计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法

新能源大规模接入电网对电力系统灵活调节能力带来巨大挑战,针对目前电力系统灵活性评估及优化调度集中于供需匹配而缺乏对线路传输能力的考虑,提出了计及线路传输能力的新能源电力系统灵活性评估及优化调度方法。首先,分析线路传输能力对灵活性需求实现的影响,并计及新能源及负荷的波动性和不确定性,量化节点灵活性需求及其在线路上的分配。然后,从资源灵活性裕量和线路灵活性传输裕量两个角度提出系统灵活性不足量评估指标,多方面评估系统灵活性。将该评估指标作为机会约束条件,构建考虑资源-线路双重裕量的优化调度模型。采用线性化手段和基于拉丁超立方抽样的机会约束确定性转化方法将优化调度模型化简为混合整数线性规划模型以降低求解难度。最后,采用改进IEEE39节点系统和某实际电网进行仿真验证,结果表明所提方法能够减轻线路阻塞,减少切负荷量,提高新能源消纳。     

基于长时间序列仿真的分布式新能源发电优化规划

分布式光伏发电和风力发电等新能源发电是波动性电源,其无序接入将给电网的潮流分布、无功/电压调节和电能质量等方面带来不利影响,影响程度与分布式新能源发电的接入位置和容量密切相关。为计及分布式新能源发电出力和负荷时序特性,考虑了全年的风电出力和负荷数据,构建了基于Matlab-DIg SILENT/Power Factory联合仿真平台的优化规划软件。运用遗传算法,分别以网络年电能损耗和发电量为优化目标,分析了分布式新能源发电的最优接入位置和容量。最后通过实际算例仿真验证了方法的有效性。     

计及电能质量影响的配电网风储优化配置

随着我国“双碳”目标的提出,配电网及用户侧新能源接入已成为必然趋势,新能源机组出力的随机性与波动性对配电网电能质量提出严峻挑战。提出一种计及电能质量影响的配电网风储双层优化配置模型,选择考虑风电机组运行状况的电能质量评估指标及计算方法,建立主客观权重相结合的综合评价模型对风电机组并网点电能质量进行评估;采用双层优化配置模型,下层短期运行模型以系统典型日场景运行成本最低为目标进行优化调度,上层长期规划模型综合考虑发电系统年投资运行成本、各风电场并网点电能质量因子与弃风率,探索各新能源并网容量与电能质量水平之间的联系。采用IEEE-33系统验证了所提方法有效性,结果表明电能质量因子可引导配电网电能质量提高,同时风储接入降低了发电系统的总运行成本。     

考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略

针对大规模新能源并网带来的系统调峰和消纳难题,以及已有优化调度策略对储能寿命成本考虑不足的问题,提出了一种考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略。上层通过分时电价引导用电,以净负荷波动性最小为目标得到优化后的负荷曲线,旨在减轻火储的调峰压力、提高新能源消纳量;下层以系统总调度成本最低为目标协调优化风光火储运行,考虑火电深度调峰并在优化调度中嵌入储能寿命模型,求解得到各电源以及储能的最优运行方式。以某区域实际系统为例进行仿真,结果表明所提策略可以有效改善系统的调峰压力,提高新能源消纳能力,同时合理反映了储能的寿命成本,提高了系统运行的经济性。     

高比例新能源电网新能源功率优化分配方法

大规模新能源接入弱交流电网,易发生暂态过电压、锁相同步稳定等问题,为新能源充分利用带来难题。对此,探究了新能源接入系统稳定水平影响因素,利用新能源短路比指标作为系统电压强度的量化评估依据,推导出短路比对新能源发电功率的灵敏度,综合考虑系统平均短路比和最低点短路比灵敏度,构建了新能源短路比综合灵敏度指标,提出一种基于等综合灵敏度准则的新能源发电功率优化分配控制方法。基于该方法对新能源发电功率进行优化控制,实现了在确保系统安全稳定基础上的可再生能源充分利用,最后基于西北某新能源集中送出系统为算例进行分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

新能源全消纳并网友好型虚拟发电厂优化调度研究

虚拟发电厂利用智能测量、网络通信、智能决策等先进技术,将分布式发电整合为一个整体向电网供电,有望成为大规模新能源电力接入的支撑框架。文中所构建的虚拟发电厂以其并网经济效益最大化为目标,同时考虑新能源出力的不确定性给电网带来的不利影响,通过引入波动因子参数和奖惩机制来限制其并网功率的波动性。在此基础上,以储能系统和可中断负荷为调度资源,对新能源发电进行全部消纳。最后,在相关约束条件限制下采用粒子群算法进行寻优。算例结果表明,该方法能在全部消纳新能源发电的基础上,有效抑制虚拟发电厂的并网功率波动性,极大提高了新能源接入的友好性。     

考虑相关性的风光抽蓄互补发电系统优化运行

针对风电、光伏等新能源接入对于电网运行的影响,将抽水蓄能电站作为储能系统与新能源系统组成风光抽蓄联合发电系统,提出了基于考虑风光相关性与两级建模结合、求解联合系统优化运行模型的方法。首先,考虑到风力子系统与光伏子系统出力间具有一定的相关性,采用非参数核密度估计法对于联合系统中的风光相关性进行分析;然后,考虑联合系统接入电网前后对于整个电网的影响,建立两级的优化运行数学模型;最后利用算例对联合系统接入对于电网运行情况的影响以及考虑风光相关性对于联合系统中各子系统出力以及联合系统追踪目标功率曲线的影响进行分析。结果表明,考虑风光相关性可提高联合系统新能源利用率、抽蓄电站的工作裕度以及联合系统追踪目标功率曲线的能力。     

计及谐波裕度-均衡度的分布式电源最大准入功率计算方法

随着智能配电网中分布式电源(DG)渗透率的不断提高,可能导致电网中节点的谐波水平超标,制约分布式电源的接入功率,因此对考虑谐波影响的分布式电源准入功率进行研究显得十分重要.该文分析了新能源接入时向电网注入谐波的不确定性,基于2m+1点估计法考虑了谐波不确定性在电网中传播的影响,进而基于各节点谐波电压分布提出全网谐波裕度-均衡度指标和计算方法.在此基础上,以全网谐波裕度-均衡度综合指标最小和分布式电源准入功率最大为目标建立DG最大准入功率接入的优化模型.为了更好地求解上述混合整型非线性优化模型,提出一种基于粒子群优化-扩展权重ε约束法(PSO-AWCM)进行多目标优化计算.该方法考虑了各个目标函数的相对重要性,能够更有效地对目标函数进行优化.进一步地,利用模糊决策理论选取Pareto解集中的最优解.基于改进IEEE 33节点系统验证了所提方法的有效性和优越性.     

计及用户行为的电—气—热综合能源系统日前经济调度

针对电转气(P2G)设备接入的综合能源系统电、热负荷比例受到用户行为影响的问题,构建了计及用户行为的电—气—热综合能源系统两阶段日前经济调度模型。该模型以各时段实际预测负荷与目标负荷偏差之和最小和日负荷整体波动性最小为第一阶段优化目标,应用CPLEX求解器确定负荷响应下的电热负荷曲线;基于第一阶段确定的负荷,以系统综合采购费用最低为第二阶段优化目标,利用人群搜索者优化算法对该非线性优化问题进行求解。仿真算例设置了4个场景,对P2G、储能设备接入容量大小与系统经济性间的关系进行了定量和定性分析,验证了所提模型在风电消纳、系统经济运行方面的有效性。     

计及电动汽车入网的新能源混合供电系统最优决策分析

介绍风能、太阳能等新能源发电的间歇性、波动性等特点,针对电动汽车接入电网后需要将三者进行协调配合,以保证电网优质、经济、可靠运行的需求。提出基于机会约束理论构建的3种新能源混合供电系统最优决策模型,分析将随机优化问题转化成可计算的确定性非线性优化问题进行求解的过程,通过算例证明采用机会约束描述新能源出力的随机性是合理的,为新能源的合理利用提供了新途径。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

碱法提取煤矸石中氧化铝试验条件优化

工业固体废物煤矸石中存在有价值的氧化铝，如能将其替代铝土矿提取氧化铝，则将变废为宝。然而，煤矸石中的铝、硅主要以高岭土形式存在，活性很低，因此需要通过高温破坏煤矸石中高岭土结构，才能将其中的氧化铝转化为可溶于碳酸钠溶液的铝酸钙。为了使煤矸石中的氧化铝尽可能多地溶出，采用正交试验方法分别对采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝的活化和溶出条件进行了优化。试验结果表明：采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝，最佳条件下煤矸石中氧化铝溶出率可高达89.5%，试验所确定的最佳条件可供工业试验参考。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

关于“十三五”配电网发展的思考

配电网直接面向电力用户,是保障电力“落得下、用得上”的关键环节,也是改善民生的重要基础设施。面对“十三五”期间配电网发展“高质量、智能化”的需求,在梳理总结当前存在问题的基础上,从经济社会发展、高供电可靠性要求、分布式能源与多元化负荷接入、外部建设环境变化等角度阐述了配电网发展面临的挑战与机遇,提出了未来配电网发展面临的关键问题,并从规划建设角度提出了应对措施与建议。     

DZM与FM系列铅酸蓄电池在制造过程中的比较

根据多年的实际工作经验,从基本原理、客户要求及电池使用的角度出发,通过不同生产及工艺条件下反应生成物的不同,对DZM与FM系列铅酸蓄电池在生产制造过程中的不同进行了阐述。     

基于NW小世界的量子进化算法在无功优化中的研究

针对量子进化算法的早熟问题,提出了一种适于电力系统无功优化的NW（newman-watts）小世界量子进化算法。该算法引入了NW小世界网络模型,以一种新颖的随机加边方式动态改变种群个体的邻域拓扑结构,从而保证了整个优化过程中的种群多样性,提高了算法的全局搜索能力。应用该算法对IEEE-14节点和IEEE-57节点系统进行无功优化的仿真分析,结果表明,NW小世界量子进化算法在电网无功优化计算中具有较强的全局寻优能力和较高的收敛精度。     

新能源发展关键问题研究

2006年以来,中国新能源发展取得了巨大成就,但也面临新能源发展与电网发展不协调、局部地区风电消纳困难、新能源补贴拖欠等问题。“十三五”是中国新能源发展的关键时期,复制现有技术、依靠政府不断扩大补贴规模的新能源发展模式已难以为继。新能源发展需要处理好新能源经济激励政策调整、新能源与其他电源以及电网的统一规划、大型新能源基地市场消纳三大关键问题。