文协调控制策略的有效性。
2018, 35(1): 26-32.
摘要:
分布式光伏大量接入配电网后电压越限问题成为影响电网安全稳定运行的关键因素。为了适应高渗透率、大规模分布式光伏的接入,提高系统调压能力,本文依据主动配电网内调压资源特性的不同,对其进行了分类分级处理,提出了主动配电网多级无功电压控制策略,即分别利用小容量分布式光伏、光伏电站无功、传统VQC装置和光伏电站有功实现系统一、二、三、四级调压。其中,针对小容量分布式光伏所采用的分散式就地控制策略,提出了基于并网点电压和光伏实际有功出力的cosφ(U、P)控制模型。最后,基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明本文所提出的四级调压策略,充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了VQC装置动作次数,并改善了配电网电压水平。
分布式光伏大量接入配电网后电压越限问题成为影响电网安全稳定运行的关键因素。为了适应高渗透率、大规模分布式光伏的接入,提高系统调压能力,本文依据主动配电网内调压资源特性的不同,对其进行了分类分级处理,提出了主动配电网多级无功电压控制策略,即分别利用小容量分布式光伏、光伏电站无功、传统VQC装置和光伏电站有功实现系统一、二、三、四级调压。其中,针对小容量分布式光伏所采用的分散式就地控制策略,提出了基于并网点电压和光伏实际有功出力的cosφ(U、P)控制模型。最后,基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明本文所提出的四级调压策略,充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了VQC装置动作次数,并改善了配电网电压水平。
2018, 35(1): 33-38.
摘要:
为了简化配电网规划的过程,对配电网规划模式进行了定义,提出了一种基于模式的配电网规划方法。针对配电网规划过程中的不确定因素,引入模糊理论的方法和思想,首先采用模糊聚类分析方法将已有的规划样本进行分类,形成几类不同的规划模式。之后采用模糊模式识别方法对待规划目标进行特征识别,找到其所属的规划模式,参考该规划模式对待规划目标进行规划。采用实际数据进行算例分析,结果表明基于模式的规划方法可以有效地对配电网规划过程进行简化。
为了简化配电网规划的过程,对配电网规划模式进行了定义,提出了一种基于模式的配电网规划方法。针对配电网规划过程中的不确定因素,引入模糊理论的方法和思想,首先采用模糊聚类分析方法将已有的规划样本进行分类,形成几类不同的规划模式。之后采用模糊模式识别方法对待规划目标进行特征识别,找到其所属的规划模式,参考该规划模式对待规划目标进行规划。采用实际数据进行算例分析,结果表明基于模式的规划方法可以有效地对配电网规划过程进行简化。
2018, 35(1): 39-44.
摘要:
对并网型微电网中的蓄电池和超级电容混合储能系统进行储能容量的优化,利用离散小波变换对微电网中的净负荷功率进行分解,得到满足联络线功率波动要求的联络线功率分配,以及对蓄电池和超级电容的功率分配。考虑联络线利用率的提升,引入联络线功率平移调整量为优化变量参与混合储能容量的优化。建立以经济成本和联络线利用率综合目标为优化目标的模型并采用遗传算法进行求解,即满足经济性要求同时有效提高了微电网的联络线利用率。通过算例进行了验证分析。
对并网型微电网中的蓄电池和超级电容混合储能系统进行储能容量的优化,利用离散小波变换对微电网中的净负荷功率进行分解,得到满足联络线功率波动要求的联络线功率分配,以及对蓄电池和超级电容的功率分配。考虑联络线利用率的提升,引入联络线功率平移调整量为优化变量参与混合储能容量的优化。建立以经济成本和联络线利用率综合目标为优化目标的模型并采用遗传算法进行求解,即满足经济性要求同时有效提高了微电网的联络线利用率。通过算例进行了验证分析。
2018, 35(1): 45-54.
摘要:
电动汽车充电负荷时空分布预测是分析研究电动汽车充电对电网影响的前提,也是电网规划、运行调度的基础和依据。在对充电负荷影响因素分析的基础上,提出将预测区域进行分层分区,对不同功能用地的主要车辆,依据其出行链特性,基于转移概率矩阵建立描述车辆出行规律的模型。根据用户充电行为的随机性和不确定性,应用模糊推理法和概率统计法建立车辆在不同目的地的充电概率,并运用蒙特卡洛法对不同功能用地的充电负荷进行计算。最后,以A城市某片区为例,对其未来充电负荷进行预测,得到该地充电负荷的时空分布,并且分析了不同充电场所充电负荷对电网所造成的影响。
电动汽车充电负荷时空分布预测是分析研究电动汽车充电对电网影响的前提,也是电网规划、运行调度的基础和依据。在对充电负荷影响因素分析的基础上,提出将预测区域进行分层分区,对不同功能用地的主要车辆,依据其出行链特性,基于转移概率矩阵建立描述车辆出行规律的模型。根据用户充电行为的随机性和不确定性,应用模糊推理法和概率统计法建立车辆在不同目的地的充电概率,并运用蒙特卡洛法对不同功能用地的充电负荷进行计算。最后,以A城市某片区为例,对其未来充电负荷进行预测,得到该地充电负荷的时空分布,并且分析了不同充电场所充电负荷对电网所造成的影响。
2018, 35(1): 55-60.
摘要:
随着电动汽车的规模化推广,形成了电动汽车充电站的不同规划方案,如何综合评价这些规划方案的合理性对充电站的建设至关重要。本文建立电动汽车充电站选址规划两级多指标综合评价模型,通过对一级和二级指标分别利用粗糙集理论与遗传算法结合的属性约简方法,去除冗余指标,确定各指标权重,将无量纲化的指标值与权重进行合理分配,以此更加准确、严密的确定可行的选址规划方案。实例证明本文提出的综合评价方法具有全面性和可行性。
随着电动汽车的规模化推广,形成了电动汽车充电站的不同规划方案,如何综合评价这些规划方案的合理性对充电站的建设至关重要。本文建立电动汽车充电站选址规划两级多指标综合评价模型,通过对一级和二级指标分别利用粗糙集理论与遗传算法结合的属性约简方法,去除冗余指标,确定各指标权重,将无量纲化的指标值与权重进行合理分配,以此更加准确、严密的确定可行的选址规划方案。实例证明本文提出的综合评价方法具有全面性和可行性。
2018, 35(1): 61-65.
摘要:
需求侧管理符合智能电网的发展方向,为衡量输配电价改革下,实施需求侧管理项目对电网公司的影响,论文确定了电网公司实施需求侧管理的成本指标和效益指标。以输配电价的变化情况划分短期和长期,根据总收益的不同核算方法分别建立短期成本效益评估模型和长期成本效益评估模型。该模型以“可避免峰荷容量”和“新增输配电量”为变量,适用于多种需求侧管理策略和措施。实例分析得到了某区域电网实施需求侧管理的短期、长期成本效益三维评估结果以及输配电价的变化情况,验证了评估模型的客观性和有效性。
需求侧管理符合智能电网的发展方向,为衡量输配电价改革下,实施需求侧管理项目对电网公司的影响,论文确定了电网公司实施需求侧管理的成本指标和效益指标。以输配电价的变化情况划分短期和长期,根据总收益的不同核算方法分别建立短期成本效益评估模型和长期成本效益评估模型。该模型以“可避免峰荷容量”和“新增输配电量”为变量,适用于多种需求侧管理策略和措施。实例分析得到了某区域电网实施需求侧管理的短期、长期成本效益三维评估结果以及输配电价的变化情况,验证了评估模型的客观性和有效性。
2018, 35(1): 66-70.
摘要:
需求侧资源管理是对传统电网平衡供需方式的有效补充,针对目前需求侧资源管理应用方式中存在的调控模式单一、用户响应潜力评估不足以及横向资源利用薄弱的问题,提出了一种计及需求侧资源的电网分层分区供需平衡调控方法。该方法通过纵向多层次间自下而上的反馈式负荷可响应潜力评估和自上而下的任务量分配机制,配合横向的互联互通互补机制,实现全面的需求侧资源参与供需平衡调节,为需求侧资源参与电网供需平衡调节开拓了新思路,提供了更精确、完善的理论基础。
需求侧资源管理是对传统电网平衡供需方式的有效补充,针对目前需求侧资源管理应用方式中存在的调控模式单一、用户响应潜力评估不足以及横向资源利用薄弱的问题,提出了一种计及需求侧资源的电网分层分区供需平衡调控方法。该方法通过纵向多层次间自下而上的反馈式负荷可响应潜力评估和自上而下的任务量分配机制,配合横向的互联互通互补机制,实现全面的需求侧资源参与供需平衡调节,为需求侧资源参与电网供需平衡调节开拓了新思路,提供了更精确、完善的理论基础。
2018, 35(1): 71-77.
摘要:
电力系统的负荷模型是决定电力系统可靠性的关键要素,传统的负荷特性数据聚类算法计算复杂、运行时间长。将K-means和Canopy聚类算法有机地结合,建立一种分布式聚类模型。在此基础上,对用户整点负荷数据进行归一化处理,利用负荷规范化区间值与24个整点时间的参数关系,得到聚类中心分布。以福建省历史日负荷数据为例,验证分布式聚类模型运行的快速性。结果表明:距离阈值T2与算法运行时间成反比;簇个数越多,运行时间越长;大工业行业聚类中心分布稳定,显著性不明显,农业生产行业聚类中心分布显著性明显,为预测用户负荷特征及用电特性提供思路借鉴。
电力系统的负荷模型是决定电力系统可靠性的关键要素,传统的负荷特性数据聚类算法计算复杂、运行时间长。将K-means和Canopy聚类算法有机地结合,建立一种分布式聚类模型。在此基础上,对用户整点负荷数据进行归一化处理,利用负荷规范化区间值与24个整点时间的参数关系,得到聚类中心分布。以福建省历史日负荷数据为例,验证分布式聚类模型运行的快速性。结果表明:距离阈值T2与算法运行时间成反比;簇个数越多,运行时间越长;大工业行业聚类中心分布稳定,显著性不明显,农业生产行业聚类中心分布显著性明显,为预测用户负荷特征及用电特性提供思路借鉴。
2018, 35(1): 78-83.
摘要:
为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。
为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。
2018, 35(1): 84-88.
摘要:
传统的多馈入短路比计算方法耗时太长,无法满足自适应解列断面搜索时对电网快速分析决策的要求。在此背景下,本文提出了一种适用于交直流电网自适应解列后孤岛的多馈入短路比快速计算方法。在已知解列前交直流电网阻抗矩阵、换流母线额定电压、各直流额定功率和自适应解列断面的条件下,基于多馈入短路比的定义式,采用支路追加法迅速修正部分阻抗矩阵元素,最终求得解列后含直流落点的孤岛多馈入短路比。新英格兰10机39节点系统及广东电网仿真结果证明了本方法的可行性。与传统方法相比,本文所提的方法计算速度更快、效率更高。
传统的多馈入短路比计算方法耗时太长,无法满足自适应解列断面搜索时对电网快速分析决策的要求。在此背景下,本文提出了一种适用于交直流电网自适应解列后孤岛的多馈入短路比快速计算方法。在已知解列前交直流电网阻抗矩阵、换流母线额定电压、各直流额定功率和自适应解列断面的条件下,基于多馈入短路比的定义式,采用支路追加法迅速修正部分阻抗矩阵元素,最终求得解列后含直流落点的孤岛多馈入短路比。新英格兰10机39节点系统及广东电网仿真结果证明了本方法的可行性。与传统方法相比,本文所提的方法计算速度更快、效率更高。
2018, 35(1): 89-94.
摘要:
模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。
模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。
