中期火电开机优化模型研究及系统设计

针对中期火电开机优化的特点,建立了应用于不同实际需求的三种优化模型:基于电量差别计划的等利用小时数模型、等利用率模型和能耗最小模型,同时结合逐步优化算法(POA)算法搜索能力强、收敛速度快等特点,给出了模型的统一求解流程.采用可扩展的模型接口方式、基于Fork/Join框架的多核并行优化、基于MVC模式手动开机及异步优化等关键技术设计开发了中期火电开机优化系统,并成功应用于云南电网实际运行.最后以云南电网9座火电站27台机组的计算结果为例,分析验证了模型的灵活性、合理性及系统的实用性.     

中期火电机组开机优化的改进逐步优化算法

根据中期火电机组开机优化的特点,建立了兼顾传统模式及节能原则下电力运行的中期火电机组开机优化模型,并提出了一种改进的逐步优化算法(IPOA)对模型进行求解.算法以启发式搜索获得的初始可行解为基础,通过逐步优化算法(POA)对其不断改进,同时引入均化系统开机容量及合并单站开机容量峰值策略,使目标解从约束边界处沿目标等值线向可行域内部移动,为POA循环迭代提供搜索空间,有效地克服了POA易陷入局部最优的缺点.算法实现时,采用局部验证策略对开机容量峰谷持续时段约束进行简化判断,提高了计算效率.最后结合云南电网实际情况,对模型和算法进行了验证.     

中期火电开机优化的混合搜索算法

以电网实际需求为出发点,以指定时段内参与计算电站装机利用小时数相等为目标,提出了中期火电开机优化的混合搜索算法。算法包括2步:以启发式思想获取可行初始解;将基于逐步优化算法的纵向搜索和用以跳出局部寻优的横向搜索相互结合进行优化计算。其算法流程简单,收敛速度快,能够避免求解过程陷入局部最优。对云南电网9个电站、27台机组的系统,以实际数据进行计算,结果表明,该算法能够有效地解决中期火电开机优化问题,计算效率和结果精度均能满足生产实际的需求。     

基于多核并行的中期火电开机优化算法

以指定时间段内参与计算电站的装机利用小时数相等为目标建立中期火电开机优化模型.针对问题的多状态、多阶段决策优化的特点,结合基于分治策略的Fork/Join框架,提出了多核并行的中期火电开机优化算法.该算法将原问题划分为规模较小的多个子问题分别进行求解,每个子问题从启发式搜索获得的初始可行解出发,采用逐步优化算法(POA...     

跨省联络线的优化调度模式及预警策略研究

传统的跨省联络线计划基于电力交易而制定,与受端电网机组计划相互独立,且不受负荷变化影响,存在资源配置不合理、电网安全稳定运行受影响等问题。为此,结合联络线对受端电网的影响特点,将受端电网分为电网调峰困难、火电开机容量大和负荷平稳三种运行场景,针对各场景分别构建了目标函数为受端电网安全裕度最大、风电消纳量最大以及联络线吸纳量最大的联络线调度优化模型。同时提出了针对联络线并网过程中可能出现的火电机组调整量不足、联络线和负荷变化趋势差异问题的预警模型。最后,选取某电网实际数据对模型进行算例分析,验证了模型的有效性与实用性。     

基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量及功率规划方法

随着大量新能源并网,传统火电机组调频响应时间长、爬坡速率慢等缺点带来的反向效果越来越明显。储能系统可以用来缓解调频压力,大量研究证明储能系统可以应用于发电厂中火电机组的辅助调频。文章提出了一种基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量和功率规划方法。首先基于电网的“2个细则”建立电厂的收益模型。其次基于全寿命周期理论,建立储能系统成本模型,最后以电厂在全寿命周期内的综合收益最大化为目标函数,基于大量历史运行数据,采用基于分布式计算技术的粒子群优化算法进行仿真寻优,得到准确性较高的储能系统最优配置容量和功率。最后通过算例说明了储能系统辅助调频的效果以及分布式计算技术应用的必要性。     

全网水火电机组分层节能降耗优化协调管控技术研究与应用

本项目以全网水火电机组大量实时运行数据的接人和分析为基础,在电网火电侧,通过全系统汽水分布方程及排气焓优化算法实时计算机组热耗、用基于煤质智能识别技术实时计算锅炉效率等方法,构建了火电机组煤耗在线监测系统、耗差及能损分析系统、厂用电能效在线监测系统、火电机组发电能力在线评估系统等机组性能在线分析平台;在电网水电侧,通过水情预报、水电机组振动区域及水机效率在线计算方法,构建了水电机组发电性能的在线分析平台。     

基于网络流的发输电计划协调优化方法

随着特高压互联电网的建设发展,电能交易和资源优化范围增大,现有联络线计划编制方法已难以适应;此外,大规模风电集中上网、远距离输送,对发输电计划协调也提出了新的要求。针对上述问题,文中将网络流应用于跨地区电能交易与分区开机容量的优化,提出了以系统当前开机方式为基础,以次日跨地区电能交易电量、地区间联络线输电能力等条件为约束,以分区开机容量最小为目标的发输电计划协调优化方法,建立了跨地区电能交易电量、分区开机容量的网络流模型。通过某实际系统算例说明了模型的有效性。     

一种含抽水蓄能电站的可再生能源系统综合优化调度方法

鉴于大规模可再生能源系统新能源发电的不确定性和波动性特点非常突出,以电力平衡为目的的电网调度控制必须对此采取有针对性的应对措施;同时考虑到风电和光伏发电具有天然的出力互补特性,水电和抽水蓄能电站具有良好的出力调节能力,从日前调度与日内实时调度相互协调配合的角度给出含抽水储能电站的可再生综合能源系统的调度运行机制,分别建立日前调度和日内实时调度的系统优化模型。该模型以尽量减小火电机组煤耗成本和污染物排放惩罚成本为优化目标,以系统运行时满足功率实时平衡、各火电机组满足出力上下限制、各机组满足功率爬坡速率限制、系统旋转备用满足容量限制,以及风、光、水、储满足各自出力限制等为优化约束条件。针对该模型,提出一种增强自适应能力的改进粒子群优化算法,基于系统所预测的新能源出力数据和负荷数据,最终计算得到的综合优化调度方案能够在提高大规模新能源发电利用率的同时,充分利用抽水蓄能电站减少新能源出力不确定性对电网传统火电机组的影响。最后借助某实际电网的算例分析对所提方法的调度结果进行有效性验证说明。     

用于最小开机数判定的经典非合作博弈潮流分布模型

在中国东部沿海地区直流供电占比逐步增加,对受端电网安全稳定运行提出了更高要求,也使得以电压稳定为目标的最小开机数判定成为新形势下需要研究的问题。首先,明确最小开机数判定优化目标,包含多层协调的非线性混合整数优化问题;其次,基于经典非合作博弈建立博弈潮流分布求解模型,同时考虑功率备用、薄弱线路、重点负荷、特殊注入功率因素对模型进行完善,将最小开机数判定优化问题转化为以计算博弈平衡为主的问题,并将博弈潮流分布模型应用于最小开机数判定并给出判定方法。最后,采用IEEE 162节点系统算例和中国山东电网实际数据判定最小开机数,通过与牛顿法的计算结果对比分析和灵敏度分析验证了博弈潮流分布模型的合理性。     

基于实时数字仿真系统的同群光伏系统等值建模研究

研究了同群光伏系统等值建模的原理和特点,针对倍乘等值方法的不足,提出一种基于变流器输入阻抗不变的聚合等值方法。以某典型光伏系统为例,在实时数字仿真系统(real time digital simulation system,RTDS)中分别搭建了30台参数相同的1 MW光伏多机参考模型、1台30 MW光伏倍乘模型和1台30 MW光伏聚合模型。通过仿真试验,比对这3个模型在光伏系统公共并网点(point of common coupling,PCC)的故障穿越、有功阶跃、频率偏移等暂态特性及阻抗频率特性。结果表明,3个模型的暂态特性基本相同,倍乘模型与参考模型的阻抗频率特性有明显差异,而聚合模型与参考模型的阻抗频率特性高度一致。     

考虑储能动态充放电效率特性的风储电站运行优化

风电与储能联合是提升风电场消纳的有效途径,而储能效率直接影响风储联合发电系统的消纳效果,但目前的常数效率模型对储能的效率特性刻画不够精细。以等效风电消纳量最大为目标,建立了考虑储能动态效率的风储联合发电系统运行优化模型。该模型考虑了储能在充放电运行功率不同时的效率变化,将动态效率以分段函数形式纳入混合整数线性优化模型。基于实际风电场运行数据进行了仿真分析,对比了在单一储能和混合储能场景下,常数效率和动态效率模型对风储联合发电系统消纳效果和运行功率的影响,证明了动态效率特性对最大化消纳具有显著影响,是风储联合发电系统运行优化中值得考虑的因素。     

基于磁路特征的三相三柱式变压器数学模型及等效电路

根据三相三柱式变压器的铁芯结构特征,分析了其各电感参数之间的关系,提出了三相三柱式变压器新的数学模型和对应的等效电路。所建模型能够反映三相三柱式变压器的磁路结构特征,与现有的变压器模型相比,更能明确体现三相三柱式变压器各电流分量在感应绕组端电压中所起的作用。其等效电路模型比现有模型简单直观,易于分析和计算。通过与传统的...     

雷电回击DU模型等效电路仿真

从雷电对系统产生影响的实际出发,研究了国际上较通用的雷电回击模型,将其归纳为两大类,指出了雷电回击模型的共性特点及建立理想雷击模型的基本要求。以DU模型（由Deindorfer和Uman在1990年提出的一种雷电回击模型）为基础,建立雷电通道的等效电路,在PSCAD／EMTDC上进行仿真运行,重构了雷电回击电流波形曲线,将仿真得到的对地雷电流波形与原始实测电流波形特征参数比较,证明了该等效电路用于雷电研究的有效性。     

三类常用电动汽车电池模型的比较研究

为了解决电动汽车仿真时电池模型的选择问题,对神经网络模型、简化的电化学模型和等效电路模型三类常用电池模型的性能和适用范围进行比较研究。基于镍氢电池组试验数据,选取三类模型的代表性模型:反向传播(BP)神经网络模型、简化的电化学组合模型和美国新一代汽车合作伙伴计划(PNGV)模型,从变电流工作状态和恒电流工作状态两方面进行具体分析。研究表明,等效电路模型具有更好的综合性能。     

基于尾流效应的双馈式风电场动态等值模型研究

针对风电机组间尾流效应对风电场并网点输出特性有较大的影响及常用的风电场单机等值模型误差大的问题,提出了考虑尾流效应的多机等值风电场动态等值模型。该方法计及Jensen模型作为风电场划分判据,将各组群进行独立等效。最后以电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC为分析平台,搭建了双馈风电场详细模型和两种等值模型。通过比较风速波动情况下和故障情况下风电场等值模型与详细模型的并网点输出特性,验证了所提方法的准确性和适用性。     

基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析

对含有分布式光伏发电系统的配电网及其等效模型的研究已成为配电网稳定性研究的重要手段。分别对分布式光伏发电系统、含有旋转电机和恒阻抗负荷的综合负荷以及非线性负荷的控制方案、电磁暂态特性和旋转电机的机械特性进行分析和建模,并化简为统一形式的戴维南-诺顿等效模型。论述电力电子设备硬件等效和控制等效的一致性。通过MATLAB/Simulink仿真平台对改进的IEEE 13节点配电网的等效模型与详细模型进行对比,结果显示,等效模型与详细模型的输出拟合一致,具有较好的准确性。     

基于功率灵敏度的动态等值模型可信度量化评估方法

为准确判断电力系统动态等值模型的有效性,提出了基于功率灵敏度的等值模型可信度量化评估方法。介绍了功率灵敏度的基本概念,推导了计及感应电动机负荷的系统功率灵敏度矩阵,指出电力系统动态响应本质上取决于动态元件相互之间传输功率的灵敏度。根据等值系统的特点,分析了等值前后功率灵敏度矩阵之间的关系,给出了研究系统内部及研究系统与外部系统之间的功率灵敏度误差,定义了等值模型可信度。以IEEE 10机39节点系统为例,分别计算了不同等值模型的可信度。仿真结果表明,该指标准确并量化地反映了动态等值模型的有效性,对于不同等值模型具有良好的辨别能力,且计算量小,可有效应用于等值模型校验。     

带气隙铁氧体磁芯变压器模型及仿真分析

结合实际测得的铁氧体磁化曲线和损耗曲线,有利于提高变压器模型的仿真准确度。采用磁场分析软件Magnet分别对无气隙铁氧体磁芯变压器、有气隙铁氧体磁芯变压器和气隙-铁氧体等效材料磁芯变压器模型进行了仿真研究。对不同电压下三种模型的特性进行了分析与研究。仿真结果表明两种有气隙铁氧体模型均可对磁场分布进行有效计算。两种模型的建立为不同的需求提供了建模基础。     

计及风电场集电网络等值模型的仿真研究

以双馈感应发电机组构成的风电场为研究对象,考虑了风力发电机与集电网络的等值,提出两种模型,研究了单机加权等值与等功率损耗结合模型,降阶变尺度等值与并联化结合模型。针对风电场机组参数完全相同的算例,利用PSCAD/EMTDC建立了风电场的不同等值模型,对风速扰动和PCC处发生电压跌落故障下的风电场暂态特性进行了比较分析,研究结果验证了等值模型的正确性。