负序及谐波畸变电网电压下双馈风力发电系统的改进直接功率控制策略

由于定子直接连接到电网,电网电压中的负序和谐波分量会严重恶化双馈风力发电机(DFIG)系统的运行性能,导致系统输出总电流三相不对称及谐波畸变、总输出有功功率及无功功率波动等,使得DFIG系统无法安全稳定可靠运行,且输出风电质量下降。同时考虑负序和谐波电网下DFIG系统机侧变流器和网侧变流器的运行状态,以改善DFIG系统总输出电流或功率质量为目标,研究基于二阶矢量积分器(SOVI)的DFIG系统网侧和机侧变流器改进直接功率控制(DPC)策略,改善DFIG系统的运行性能。实验结果验证了所提出的负序和谐波畸变电网电压下DPC策略的正确性及有效性。     

基于极点对称模态分解的混合储能系统容量配置

为给微电网配置合适的储能容量以平抑网内有功功率波动,提出了一种基于极点对称模态分解(extreme-point symmetric mode decomposition,ESM D)的混合储能系统容量配置模型。基于微电网净负荷功率,利用ESM D方法分解为自适应全局均线作为微电网与电网的交换功率,以及低频和高频分量作为蓄电池和超级电容器的平抑目标;为使分解后的各个分量最优,分析了剩余极点个数对全局均线的影响,研究了临界模态的选择原则以得到合适的低频和高频分量;在此基础上,考虑储能设备的运行寿命,建立了包含年投资成本和年运行维护成本的微电网混合储能系统成本模型。仿真实例验证了所述模型的可行性和经济性。     

基于改进空间资源匹配法的风电集群功率预测技术

大规模风电集群的功率预测,有利于调度部门制定科学合理的发电计划,提升电网的健壮性。基于空间资源匹配法(spatial resources matching algorithm,SRMA)的风电集群功率预测方法,比广泛采用的统计升尺度法具有更高的精度,而且需要的计算资源较少。但是现有的空间资源匹配法,匹配参数单一,不利于预测精度的进一步提升。文章在详细介绍空间资源匹配法的基础上,提出了一种考虑风电功率测量数据的改进空间资源匹配法,并通过52个风电场组成的风电集群开展了0~12 h的风电功率预测。结果表明,改进的空间资源匹配法前4 h的预测精度比传统的匹配法有较大幅度的提升,具有较强的工业应用推广价值。     

供热管网分布参数模型与电热耦合网络协同规划

随着多能源互联的逐步发展,电力系统(power system,PS)和供热管网(heating pipe network,HPN)系统的耦合程度不断加深,耦合形式也趋于多样化。需要适当考虑电力系统和供热管网系统在规划与运行方面的相互影响。在此背景下,对电力系统和供热管网系统的协同规划进行探讨。现有供热管网系统的数学模型和分析方法不够精细,无法满足协同规划的需要。为此,首先发展适用于电气分析的供热管网系统的分布参数模型,并对现有的温度场和压力场并行求解方法进行简化和统一。接着对所构造的分布参数模型进行线性化处理,并发展了基于管道和环境参数计算热能和压力损失的方法。之后构建了热网潮流方程,并与电力系统潮流方程统一求解。在此基础上,发展了电力系统和供热管网系统的协同规划模型,以发电成本与电力网损、热网损耗之和最小为优化目标,并考虑电力网络和供热网络的运行约束。该协同规划模型为0-1混合整数非线性规划问题,采用商业化的YALMIP工具箱求解。最后,以修改的IEEE 30节点电力系统和某实际供热管网系统为基础,构建了电力系统和供热管网系统耦合形成的集成系统,以说明所发展的供热管网电气化模型及协同规划方法的可行性和有效性。     

考虑污染物排放约束的传统电厂与虚拟电厂间环境经济调度模型

为有效实现分布式能源(distributed energy resource,DER)单元参与电力系统能源市场,深度挖掘负荷侧灵活供能潜力,首先建立虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为管理运行分布式能源的代理模型,并基于组件特性分析对虚拟电厂的外特性进行了量化;然后基于当前电力行业面临的经济环境热点问题,建立了考虑污染物排放约束的传统电厂(conventional power plant,CPP)和虚拟电厂间的环境经济调度(environmental economic dispatch,EED)二阶约束二阶规划(quadratically constraint quadratic programming,QCQP)模型;接着介绍了CPLEX优化引擎和YALMIP软件包的功能,并采用建模与求解解耦的方式来求解模型;最后对改进10机系统进行仿真计算,验证了所提模型的有效性和正确性。     

基于旋转电容的直流电网软开关DC-DC变换器设计

作为连接不同电压等级直流母线的关键设备之一,DC-DC变换器转换效率的提高对于建立直流电网有重要意义。为了降低大功率软开关DC-DC变换器的体积和质量,基于旋转电容构造了一种能够实现功率器件零电流关断的非隔离型双向DC/DC变换器。介绍了变换器的电路拓扑结构;分析了不同模式下的稳态工作过程;设计了器件的具体参数及控制方案并研究了变换器的损耗特性;最后,在Matlab/Simulink中搭载仿真模型,验证了设计方案和控制策略的正确性。结果表明,所设计的变换器能够实现开关管和二极管的零电流关断,具有较高的转换效率。     

考虑异质性的定频空调负荷聚合建模及功率跟踪策略

为便于建立空调负荷聚合模型,目前研究往往假设空调个体参数一致,忽略了空调受控群内部参数差异较大的实际情况,亦未计及空调最小停运时间与整数设定温度的影响,因此该文考虑空调负荷的异质性,提出一种改进型聚合建模方法。该方法根据空调额定制冷量分组,并通过模糊C-均值聚类算法提高受控群电功率的模拟精度。引入最小停运时间以及设定温度的整数约束,使仿真结果更接近实际定频空调运行工况。同时,在实际运算中采用坐标格式存储稀疏矩阵,提高运算速度和模型的实用性。基于该改进型聚合模型,进一步提出一种功率跟踪策略,该策略计算各聚类群每一时刻的需求响应能力,通过求解0—1整数规划问题实现调控对象最优组合。仿真算例验证所提策略对目标功率跟踪的良好效果。     

考虑电网关联度的电力通信网关键环节识别

电力通信网作为电网的支撑网络,其可靠运行对电网安全可靠运行有着重要意义。为了识别电力通信网的关键环节,提出了一种考虑电网关联度的电力通信网关键环节识别方法。首先,构建电力-通信复合系统,其次,分别构建电力系统层节点评价体系、链路评价体系和通信系统层节点评价体系、链路评价体系,然后采用TOPSIS算法分别求得电力系统层节点重要度、链路重要度以及通信系统层节点重要度、链路重要度。最后,通过特定的代数运算,将电网关联度与通信网自身的重要度结合起来,分别求得考虑电网关联度的电力通信网节点、链路重要度值,并依据重要度值,识别出电力通信网关键环节。某省实际电力通信网仿真结果表明,该方法可以有效地识别出关键环节,证明了该方法的可行性。     

考虑电热混合储能与重构联合优化的配电网风电消纳策略

可再生能源消纳是促进节能减排、建设低碳智能电网的重要内容之一。该文着眼于配电网运行环节,引入主动网络重构措施,协同电热混合储能管控,提出适用于配电网风电消纳的多能源优化消纳模型与求解策略。首先,对配电网各单元(如分布式风电系统、电热混合储能系统等)功率模型进行分析,在此基础上建立综合电热混合储能管控和网络重构的非线性混合整数数学优化模型,并采用二阶锥手段松弛线性化非线性约束,实现模型的快速求解。算例仿真验证并展示了电热混合储能管控和网络重构的联合优化策略对配电网促进风电消纳的影响。     

类噪声环境下基于滑动相干谱的强迫振荡检测方法研究

电力系统中时刻存在负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动。如果强迫功率振荡的幅值较小,很容易淹没在类噪声信号中。本文推导了类噪声环境下电力系统强迫功率振荡解析表达式,从数学角度阐释了类噪声环境下强迫振荡的机理特性。在深入分析类噪声环境下小幅强迫振荡频谱特征的基础上,提出了基于滑动相干谱法(SCM)的小幅强迫功率振荡检测方法。首先采集得到两组发电机有功功率类噪声响应数据,计算得到对应的自功率谱密度和互功率谱密度,从而计算得到两组数据的幅值平方相干函数值,进而通过对所得幅值平方相干函数值的量化比较,检测出淹没在类噪声信号中的小幅强迫功率振荡。IEEE 4机2区域系统和16机68节点系统验证了所提检测方法的可行性及有效性。