新能源场站功率控制能力的影响因素分析及提升方法

根据新能源场站有功功率、无功功率控制要求,从新能源场站功率控制系统参数设置、关键设备控制性能及策略方面,分析了功率控制能力的影响因素.对新能源场站接入电网后功率控制能力不满足要求的案例进行了分析,提出了功率变化率、有功功率、无功功率控制能力的提升措施,以保障新能源场站功率控制性能满足电力系统调节需求,提高新能源消纳能力...     

一种新能源电站有功功率柔性控制方法及应用

当前新能源电站有功功率控制主要采用通信指令调节大量逆变器和风机等设备的方式,其有功功率控制速度慢,无法满足系统级有功功率紧急控制对新能源场站级有功功率控制提出的要求。为此,结合当前新能源电站有功功率控制模式,利用保护装置毫秒级开断速度的优势,提出一种有功功率柔性控制方法,并设计该控制方法的系统架构及有功功率控制流程,以满足正常运行时自动发电控制和紧急情况时快速控制的双重需求。提出多目标约束有功功率优化控制的数学模型,并阐述通过改进的优先顺序法求解该数学模型的具体步骤。通过现场实际应用的案例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

新能源并网系统的功率传输极限分析研究

功率传输极限作为评估新能源并网系统输送功率能力的重要指标,其受到诸多因素的影响,并在一定程度上制约了新能源系统的发电水平。本文首先推导出新能源并网系统的功率传输极限分析模型,并指出当换流器处于单位功率因数控制下时,其功率传输极限仅为输电线路功率传输极限的一半。其次,提出了一种在公共连接点处配置无功补偿装置的方法以提高并网换流器功率传输能力。然后,研究了含无功补偿装置的新能源并网系统的功率传输极限以及静态稳定边界。最后,提出提升功率传输极限的无功控制规律并通过仿真验证其正确性。     

运用于新能源并网的变流器控制策略研究

基于瞬时功率理论,采用改进型直接功率的控制方法,分析并建立了广泛运用于新能源逆变并网的三相电压型变流器d-q坐标系下的线性化数学模型,在此基础上,研究了采用无功内环和直流电压平方外环的电压型变流器改进型控制策略。由于瞬时功率理论建立在瞬时值的基础之上,因此不仅适用于正弦稳态,还适用于暂态情况。改进型直接功率控制策略也使控制器设计直观精确,提高了系统动态和稳态的响应能力,改善了电流、电压波形,并可有效地减少网侧电流总谐波含量(THD),减小了对电网的谐波污染。给出了系统控制器的设计方法,并建立了仿真模型和实验平台。仿真、实验结果表明:该控制系统具有优良的稳态性能和快速的动态响应,且参数整定简单,THD小,具有较好的研究价值和实用价值。     

考虑新能源不确定性的互联电网交换功率鲁棒优化模型

高比例新能源及其不确定性增加了多区域交流互联系统交换功率控制的难度,为保证区域间联络线传输功率的协调分布及其波动相对均衡,提出了一种考虑互联电网外特性的交换功率稳定控制模型。考虑互联系统自动发电控制(AGC)参与因子与联络线潮流分布的关联关系,推导并构建了互联系统AGC下的潮流模型。进而,以联络线功率波动幅值最小为目标函数,建立了基于鲁棒优化的区域交换功率稳定控制模型,并提出了一种基于松弛法的协同演化算法对该模型进行求解。以双IEEE 14节点和IEEE 118节点测试系统为例进行仿真分析,将无优化与鲁棒优化计算结果进行对比,结果表明鲁棒优化可以有效应对新能源随机出力的影响,对于外特性的稳定性具有明显改善效果,并验证了所提算法的有效性和实用性。     

面向新能源并网的分布式AGC协同算法

“双碳”目标加速以新能源为主体的新型电力系统快速发展,如何实现以新能源为主体的分布式多区域电网的协同控制亟待解决。从自动发电控制（automatic generation control,AGC）角度提出一种面向新能源并网的协同控制强化学习算法获取分布式多区域电网的协同控制。所提算法通过权重思想来解决基于马尔可夫的经典Q学习及其衍生算法中动作值被高估或低估的问题,并利用延时更新策略来进一步增快其收敛速度。对融入了电动汽车的改进两区域负荷频率控制模型和具有新能源并网的分布式五区域互联电网模型进行仿真,验证了所提算法的有效性,且与已有的多种控制算法相比,具有更优的控制性能和更快的收敛速度。     

光伏电站并网有功功率控制策略的设计与实现

光伏电站有功功率输出值能够按照电网调度的指令进行高效、合理的调节已经成为大规模光伏电站并网的强制性要求。该文研究了光伏电站有功功率控制的现状,提出一种基于光伏逆变器的光伏电站有功功率控制策略,并通过现场的实际运行验证了该策略的可行性。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

高比例新能源电力系统有功功率与频率控制研究综述及展望

随着“碳达峰·碳中和”战略目标的推进以及新型电力系统建设逐步开展,以风电、光伏为代表的新能源持续快速发展,大规模新能源的强不确定性和随机性对电力系统安全稳定经济运行构成了巨大考验。首先,深入分析了高比例新能源电力系统有功功率与频率控制在实时平衡、调频资源、市场发展、安全防御等方面面临的形势与挑战;其次,介绍了多控制区协同控制、多类型资源有序调用、经济调度与自动发电控制的协调配合、安全事件检测与防御、智能化与新技术5个方面的核心问题和研究进展;最后,围绕多控制主体有功频率控制、海量泛在资源协同控制、辅助服务市场闭环控制、风险防御能力提升、人工智能技术深化应用等重点研究方向进行了探讨和展望。     

新能源接入下光伏逆变器快速功率控制方法

由于现有的控制方法跟踪控制过程失败,不同节点控制后的功率超过3600 W,因此研究新能源接入下光伏逆变器快速功率控制方法。通过建立逆变器阵列优化数学模型,添加对应的约束条件。根据逆变器的工作周期,确定开关的占空比,通过划定不同功率等级能获得电路功率的损耗情况。运用改进粒子群算法对逆变器的最大功率点进行跟踪控制,改变光伏阵列的输出电压。通过搜索全局区域调整后可得到最优解。使用修正PI控制器进行模糊实时调节,将电流解耦,将新能源输入的有功功率进行分配输出从而完成对功率的快速控制。实验结果表明,实验组在最大功率点跟踪控制过程中能最终收敛于光伏阵列的全局最大功率点,能准确对结果进行跟踪控制,达到良好的控制效果;经过不同节点控制后的功率始终稳定在3500~3600 W之间,结果符合预期,有效地解决了电压较高的缺陷,实现了光伏逆变器快速功率控制。     

新能源电站智能功率控制系统设计与应用

新能源电站自动化系统相互独立,数据结构和通信方式各异,制约了新能源电站电网适应性的提升。提出一种提升新能源电站电网适应性的功率协调控制思路:首先,建立统一的信息模型将新能源电站的相关信息进行有机融合,实现多源异构数据的友好交互;其次,将监控、功率预测、有功控制和无功控制的功能模块集成,实现不同功能模块的相互协调,提升电站控制的合理性和精细化水平。最后,研发了新能源电站智能功率控制系统,通过实际应用,验证了系统的可靠性。     

储能对大比例可再生能源接入电网的调频价值分析

储能可以缓解高比例可再生能源接入电网对电力系统规划、运行等带来的一系列影响。针对高比例可再生能源接入条件下大电网的频率控制问题,分别对储能在改善系统暂态频率稳定性以及改善系统一次和二次调频方面的价值,提出储能需求判据和容量配比分析方法。储能配置的大小与可再生能源接入比例、在线常规电源提供的转动惯量大小、系统暂态频率最低值等因素有关,针对高比例可再生能源引起的系统波动性问题,可以通过配置一定的储能跟踪系统净负荷1 min、10 min波动幅度,改善系统频率控制性能。     

区域电网联络线功率控制策略应用现状分析

频率是交流系统电能质量的主要指标之一,随着区域电网互联规模的扩大,原有的频率控制评价标准出现了一定的局限性,特别是大规模风电和光伏等新能源的接入,对原有的评价标准提出了新的要求。文中通过对国家标准以及五个区域电网联络线功率控制现状的分析,总结了现有频率控制模式的不足,分析了不足存在的原因,并提出了改进建议,为大区域互联电网的频率控制评价体系的完善提供了有益参考。     

适应发电权交易的可再生能源有功控制策略

针对电力市场环境下的可再生能源发电权交易模式,提出了一种适应发电权交易的可再生能源有功控制策略。首先,可再生能源发电控制通过跟踪火电机组的下旋转备用,实现电网调峰责任共担,并提出可再生能源场站限电状态准确判别方法。然后,采用发电权分级控制与基于实时发电能力再分配的精确控制策略,实现可再生能源场站发电权交易电量的合理执行,并保证了可再生能源发电指标的最大化利用。宁夏电网的运行实践结果表明了所提控制策略在可再生能源消纳、发电权交易及广义联络线控制等方面的有效性。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。     

大规模可再生能源接入背景下自动发电控制研究现状与展望

大规模可再生能源接入将导致注入功率的扰动增大而抑制频率变化的转动惯量减小,给电力系统自动发电控制带来新的问题和挑战。引入新型调频资源和应用先进控制方法是提升频率调节质量和效率的重要手段。首先,分析总结了大规模可再生能源接入对电力系统频率响应性能和调频需求两方面的影响。然后,从新型调频资源参与自动发电控制的可行性、经济性、有效性及控制策略等多个角度,综述了新型调频资源参与自动发电控制的关键问题和研究动态。归纳并讨论了几类先进控制技术应用于自动发电控制中的研究现状和应用前景。最后,对大规模可再生能源接入条件下自动发电控制的研究挑战和方向进行了总结和展望。     

电网与可再生能源协调发展研究

可再生能源的开发利用为电力工业的节能减排提供了重要途径,也为电网发展带来了新的机遇和挑战。重点研究分析了可再生能源（特别是风电）开发利用与电网发展和改造、节能发电调度及需求侧管理等方面问题。     

海岛可再生独立能源电站能量管理系统

建立可再生独立能源电站是解决无电网海岛的能源短缺问题,并促进这些地区经济发展的重要举措.文中介绍了珠海市担杆岛研建的一个风能、太阳能、波浪能3种可再生能源以及备用柴油机组成的混合发电站.采用了海水淡化装置作为可控负载,在可再生能源能流密度较大、电力过剩或淡水紧缺时,投入海水淡化装置,利用多余的电力制造淡水,解决海岛淡水不足的问题.为了更合理地管理能量,设计了基于上、下位机的可再生独立能源电站的能量管理系统.该系统对蓄电池的电压和电流信号进行实时监测,以此估算蓄电池的储能状态,对能流进行控制,并利用全球移动通信系统(GSM)模块TC35i,把电站的状态信息发送到相关人员的手机上.运行结果显示,能量管理系统提高了可再生能源的利用率,延长了蓄电池的使用寿命,为海岛独立能源发电站的高效、稳定运行提供了有力的保障.     

高比例新能源渗透下天然气发电装机容量分配研究

为研究高比例新能源渗透下天然气发电装机容量分配,在掌握不同型式天然气发电机组调峰能力和经济性的基础上,以燃气蒸汽联合循环集中式发电、热电联供2种类型机组的年利用时间和装机容量分配为规划变量,以各规划期高比例可再生能源电力系统中的发电量结构为边界条件,以可再生能源发电量消纳空间和天然气发电成本等为约束,建立天然气发电装机规模分配模型。结果表明:在设定的约束条件下,因高比例可再生能源消纳需求,热电联供机组装机容量有所增加,但占天然气发电装机比例逐渐下降,由2020年的43.4%下降至2035年的21.8%;集中式发电机组装机容量则相应由62.2 GW增长至290.0 GW;天然气发电机组对可再生能源发电量的消纳空间在规划期末年与期望值达到平衡;集中式发电项目的成本为659.4~670.0元/MWh,热电联供项目则为574.3~594.4元/MWh;发电用天然气消费量占比由2020年的18.21%增长至2035年的30.60%。     

大规模光伏有功综合控制系统设计

大规模光伏并入电网后,其出力的不确定性增加了电网运行控制的难度。通过分析大规模光伏接入对电网运行控制的影响,结合光伏电站和调度主站的建设现状,提出了适应大规模光伏接入的有功控制系统架构和设计思路。研究并制定了光伏数据采集通信机制、适应电网多种有功控制需求的光伏有功控制模式及控制性能评估方法,以此建立了横向集成光伏信息采集与监视、光伏有功控制功能,纵向贯穿调度端和厂站端的光伏综合控制系统,实现了调度主站对光伏电站的有功闭环控制。文中提出的综合控制系统已在实际电网得到了应用,算例验证了所述方法的有效性。