计及调速系统详细模型和调频备用的大扰动下频率最低值预测方法

随着新能源占比的提升,系统惯性降低、调频资源减少,系统频率稳定问题严峻。因此在新型电力系统运行方式多变的背景下,如何快速精准评估大功率扰动下系统频率安全指标显得尤为重要。其中频率最低值指标由于与多种参数存在高度非线性且无法显式表达的量化关系而难以实现快速准确预测,是频率稳定安全指标评估的研究重点。然而,目前频率最低值快速预测方法难以考虑调频备用的影响。为此,基于系统频差曲线抛物线近似的假设,对平均系统频率(average system frequency, ASF)模型进行开环解耦,进一步得出系统频率最低值时间与调速器输出功率之间的量化关系,最终实现考虑调频备用容量的频率最低值快速预测方法。该方法在小系统和ACTIVSg2000算例上的预测精度分别为99.28%和97.71%,算例结果证明了算法的有效性。该方法对频率安全约束下机组组合、频率稳定控制措施的有效性评估以及频率稳定约束下系统新能源运行承载能力评估等问题具有重要意义。     

暂态频率偏移可接受性的定量分析

指出暂态安全性分析中应该考虑暂态频率偏移可接受性，提出用一组二元表来描述暂态频率偏移可接受性，给出定量评估暂态频率偏移可接受性的裕度指标。阐明暂态频率偏移可接受性与暂态电压安全及暂态功角稳定三者之间的关系，提出暂态频率偏移可接受性的极限搜索策略，实现了暂态频率偏移可接受性的定量分析。通过实际系统的大量算例验证了算法的有效性和快速性。     

基于电网频率波动的一次调频控制策略及优化

依据近半年某省电网一次调频运行情况,该电网频率在49.92~50.07 Hz波动。参考某350 MW超临界机组近3个月的一次调频考核报表,发现该厂一次调频存在响应速度较慢,调频幅度不足等问题。为此,对机组一次调频功能中转速差信号传递的算法块内部参数进行修改,取消CCS侧一次调频指令回路的滞后功能块,增大CCS侧一次调频指令回路的速率限制值,减小一次调频死区,并增加主蒸汽压力对一次调频贡献量的修正,对负荷闭锁控制逻辑等进行优化。实际考核结果表明,优化后机组的一次调频功能满足该省一次调频的要求。     

风水互补主导一次调频的旋转备用优化配置∗

风电和水电作为两大清洁能源越来越受到关注,在地域上我国西部同时存在丰富的风能和水能,且二者在枯丰期上呈现很强的季节互补性,在风电与水电机组出力特性上也有很好的技术互补性。基于此,文章提出了一种风水互补主导调频的旋转备用优化配置方法,考虑水轮机的水锤效应,提出一种感应水轮机导水叶变化并结合风电虚拟惯性控制、下垂控制的新的一次调频控制方法,并在此基础上进行旋转备用优化配置,通过Matlab/Simulink进行求解与仿真。算例分析及仿真证实了优化方法的优越性和适用性。     

避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法

风电场基于下垂控制参与系统一次调频时,参数整定不当可能引发机组转速保护动作进而带来频率二次跌落问题。为此,提出了一种避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法。首先结合下垂控制的响应过程分析了转速保护动作带来频率二次跌落问题的物理机理,然后基于转速及功率约束条件提出了风电机组调频功率评估方法,进而得到风电场的调频功率评估方法和风电场一次调频功率分配方法。基于Matlab/Simulink搭建了含有风电场的仿真模型。仿真结果表明,所提方法可充分发挥风电机组的调频能力,并避免频率二次跌落问题。     

能量视角下电力系统暂态频率问题初探

随着电力电子设备比例不断升高,电力系统暂态频率问题日益凸显。针对当前暂态频率安全判定条件不明确、低惯量条件下保证暂态频率安全的控制方法不清晰的问题,该文对暂态频率问题进行梳理,明确暂态频率问题本质,从能量角度出发给出暂态频率安全判定条件,并初步探究了能量视角下的暂态频率控制方法。首先,对暂态频率问题的组成及各部分的历史、本质和主要约束进行溯源,讨论其演变过程;辨析了惯量和一次调频的能量源、响应形式,从能量角度剖析两者的关系及相互作用,给出能量视角的暂态频率安全临界条件;最后讨论了能量视角的惯量能量和调频能量,初步探究了一次调频能量最优调用策略,给出一种暂态频率控制思路。     

基于暂态频率偏移安全性的低频减载方案优化

基于启动频率和动作延时的低频减载方案应用广泛,但传统整定方法的模型高度简化,整定方案较为粗糙,难以适应运行方式变化.以满足系统最大功率缺额为目标,将基本轮启动判据视为暂态频率安全二元表,定量分析暂态、稳态频率约束,提出基于暂态频率偏移安全性的低频减载方案优化整定方法,并考虑电压波动对低频减载方案的影响,将电压波动折算为频率偏移以提高低频减载方案适应性.仿真表明,该方法能准确整定低频减载方案,有效控制系统频率,并给出系统频率稳定信息.     

考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法

随着新能源渗透率逐步提高,系统在大功率扰动下的频率稳定问题日益严峻,限制了系统新能源的消纳能力。为了合理规划新能源的接入容量,亟需对系统的最小惯量和一次调频容量进行评估。为此,针对大功率扰动下惯量响应与一次调频响应间的相互作用进行了研究。首先,以传统单机模型为基础,推导出了计及调频死区的频率响应过程表达式。然后,以扰动后的最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了系统最小惯量与一次调频容量评估模型,估算了系统最小功频静态特性系数和最小惯性时间常数,计算并绘制了惯量响应和一次调频响应的功率曲线。最后,在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中搭建了IEEE 10机39节点模型,验证了所提最小惯量与一次调频容量评估方法的准确性和研究价值。     

一次调频系统逻辑优化方法

针对一台125 MW机组一次调频性能不能满足电网要求的情况,通过对低转速偏差和大转速偏差的功率修正曲线分别设置的方式来提高调频系统的动作效果,再对锅炉燃烧控制系统进行适当改进,最终获得较好的调频效果。     

不同类型机组一次调频性能分析

通过研究发电机组一次调频评价和考核办法,总结了其主要方法和特点,结合多年来持续开展的不同类型机组一次调频性能分析和优化工作,重点分析总结了目前上海电网不同类型发电机组实际的调频性能和特点,指出了实际一次调频考核时的办法与发电机组真实调频能力之间存在的问题或有待进一步完善的地方,希望对维护和持续改善上海电网一次调频性能起到参考作用。     

考虑可中断负荷的风电接入系统旋转备用双层优化方法

风电接入规模的不断扩大加大了电力系统的波动,使得电网需要配置更多的旋转备用(spinning reserve,SR)抑制电力系统波动与电网等效负荷预测偏差,传统以固定比例配置常规机组旋转备用容量的方法经济性差且未考虑系统内其他资源。考虑辅助服务市场进一步开放以及可中断负荷特性,将可中断负荷与常规机组一同参与辅助服务市场,文章提出了一种考虑可中断负荷的旋转备用双层优化方法。该方法以时间为尺度,上层优化日前协议签订的容量成本,下层优化日内实时调用成本,构建优化总期望成本的双层优化目标函数,基于序列化建模思想将系统等效负荷预测偏差离散化得出相应决策期望值,通过商用软件CPLEX求解目标函数获得各时段可中断负荷与常规机组最优备用容量。最后以新疆某地区实际运行数据进行算例分析,验证所提方法的可行性。     

计及风电调频的备用容量滚动优化方法

风电预留备用容量,参与系统调频是构建以新能源为主体的新一代电力系统的必然要求.而现有备用容量配置方法研究鲜有计及风电主动参与调频,且多数方法无法将系统调频经济性和频率稳定性同时进行优化.计及风电调频的备用容量滚动优化方法适用于风电场采用分层集中式频率控制方法参与系统调频,通过多目标机会约束规划将经济性和频率稳定性同时纳...     

旋转备用市场中考虑可靠性的多目标分层决策

电力市场环境下旋转备用的出清结果对发电系统可靠性有着重要影响.提出了对运行阶段发电系统可靠性进行评估的新指标--考虑旋转备用的电力不足期望值,它综合了机组可靠性参数、爬坡率、投运时间以及电能和旋转备用市场出清结果对系统可靠性的影响.指出用排队法进行旋转备用出清的结果只是满足购买费用最小的一个非劣解,进而提出考虑可靠性的多目标分层决策模型,并用遗传算法和非线性优化算法求解.仿真结果表明了该方法的有效性.     

考虑惯性动能的风电场旋转备用容量优化方法

并网风电场主动参与旋转备用控制,已成为调度部门和风电场运营商面临的新挑战。将变速风电机组的转子惯性动能纳入到风电场旋转备用容量范畴,从而最大限度地利用转子惯性动能参与电网频率调节或紧急备用;并根据风电场实际运行场景,提出了备用优化运行模式与调度优化运行模式及其对应的优化模型。实际算例分析表明,相比于传统备用方法,所提出的方法可在备用优化运行模式下使风电场弃风量最小,给风电场商带来较为可观的经济利益;可在调度优化运行模式下向电网提供最大的旋转备用容量,更加有利于电网稳定运行。     

考虑风电效益的风火互济系统旋转备用确定方式

风电接入电网的影响具有双重效应,因此,含风电的电力系统的备用容量配置需要综合考虑风电正、负效益才能得到合理的结果。此外,风电作为电源具备提供备用的能力,在确定备用时也需要考虑。文中首先分析了风电接入对电网的影响,然后建立了综合考虑风电节能环保综合效益和风电提供备用可能性的机组组合模型。接着通过一个具有风火互济运行典型特征的仿真算例,对几种不同备用容量确定方案进行了对比分析。最后围绕不同风电消纳原则、风电提供备用容量的可行性等问题,讨论了风火互济系统中的旋转备用确定方式,并提出了适合中国风火互济运行系统的风电消纳模式建议。     

暂态频率约束下考虑新能源最优减载的机组组合双层优化策略

大规模风、光等新能源并网引起的惯量降低给新型电力系统安全运行带来了新的挑战,其中尤为突出的是暂态频率安全。文章在充分利用新能源频率支撑作用的基础上,提出了暂态频率约束的机组组合双层优化策略。构建了计及新能源场/站频率支撑的新型电力系统频率响应模型,推导了暂态频率特征量的解析化表达式,进而在传统机组组合模型的基础上,构建了考虑动态频率约束的机组组合优化模型;引入原子搜索算法,协同考虑频率支撑的新能源最优减载优化与机组组合优化,建立了双层优化策略。以含风电及光伏的10机系统为例进行计算分析,结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

火电燃煤机组大频差一次调频性能研究与优化实施

通过对两起电网直流故障事件的分析,发现火电燃煤机组一次调频动态响应特性普遍不佳,电网大频差与中小频差特性完全不同。在对电网大频差模型辨识的基础上,优化机组一次调频控制策略,实施大频差试验,分析梳理试验结果,评估机组各工况点风险,对火电燃煤机组大频差一次调频性能进行全面客观评价,借此在确保机组安全运行前提下,有效提升一次调频性能,最终达到网源双赢的目的。     

电力系统旋转事故备用容量的配置研究

合理安排旋转事故备用容量是保证电力系统安全、经济运行的重要措施。随着电力系统的发展和电力技术的进步,现行的旋转事故备用容量配置原则亟须改进。文中对国内外旋转事故备用容量配置标准进行了系统梳理与分析,从系统频率响应对备用容量的需求出发,提出了旋转事故备用容量配置方案的设计原则、评价指标及评估方法,给出了建议的指标取值范围。最后,以某省规划网架为算例,仿真验证了研究方法的合理性。研究成果对完善电力系统规划、运行标准具有参考价值。     

兼顾正负旋转备用的华中电力调峰辅助服务市场设计与实践

由于中国华中地区区外受电不断增大、区内新能源快速发展,加之近年来区内电力平衡从华中四省富余转向部分省份部分时段紧缺,华中电网实际运行中面临部分省份低谷调峰困难和高峰备用容量不足等问题。迫切需要通过市场化机制打破省间壁垒,促进省间调峰互济,从而提升华中电网消纳可再生能源能力和系统运行经济性。文中重点介绍了华中电力调峰辅助服务市场设计的时代背景、基本原则和基本理念、市场运营规则,并针对性地分析了与水电应急交易的关系、与"两个细则"的关系、与中长期交易的关系、网省两级安全校核协调机制等相关问题。实际电网的运行实践表明,所设计的电力调峰辅助服务市场能够实现正负旋转备用在华中全网范围内的优化配置。     

考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型

随着风电穿透功率的增加,电力系统的运行风险不断提高,传统的确定性旋转备用容量配置方法存在较大的局限性。在研究风电出力概率分布特点的基础上,建立了风电机组可靠性模型;计及风电出力预测偏差、负荷预测偏差、常规发电机组故障停运等不确定因素,兼顾系统运行的经济性和可靠性,提出了考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型。通过算例分析验证了该模型的合理性和有效性。对含风电场的电力系统运行具有一定的参考价值。