灰狼算法在风电水电协同运行中的应用

风电随机波动给电网的功率平衡带来了困难,因此出现了弃风问题。为了减少风电功率波动对电力系统功率平衡的影响,可以实行风电水电协同运行。充分利用水电的调节能力和风电的能量,用水电厂来平抑风电场输出功率的波动,通过控制水电机组实现风电水电协同运行,使风水协同系统按照计划输出功率。为了实现风电水电协同运行和提高风水协同输出的平稳性,采用灰狼算法优化水轮机PID控制,使水电可以稳定地跟踪风电的变化,使风电与水电出力按照计划输出。仿真结果验证了控制方法的有效性。     

双馈风电机组分布式协调频率控制方法研究

该文提出一种双馈风电机组分布式协调频率控制方法,以改善系统频率响应特性。根据系统供需关系选择双馈风电机组运行模式,由所提分布式算法实现双馈风电机组减载水平的迭代更新,进而快速响应系统频率变化。所提分布式控制方法可协调不同风速条件下的双馈风电机组,并实现与火电机组间的协调控制,有效改善系统动态性能。最后,通过仿真分析对所提分布式协调频率控制方法的有效性进行验证。结果表明:该分布式协调频率控制方法可快速根据系统供需情况及时调节机组输出功率,有效改善系统频率响应特性。     

潮流分析和鸟群优化在风水协同运行中的应用

风力发电的随机性导致弃风。考虑在实际发电约束以及电网络约束条件下,运用水电的调峰调频特性,最大化平抑风电出力的波动性,使风电出力与水电出力之和按照计划输出,将风电处理成可供电力系统实施调度计划的稳定发电节点。为了提高风水协同发电总输出功率平稳性,提出了基于鸟群算法的风水协同运行控制方法。在控制系统寻优前进行系统潮流计算,在保证系统潮流安全条件下,有效地控制水轮机组出力,快速追踪期望输出功率。算例验证了上述方法的有效性,并且分析了高弃风惩罚和高功率波动惩罚对风电水电协同运行的影响。     

浅谈并网风功率预测及其应用

风速的时变特性一直是影响风机发电可靠性的最大因素之一,越来越大量的风电并网已经影响到地区电网负荷的调节乃至整个电网的安全,风功率预测对于区域电网的调峰有指示性的作用,采用灰色模型的方法对风速进行预测,并对比RBF神经网络仿真结果,论述了风速预测的可靠性以及准确预测风功率在调峰系统中的重要作用。     

含规模化风电并网的负荷频率云PI控制策略研究

针对规模化风电并网对系统调频造成的不确定性问题,提出了一种计及风电不确定性的云模型负荷频率控制策略。首先将风电出力作为扰动信号,与联络线功率偏差组成的区域控制偏差作为负荷频率控制器的输入量,根据云模型规则发生器建立了具有不确定性映射关系的云（比例-积分,PI）负荷频率控制器。以含有风电的三区域互联电网为例,通过某区域电网实测运行数据仿真分析表明,所建立的云PI控制器能够较好地跟踪风电功率波动,具有较强的抗干扰性。所提方法不仅满足了风电接入对电网调频的要求,而且控制效果明显优于传统PI控制器。     

电动汽车参与风电场输出功率波动平抑方法研究

由于风电固有的随机性与间歇性,使得风电场输出功率往往具有较大的波动。然而考虑到储能装置的昂贵成本,单独为风电场配置储能装置不利于其经济运行。为此,文中针对考虑电动汽车参与的风电场输出功率波动平抑方法进行了研究。根据国家标准中风电“有功功率变化”的要求,通过爬坡率概念来描述风电场输出功率变化率。采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,建立风电机组和电动汽车协调控制的双层优化模型：上层模型决策者是风电场,以风电场售电收益最大化为目标函数;下层模型决策者是电动汽车车主,以电动汽车电费支出成本最小化为目标函数。通过线性规划对偶定理和Karush-KuhnTucker（KKT）最优性条件将此鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。最后,通过仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

双馈感应风力发电机组鲁棒自适应协同镇定控制研究

研究双馈感应风力发电机组在既有外部干扰又有结构参数不确定的情况下,基于Hamilton函数的自适应H_∞协同镇定问题,使多机闭环系统能够全局稳定且输出同步。考虑双馈风电机组的非线性本质,建立双馈风电机组的Hamilton模型,采用预反馈将其表示为耗散Hamilton系统,再考虑既有外部干扰又有结构参数不确定的情况,设计一种输出反馈+自适应干扰抑制的多机同步控制器,使得风电机组非线性系统能够保持协同运行。该控制器不仅对发电机组非线性系统的参数摄动具有较强的自适应能力,而且对外部扰动具有很强的抑制能力。两机风电机组的仿真结果验证了控制器的有效性。     

前端调速型风电机组动力学建模与运行特性研究

基于先进的机械调速与伺服控制技术,提出了一种带有发电机前端无极调速器的混合传动风电机组方案,以实现变速恒频。利用集中质量与拉格朗日方法,建立该机组传动系统动力学模型。并利用动力学方程建立1.5 MW前端调速型风电机组的Simulink仿真,实现对机组调速精度、功率消耗、电流谐波与低电压穿越能力等运行特性的深入研究。结果表明:在不同的风速条件下,所提机组不仅可以在调速功率消耗较小的情况下输出恒频电能(占比小于输出功率的15.25%),还可以有效抑制电流谐波污染,改善机组低电压穿越能力。理论分析与仿真研究验证了该机组的实用性和优越性。     

DFIG型风电机组多点接入地区电网暂态稳定分析

大型风电场集中并入电网,改变了原有电网的潮流分布、电压水平和系统惯量,给电网稳定性造成较大影响。本文建立了双馈直驱风力发电机的通用模型,选用牛顿—拉夫逊法(功率式)计算电力系统潮流,在接入同步水电机组和双馈风电机组、单点和多点接入、不同接入点、不同接入容量等情况下,分析系统潮流和暂态稳定性能,以各种情况下的故障临界清除时间,对比分析含风电场的电网的暂态稳定性。     

基于GMM工况辨识和DAE的风机齿轮箱状态监测

针对大型风电机组运行工况多变、数据量大的特点,提出一种将高斯混合模型(GMM)与深度自编码网络(DAE)相结合的风电机组齿轮箱状态监测方法。首先,基于GMM对风电机组运行工况进行辨识;然后,在各个子工况空间下,基于DAE建立正常运行状态下的齿轮箱油池温度模型,得到多工况阈值;最后,对DAE模型的重构误差进行分析,结合多工况阈值构建健康指数,实现风电机组齿轮箱的状态监测。以某台2 MW风电机组为实例进行验证,结果表明,该方法能够提前7天预警齿轮箱油池温度过高的故障;相对于基于DAE状态监测方法,在不影响在线监测时效性的情况下,该文所提方法能够提前约8 h预警潜在故障。     

风光储联合发电运行技术研究

随着能源需求的日益增长和新能源的快速发展,利用风能、太阳能的发电技术已经逐步成熟,且在电网中的渗透率也在不断提高。为弥补风能、太阳能发电所带来的功率不稳定、电能质量低等问题,有必要对风能、太阳能、储能联合发电进行深入研究。文中依据简单平抑方法、考虑一定约束的平抑方法、考虑功率预测与人工智能的平抑方法对储能的平抑控制策略进行了归纳总结。在储能平抑风光波动的研究中滤波算法是最为常见的方法,加入一定的约束会使平抑效果更佳,储能平抑配合精准的预测使整个系统更加平滑。多储能技术混合可以发挥各储能技术优越性。加入储能装置的风光储互补系统可以有效降低原风光互补系统对电网的不利影响。可以在更高程度上平滑风光发电系统的输出特性,增加电网对可再生能源的吸收接纳程度,取得良好的经济和社会效益。     

一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学建模与瞬态分析

一管多机布置抽水蓄能电站存在共用管段引水系统,其中共用管段的水力耦合相互作用是抽水蓄能电站系统动力学建模的关键。考虑共用管段水力系统耦合作用,将其分解成多个仅依赖于各子管段流量的单变量函数,通过结合水泵水轮机组动态特性,建立一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学模型。利用数值模拟探究了两机在额定工况并列运行时,一机突甩全负荷在不同导叶关闭规律且另一机组在调速器PID控制下,对各支管内机组流量、水头、出力动态特性的影响规律。仿真结果表明正常运行机组出力和流量动态响应具有正相关关系,机组水头动态响应与其流量和出力具有负相关关系,且波动周期相近。突甩负荷机组水头与流量的动态响应与导叶关闭规律密切相关,突甩负荷机组水头波动程度始终高于正常运行机组水头,且两机组水头波动周期相近;研究结果为探究一管多机抽水蓄能电站系统瞬态动力学建模与稳定性调控提供理论参考。     

抽水蓄能发电对直流受端多态频率稳定的影响

为了应对直流受端多态频率稳定问题,利用暂、动、静态频率稳定性的性能指标,即瞬间变化率的倒数、阻尼比和静态偏差量的倒数,研究了有无抽水蓄能发电时等值机惯性时间常数和静特性系数的变化;分析了抽水蓄能发电后对暂、动、静态频率稳定性的影响,得出各状态的性能指标并与之前相比较。最后,搭建模型进行仿真。通过理论分析得出,抽水蓄能发电提高了直流受端电网的暂、动和静态频率稳定性,算例仿真验证了理论分析的正确性。研究结果为抽水蓄能发电对直流受端电网多态频率稳定性的影响提供了重要的理论依据。     

基于合作博弈的电力生产商多能互补优化策略

为了稳定电网系统，消纳清洁能源并提高电力生产商利润，提出将现有的化石能源、风能和太阳能发电资源通过合作博弈的方式建立多能互补发电策略模型来满足用户的全部电力需求，通过Shapley值法对电力生产商利益进行合理地分配。为了验证策略可行性，设置3类电力生产商在5种不同合作策略下运作。仿真结果表明，多能互补最优策略下电力生产商单日供电量极差减少了32%，化石燃料、风力和光伏发电电力生产商单日利润分别提高了15.9%、45.5%和65.0%。结果表明，所提策略是正确且行之有效的，具有指导价值。     

储能在电网中的应用价值及其商业模式

随着风电、光伏渗透率逐渐增大,其并网给电网稳定运行带来了诸多挑战。储能技术可以有效平抑新能源功率波动,增强新能源发电可控性,提高新能源的并网接入能力,因此在电网中配置储能的相关研究与技术受到越来越多的关注。以储能系统接入电网的功能为切入点,针对储能系统在调频、调峰、备用容量和延缓输配电扩容升级等4种场景中的应用价值进行研究和归纳,讨论了储能相关商业模式的发展前景和未来待研究的关键科学问题。     

考虑储能寿命和参与调频服务的风储联合运行优化策略

储能系统与风电场联合运行,不但可跟踪风电场计划出力,还可参与电网的辅助服务。以风储联合运行的总收益最大为目标,考虑储能系统跟踪风电计划出力与参与电网二次调频服务,建立风储联合运行的优化模型。该模型重点考虑了计及不同荷电状态下的储能寿命损耗和储能参与调频时向上调频电量与向下调频电量的平衡。基于实际风电场运行数据设计算例并进行仿真分析,结果表明,考虑储能寿命损耗和储能调频电量水平,不仅可以合理衡量储能参与各项服务所带来的收益,还可以充分发挥储能的作用并提高风储联合的收益。     

风电场有功功率控制综述

由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性,高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击,因此有必要对风电场有功功率输出进行控制,减少风电功率的波动性,提高输出功率的平滑性;同时,随着装机容量的不断增加,造成大量的弃风现象,风电场的控制模式由传统的最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）模式向限功率控制模式转变。基于弃风限电以及风电并网的控制要求这2个背景,分析了控制风电场有功功率的必要性,从单机功率控制和场站级功率控制2个层面出发,以场站级功率控制为侧重点,归纳总结了当前风电有功功率控制的研究现状,总结出不同控制方式的控制特点及不足之处,并对其研究方向进行了展望。