适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究

光伏发电、风电等新能源出力的波动性和随机性会造成发电系统输出功率随机波动,加重电网频率的调节负担,同时大规模新能源接入电力系统,会替代部分常规机组,进一步削弱电网的调频能力。首先阐述了大规模新能源并网后对电力系统频率响应的影响及电力系统对调频的需求,然后从光伏发电、风电等新能源,需求侧资源,储能系统等参与调频以提高电网调频能力方面进行了综述分析。结论表明,光伏发电、风电等新能源参与调频,需求侧资源与适当容量储能合理参与调频市场是提高电网调频能力的有效方法,随着调度技术的日益成熟、储能成本的降低,针对电网调频进行研究将具有更高的实际应用价值。     

基于自适应特征压缩与工况干扰抑制的汽轮机回热器故障预警方法研究

随着风、光等间歇性、波动性新能源的不断入网，渗透比逐渐增加，电网的调峰调频需求能力面临着严峻的挑战。火电机组承担了越来越重的调峰调频任务，并且在未来场景下火电机组会更加深入的参与电网调节中。这将影响运行的经济性并加剧设备的空载。给水加热器在机组中起着重要的作用，其及时的故障预警对提高机组的运行可靠性意义重大。然而，汽轮机作为庞大复杂系统，众多特征参数蕴含的信息是冗余的，淹没故障早期微弱征兆。基于此问题开展了回热器性能退化故障早期预警方法研究。考虑共模信息以及不同工况对故障早期预警干扰，提出利用稀疏自编码器进行特征自适应压缩的常模式建模方法。通过案例机组的实际数据验证了提出方法可实现灵敏的换热性能退化早期预警，相比于传统特征工程方法具有优势。     

基于高温熔盐储热系统的火电机组深度调峰方案对比及分析

为构建以新能源为主体的电力系统,亟须提高火电机组灵活性,火电机组与熔盐储热系统进行耦合能够强化调峰灵活性和调峰经济性。本文以某670MW电厂为依托,基于Ebsilon对该机组的4种熔盐—火电耦合系统改造方案进行仿真计算,并对比分析了各种方案的热力性能、调峰性能、环保性能及改造难度。结果表明：高温熔盐和低温熔盐储热组合方式有效克服了单种熔盐工作温度受限的问题,能够增强燃煤机组的调峰能力和循环效率;配置电加热器后熔盐能够以目标温度存储于热罐,热电转化效率得到提高,还额外平抑了部分可再生能源的不稳定性;通过低压缸零出力管道进行中压缸排汽蓄热和电加热提温的方案改造量最小、控制方式最为成熟灵活,能够兼顾调峰调频、节能环保和改造难度等方面的需求。     

风电虚拟同步发电机主动调频性能实测验证与优化

相比常规同步发电机,风电机组有功响应与电网频率解耦,不具备主动频率响应能力,给高比例新能源接入电网后的频率稳定带来新挑战。风电经虚拟同步发电机技术改造后具备主动调频能力。该文针对预留备用容量及转子惯性控制两种主动调频控制方式开展现场测试,测试结果表明风电虚拟同步发电机具备有功功率支撑能力。针对现场实测发现的风电虚拟同步发电机退出调频时有功功率跃变、电磁转矩和桨距角协调控制不当等工程应用问题进行闭环优化。     

利用回热抽汽控制参与风电系统调频方法研究

随着风力发电在电力系统中发电比例的提升,风速的波动性所带来的风功率的随机波动性给电力系统调频带来了新的挑战,在不增加系统装机容量的前提下,如何提高现有火电机组的调频能力应对大规模风电并网具有较重要的意义。本文通过对再热式汽轮机的并网运行进行了仿真研究,证明了汽轮机在带负荷运行中,回热系统的抽汽量变化会影响汽轮机的功率,回热系统的抽汽效应对汽轮机频率调节有显著影响。并且,本文还重点讨论了低风速风电功率欠发时,火电机组处于高负荷运行工况下,回热系统抽汽效应对汽轮机频率调节的影响。因此,在高渗透率风电的电网系统中,通过调整回热抽汽量是一种能够提高汽轮机调峰调频出力的可行方法。     

变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

350MW超临界供热机组协调控制系统优化

为提高电网消纳风电、光电等新能源发电的能力,西北地区的供热机组普遍参与电网调频调峰。但采暖期与非采暖期的机组特性差异较大,加之低热值煤种掺烧带来的燃烧扰动,使得供热机组运行过程中煤水风失配问题较为突出,严重影响了机组的安全稳定运行能力。针对超临界供热机组参与调频调峰过程中存在的问题,提出了一套适应超临界供热机组运行特性的协调控制优化策略,并成功应用在吴忠电厂2台350 MW机组中,较好地适应了机组的各种运行工况,使机组稳态运行性能和变负荷性能都有了较大地提高,对于同类型机组具有较大的应用推广价值。     

基于合作博弈的区域电力市场中消纳弃风激励机制研究

随着我国风电装机容量的快速增长,风电弃风现象也日趋严重,其主要原因是电网调峰能力严重不足。针对调峰能力有限的区域电网,研究了如何协调风电和火电的利益关系,如何调动火电机组潜在的调峰能力问题。通过引入风火合作博弈的思想,在考虑风电和火电企业利益最大化的原则下,比较了风火联合参与市场交易和独立参与市场交易下,发电企业所获得的利益大小。结果表明,风火联合运营更能增加发电企业整体收益;通过引入火电避让积极性、风电上网积极性、降低成本的积极性和单位价值贡献率等因素,建立了风火企业共生模型,对增加的收益的分配问题给出了最优解,为促进风电和火电积极参与合作和联合市场交易模式提供了理论基础。     

基于NSGA-Ⅲ算法的光-水-火电机组AGC协调优化策略

随着建设新能源为主体型电网目标的提出,协调新能源主要形式之一的光伏发电系统配合传统水、火电同步机组参与电网频率调节是保证电网稳定运行的必要措施.针对包含光伏以及水火机组系统的二次调频过程,综合考虑系统中火电成本及污染,水电振动区等各类型机组在AGC环节中的特点,通过基于第三代非支配排序遗传算法(NSGA-III)的多目...     

考虑风电接入的调峰调频电源配置

为满足大规模风电的接入,必须进一步在系统内规划或引入新的调峰调频容量。将风电当作负的负荷,提出了风电场等效调峰调频容量的概念,风电接入后的风电场等效调峰调频容量体现了风电接入后对系统调峰的影响,根据Pweq来决定调峰调频容量的配置。不仅依靠传统方法增加电源侧调节机组,还从风电出力波动角度考虑增加储能系统的手段解决风电接入后对系统调峰调频的影响。     

考虑需求响应与火蓄调峰的优化调度模型研究

为了应对风电等可再生能源接入引起的系统调峰压力增大且影响系统经济运行的问题,进一步挖掘新型调节电源、传统调节电源和负荷侧协同调峰的潜力,综合利用负荷侧的需求响应和电源侧的抽水蓄能、火电三种调峰措施联合调峰,构建考虑需求响应和火蓄参与深度调峰的电力系统两阶段优化调度模型。第一阶段优化模型中引入负荷侧的需求响应,以最小化负荷与风电差值的平方之和为目标,优化负荷曲线,降低系统峰谷差;第二阶段优化模型利用电源侧的抽水蓄能和火电深度调峰,计及火电深度调峰电量损失成本、抽蓄调峰成本和弃风成本,以系统总运行成本最小为目标,在第一阶段模型的基础上优化各机组出力,增加风电上网空间。以改进的IEEE30节点系统进行算例分析和两阶段优化模型有效性验证,结果 表明,所建模型可提高调峰能力,促进风电消纳,并降低系统总运行成本。火电机组进一步降低出力,积极参与深度调峰,能够有效促进系统风电消纳。三种调峰方式有机结合联合参与调峰,降低了负荷的峰谷差,不仅有效降低了弃风率,还减轻了系统的调峰压力,缩短了火电深调时段。     

电网“强馈入弱开机”状态下1000MW机组新型协调控制系统开发及一次调频能力研究

为了提高机组的调峰、调频性能及运行经济性,开发了新的协调控制系统,介绍了利用凝结水节流参与负荷调节、锅炉智能超调、汽机调门阀限自动调节等技术,实现汽机高压调门全开下的机跟炉的协调控制方式(CTF)以及新的一次调频功能。投用新型协调控制后,经过现场一次调频模拟试验得出,得出了新的一次调频能够满足上海电网对火电机组一次调频的性能要求的结论。     

不同调峰深度下火电机组的环境经济调度优化

在双碳目标背景下，为实现电网调峰以消纳更多新能源以及传统火电的节能减排需求，该文建立配合储能系统及大规模风电并网的不同调峰深度下火电机组环境经济调度模型，分析火电机组的调峰能力以及不同调峰深度下机组的煤耗特性和CO₂排污特性的变化；提出一种不同调峰深度下的惩罚因子，将多目标环境经济调度转化为单目标优化，并给出一种改进的灰狼算法以求解模型。与原始灰狼算法和粒子群算法相比，该文提出的算法具有更好的优化性能。算例结果表明：在RPR和DPR调峰阶段，系统煤耗成本和CO₂排放量随调峰深度增加而减小；在DPRO调峰阶段，CO₂排放量随调峰深度增加而增加。储能系统发挥了削峰填谷的作用，大幅减小弃风，降低了系统运行的总成本。     

电储能系统辅助燃气-蒸汽联合循环机组一次调频研究

为了应对新能源出力与负荷波动的双重不确定性，火电机组将有更高的调峰调频要求。根据天津某燃气电厂实际一次调频现状，建立电储能系统辅助燃气-蒸汽联合循环机组一次调频模型。通过储能系统充放电策略，有效提高机组发电响应能力及灵活性，降低电厂现有一次调频考核值，具有显著的经济效益和社会效益。该技术在我国京津冀、长三角、珠三角等调峰资源较为匮乏、燃气电厂较多的地区有较高的示范推广意义。     

考虑频率二次跌落的风电机组调频控制研究

该文首先分析系统经典响应模型和传统火电机组内部的延时过程，并提出一种考虑协同火电机组的一次调频策略改善系统一次调频效果，其中风电机组配合同步发电机组内部惯性延时过程。为有效利用可用的转子动能储备找到最佳调频系数大小，使用粒子群优化算法（PSO）针对稳定风速情况下的风电机组输出进行优化，满足系统条件限制（例如频率最低点、频率变化率ROCOF等），决定调频系数Kc值大小和具体退出时间。并利用分段能量降幅信号作用于变流器控制来提升转子转速恢复，从而减小频率二次跌落深度。最后在Matlab/Simulink仿真软件建立的四机两区电网模型中对所提方案进行验证，为新能源参与系统频率调节提供基础。     

光伏机组虚拟惯量控制下电力系统频率特性分析

高比例可再生能源机组的接入和大量火电机组退出,导致电网系统的惯量支撑和一次调频能力下降,降低了系统的频率稳定性。文章首先考虑光伏机组的惯量支撑和一次调频能力,建立了计及新能源惯量支撑和一次调频能力的电力系统频率响应模型;其次,引入最大频率偏差、稳态频率偏差、最大频率变化率（Rate of Change of Frequency,RoCoF）幅值3个指标,对不同新能源渗透率场景下的频率特性进行量化评估。最后,基于DigSILIENT/PowerFac-tory15.1搭建含光伏机组的3机9节点系统仿真模型。仿真结果表明,尽管RoCoF幅值指标在不同渗透率场景下的数值均大于全同步机系统,但在惯性时间常数较大时,高渗透率场景下的最大频率偏差指标优于全同步机系统。     

基于虚拟同步机的双馈风电机组自适应控制

为了保障风机参与有功调频后的运行稳定,在研究双馈风电机组的虚拟同步控制的基础上,切实考虑了风机运行工况和电力系统调频需求两方面的情况,将风速和频率偏差值作为模糊逻辑控制器的输入信号,来相应地调节虚拟同步机的虚拟转动惯量参数,实现了双馈风电机组参与有功调频的自适应控制。仿真结果表明,采用该方案的双馈风电机组在保障自身平稳运行的同时,能适应不同的风速和电力系统的调频需求,合理地调整自身的调频出力水平。     

考虑调峰附加成本的新能源送出型电网电价动态优化模型

针对现货市场交易机制下新能源送出型电网风电不确定性对电网调峰附加成本影响,提出考虑调峰附加成本的电网电价动态优化模型,为火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源参与电网调峰提供灵活的电价信号,保障现货交易市场出清价格的准确性,同时提高各电力主体对新能源的消纳能力和系统碳减排能力。首先,以新能源送出型电网为基础,研究考虑风电不确定性的电网调峰需求量化方法,并建立火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源的调峰附加成本模型;其次,研究现货市场中各电力主体的竞价策略,考虑调峰附加成本交易机制,建立以最小化运行成本为目标的现货市场出清模型,并采用合作博弈算法对模型进行求解,计算新能源送出型电网各主体出清价格;最后,以东北某新能源送出型电网实际运行数据为例进行仿真验证,结果表明所提出的考虑调峰附加成本的电网价格动态优化模型能有效提升电网对新能源的消纳能力,保障电力现货市场的高效稳定运行。     

考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略研究北大核心CSCD

大规模风电机组参与调频会对电力系统的频率稳定产生较大影响。传统低频减载控制策略的研究尚未考虑风电机组频率响应的影响,可能导致低频减载控制策略与传统火电、风电调频资源配置不合理。为此,文章提出一种考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略。首先,基于风电虚拟惯性和一次调频控制模型,建立考虑风电参与调频的电力系统频率响应简化模型;其次,分析风电参与频率响应的有功响应特性对系统不平衡功率量的影响,进而精细化估算用于指导低频减载的不平衡功率量;最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台对所提电力系统低频减载控制策略进行了仿真验证。     

局部阴影下光伏电站参与一次调频的控制策略

针对采用光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）控制策略的光伏电站参与电网一次调频的问题，考虑光伏阵列受局部阴影遮挡的情况，提出一种基于自适应虚拟惯量的有功备用式PV-VSG控制策略，采用粒子群优化算法实现局部阴影条件下光伏阵列的最大功率点跟踪和减载备用运行，并根据电网频率变化过程中不同阶段的特性，自适应调节虚拟惯量参数以减小频率超调量并加快频率的恢复速度。此外，为了使调频模式下光伏电站内各PV-VSG的有功功率合理分配，采用一种基于等可调容量比的有功分配策略，使站内各光伏机组具有相同的调频功率裕度，避免部分光伏机组的过度调节。最后，以10 MW光伏电站参与电网一次调频为例进行仿真分析，验证了所提控制策略的有效性。