新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型

针对新型电力系统中大规模可再生能源并网和高比例电力电子设备的接入,导致系统惯量水平下降,影响电网安全稳定运行的问题,提出一种新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型。首先,分析电力、热力、燃气的惯性特性,分别建立电力系统和热、气系统能量传递惯性模型。其次,基于多能源输运下的耦合协调关系,提出一种基于事件驱动电力、热力、燃气系统动态惯性优化控制方法。最后,建立修改的IEEE 39节点电力系统、6节点热力系统和7节点燃气系统的仿真模型进行算例仿真,仿真结果表明,所提出的控制方法能够有效改善新型电力系统的频率响应,保持系统运行鲁棒性。     

考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型

该文提出考虑供热系统热惯性不确定性的多能源系统协调优化方法。首先,基于多能源系统能量输运网络,分析热网热能传递延迟模型和等效储能模型;其次,研究热网管线输运能力描述参数,建立供热管道传输准动态方程。分析热网运行状态监测数据与热能流模型间差异的量化方法,建立热惯性不确定性模型。然后,以电-热-气多能源系统运行成本最低为目标函数,构建考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最后,以东北某地多能源系统实际运行数据为基础建立仿真模型,算例结果表明基于热惯性不确定性的多能源系统鲁棒优化调度模型能够较好地兼顾系统调度成本和可靠性。     

考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度

为应对多能源电力系统中可再生能源带来的运行的不确定性以及系统灵活性不足对可再生能源消纳和系统安全运行的影响,提出一种考虑电源灵活性的多能源电力系统协调分层日前优化调度方法.首先,从电源灵活性供需平衡的角度,对含风光水火蓄的多能源电力系统的灵活性进行量化分析.其次,基于灵活性裕度指标,计及电力系统运行约束,建立以可再生能...     

电力系统电压稳定优化控制研究

电力系统电压崩溃问题早在上世纪40年代就已提出，但由于当时电力系统的机组容量、网络规模、电压等级及其输电距离有限，直到20世纪70年代这一研究领域还进展缓慢。上世纪70年代以来，世界上一些大电网连续发生以电压崩溃为特征的电网瓦解事故，导致大面积长时间停电，造成了巨大的经济损失和社会生活紊乱，使这个长期被忽视的课题成为关注的焦点，学者们对此进行了大量的研究工作。     

含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制

针对现代电力系统中呈现出的互联和多源的特点,首先提出了一种启发式智能优化算法辅助含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制方法,该方法以每个区域的区域控制偏差为目标函数;然后利用鲸鱼智能优化算法鲁棒性强、求解精度高及收敛快速度等优点,对各区域的PID负荷频率控制器参数进行协同优化,使得系统在各种随机扰动下,都能够维持频率稳定和长期安全运行;最后建立含风光水火储的三区域互联电力系统模型,对比不同优化整定方法下的互联电力系统频率和联络线功率偏差,测试系统在不同扰动时各区域的稳定性及所提方法的有效性。实验结果表明,所采取的多区域互联负荷频率控制器协同优化整定方法有效地改善了系统的稳定性,具有良好的鲁棒性和实用性。     

稳定控制研究中的多机电力系统数学模型

【摘要】 〖ＨＴＫ〗 进行电力系统稳定控制研究时，必须首先建立研究对象的数学模型。由于选取 不同的电机数学模型和不同的 轴系，多机电力系统的数学模型有多种不同形 式。本文较详细地介绍了几种常用的多机电力系统数学模型，并着重阐明其间 的差别和特点。最后对如何确定系统的稳定平衡平衡点或控制目标进行了讨论 ，并论述了多机电力系统观测解耦状态空间模型，据此可以通过局部测量构成 局部控制器并达到全局稳定的目的。     

含风电虚拟惯性响应的新能源电力系统惯量估计

惯量精确估计是分析系统频率安全稳定的前提,而现有方法未能定量评估虚拟惯量对电网等效惯量的影响。鉴于此,文中提出一种含风电虚拟惯性响应的电力系统惯量估计方法。首先推导了含风电虚拟惯性响应的电力系统等效惯量理论表达式;其次利用同步相量测量单元(phasor measurement unit, PMU)获取发电装置节点处的有功-频率数据,然后将发电装置的有功输出功率作为辨识模型输入、频率扰动作为输出,利用受控自回归(controlled autoregressive, CAR)模型以及含有遗忘因子的递推最小二乘(time-varying forgetting factor recursive least squares, TFF-RLS)算法对不同风电渗透率下的全网等效惯量进行评估;最后通过改进的IEEE-10机39节点系统验证所提方法的可行性与适用性。与传统辨识方法相比,文中所提方法估计的惯量精确性有所提高,适用于新能源电力系统时变惯量估计。     

考虑异质能流输运特性的多能源系统惯量极限优化

针对多能源系统中异质能流输运特性、时间尺度、能量品质差异较大,易导致系统突破安稳运行边界的问题,该文提出基于异质能流输运协调的多能源系统惯量极限优化模型。首先,研究各能源子系统受惯性影响的安稳指标与能量平衡关系的多能源系统惯性特征,并建立多能源系统惯量支撑可调节能力量化模型。然后,基于多能源系统惯量极限需求特性,建立多能源系统惯量充裕度判别模型。在此基础上,建立基于多能源系统各子系统稳定性能要求的多能源系统惯量需求极限优化模型,并提出基于交替方向乘子法进行多能源系统的惯量极限求解方法。最后,基于改进的IEEE 39节点电力系统、20节点热力系统和14节点天然气系统进行仿真分析。仿真结果表明,该文提出的基于异质能流输运协调的多能源系统惯量极限优化模型能够有效提高多能源系统惯量资源利用效率和惯量支撑经济性。     

新型电力系统安全稳定运行分析

为实现碳达峰、碳中和的目标,需要构建以新能源为主体的新型电力系统。从保障新型电力系统安全稳定运行的角度出发,分析了新型电力系统在能源结构及布局、储能发展及负荷变化等方面的特点,阐述了新型电力系统在安全稳定形态、电力系统稳定控制及调度运行控制等方面面临的挑战,提出应开展新型电力系统频率稳定控制研究,构建区域频率协同及频率紧急控制系统的观点,建立统一调度、分级管理的跨区域和跨电压等级的广域调度控制模式;构建新型电力系统认知体系,充分把握电力系统运行特性;完善电力系统数字化感知能力,建立广域调度技术支持系统;充分挖掘电力系统可调节资源,提升新型电力系统灵活调节能力。     

电力系统频率检测与控制研究现状

频率偏移严重影响电力系统运行的可靠性,对电力用户经济性与安全性产生危害.频偏严重时,还可能导致电力系统瓦解,造成重大供电事故,故频率稳定是系统安全、经济运行的重要指标.详细评述了电力系统频率检测与控制的研究现状,为后续的研究提供了参考.     

考虑动态频率约束的电力系统最小惯量评估

新能源高占比系统带来的低惯量问题已严重影响大扰动下系统频率稳定性,频率各项指标愈发接近安全域边界。为量化系统频率响应能力,明晰系统运行边界,该文在分析系统惯量需求必要性基础上,提出考虑频率变化率(rateof change of frequency,RoCoF)及频率最低点约束的系统最小惯量需求评估方法。在RoCoF约束方面,将静态负荷电压特性引入评估模型,并根据扰动瞬间功率分配机理对大电网动态频率空间分布特征进行量化;在频率最低点约束方面,通过建立含多类型调频资源的系统频率响应模型进行最小惯量评估。根据所提方法,给出考虑我国电网运行特性及稳定性要求的送、受端系统最小惯量评估方法。根据不同频率约束下的惯量不足,给出可行应对措施,并分析各项措施与最小惯量关系,包括直接增大系统惯量、电力电子电源快速调频、降低扰动功率和放宽频率约束等。最后,采用改动的WSCC 3机9节点系统和大电网系统,验证方法有效性和准确性,为保障系统稳定运行及运行方式安排提供理论支撑。     

二级式光伏并网发电系统的协调控制及惯量特性分析

针对二级式光伏发电系统低惯量的问题,根据光伏-Boost和逆变器两侧分别响应频率波动的特点,提出了一种适用于二级式光伏发电系统的惯量协调控制策略,通过建立系统的静止同步发电机SSG模型分析不同参数对系统惯量的影响。光伏侧采用下垂控制响应电网频率波动时,频率下跌的最低点或上升的最高点得到改善,且电网频率的稳态偏差变小;逆变器侧采用直流电压下垂响应电网频率波动时,电网频率变化率变小;协调控制时,合理利用了光伏侧及逆变器侧响应的优势,抑制频率波动的效果最佳。仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制

提出一种基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制方法:在电网正常时,风电机组接近最大功率跟踪曲线工作并储存动能;当电力系统频率发生跌落时,风电机组切换至另一近最大功率跟踪曲线工作,并释放转子动能。采用次优曲线切换机制可极大削弱惯量响应过程中原控制系统外环对df/dt前馈控制环节的抵消作用,提高惯量响应的动态性能。通过合理选择次优功率跟踪曲线,可减少因惯量控制导致的风能利用效率的降低。仿真中所选取的次优功率跟踪曲线可保证风电机组在惯量控制过程中,捕获的风功率始终不低于最大跟踪功率的98%。     

计及用户灵活性和热惯性的多能园区优化调度：研发及应用

设计了多能流园区多时间尺度优化调度模块功能框架,提出了考虑用户多能需求响应的调度决策、考虑多类实际约束的储能调度决策等多项实用化技术,研发了多能园区综合优化调度系统,支持了冷、热、电、气等多种能源组合场景,充分利用了负荷侧、冷/热网络和储能资源的多时间尺度调节能力,提高了调度灵活性和经济性。所研发的实际系统已经在多个城市的实际园区运行。基于2个实际园区的在线优化结果,分析验证了优化调度系统的效果和功能适应性。     

能量约束下电力电子并网装备的最优频率控制

大规模新能源并网导致现代电力系统的旋转惯量相对减少,频率动态特性变差。为支撑系统频率,通常要求新能源发电装备具备一定的惯量模拟或一次调频等附加控制功能,但目前在新能源的最优频率支撑方面研究较少。文中以最优控制为切入点,初步探讨了当参与调频的新能源存在能量约束时,作为并网接口的电力电子装备的最优功率支撑轨迹以及近似的最优控制结构。首先,从理论上推导并给出了多机系统的频率共模分量。该共模分量主导了电网的频率跌落特性。然后,基于高斯伪谱法研究了能量约束下电力电子装备在系统频率跌落时的最优支撑轨迹。最后,探索了电力电子并网装备支撑电网频率的最优反馈控制结构,指出虚拟惯量控制加下垂控制近似于最优的控制结构,且在可调用的能量较小时单独使用虚拟惯量控制优于下垂控制。仿真验证了理论分析和所讨论的频率最优控制结构的合理性。     

考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型

针对"无废城市"发展模式下的城市垃圾减量,及高比例可再生能源城市多能源系统中电网气网调节能力弱的问题,提出了考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型.首先,建立了满足城市多时间尺度废物处理需求的废物处理设施能量消耗与产出模型,并提出了减废多能源系统(waste reduction multi-energy s...     

非高峰时段购电对多能互补系统电力平衡的影响研究

针对多能互补能源基地出力受资源、天气、气候等影响较大,光伏、风电参加电力平衡能力有限,光热和水电也不能完全参与电力平衡,系统高峰时段的电力不足问题已经开始显现,而区域电网互联系统的资源互补和协调运行优势尚未充分发挥,这是导致新能源弃电率居高不下和电力供应紧张的主要原因之一。多能互补系统各类电源相互配合才能充分发挥容量效益,保障可靠供电。对于某些容量效益未能充分发挥,调节电源仍有一定空闲容量的多能互补系统,提出通过非负荷高峰时段购电,可降低售电省区的负荷峰谷差,补充多能互补系统的电量不足,降低多能互补系统的装机需求。研究结果对于我国多能互补能源基地优化运行具有一定的借鉴意义。     

基于功频下垂控制的光伏并网发电系统惯量阻尼机理研究

针对光伏以低惯量、弱阻尼的特征大规模接入电网,给电网稳定性带来不利影响的问题,基于功频下垂控制的光伏并网发电系统,借鉴经典电气转矩分析法,从物理机制层面上分析影响系统惯量、阻尼以及同步能力的作用规律。研究结果表明对于控制参数的影响规律而言,惯量特性主要受功率环的比例系数Kp影响,且随Kp的增大而增强;阻尼特性受频率下垂系数Dp影响比较明显,且随Dp的增大而减弱;同步特性只受功率环的比例积分系数Ki影响,且随Ki的增大而增强。通过仿真验证了理论分析的正确性。     

RoCoF下垂控制的直驱式风电系统惯量特性分析

直驱式风电机组大规模接入电网,导致传统电网的惯量减小,电网频率支撑能力相对减弱,在受到扰动时更容易引起电网频率偏移和频率变化率过大。针对此类问题,本文首先提出一种频率变化率(the rate of change of frequency, RoCoF)下垂控制策略,旨在提高直驱式风电系统的惯量作用,抑制频率偏移量和RoCoF。其次,类比传统同步机在机电时间尺度下的动态分析理论和方法,建立了风电系统在直流电压时间尺度(DC-Voltage Timescale, DVT)下的动态模型。基于所建立的DVT动态模型,采用经典的电气转矩分析法研究了风电系统的惯量效应,揭示了主要的控制环节对风电系统惯量特性的影响规律、主导因素与作用机制。最后,对传统的频率偏差下垂控制与本文提出的RoCoF下垂控制策略进行了详细的对比,并通过实验验证了所提出的控制方法和分析结论的正确性。