基于支路势能的电力系统强迫功率振荡特性分析

我国电网已经发展成为规模庞大的交直流混联大电网,电网规模扩大的同时意味着电力系统中不稳定因素的增加,我国电网中发生了多次功率振荡事件并且呈现出新的振荡特性,但是根据负阻尼转矩机理却无法解释这类振荡产生的原因,研究表明强迫振荡源的存在是该类振荡产生的根本原因.根据电力系统自身的能量结构构建支路势能函数,通过发生强迫功率振荡过程中系统能量在系统中的分布情况研究强迫功率振荡的振荡特征,仿真结果验证了该方法的实用性和有效性.     

电力系统强迫功率振荡的等效电路定位分析法

强迫功率振荡事故发生时,最有效的应对办法是找到扰动源。文中以单机无穷大系统中原动机注入不平衡功率引发强迫振荡为例,根据振荡达到稳态时线性化系统变量关系以及能量转化的特性,把强迫振荡的功率偏差和频率偏差用相量表示,再将稳态的振荡过程转化为一个电路进行分析,并将此电路分析方法推广到多机系统。在此基础之上,给出了4种判断扰动传播方向的方法,并据此找出扰动源所在的位置。通过10机39节点系统仿真验证了该方法的有效性。     

基于能量函数的强迫功率振荡扰动源定位

持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫功率振荡,其共振时的稳态表现形式与系统弱阻尼自由振荡非常相似。文中基于线性化的系统运动方程建立能量函数,分析了强迫功率振荡共振稳态时线性化系统中的能量转换特性,从能量变化的角度阐述了强迫功率振荡与系统弱阻尼自由振荡的区别。通过对2机系统的分析,阐述了借助系统中的能量转换特性识别强迫功率振荡扰动源所在位置的基本原理。基于结构保留的多机系统,将能量函数推广到关键支路和节点,以借助网络动态信息在线识别强迫功率振荡扰动源的大致方向或位置。4机2区系统和新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所提出的方法的有效性。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

电力系统强迫振荡源定位的耗散能量谱方法EI北大核心CSCD

快速、准确定位振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。为提高电力系统强迫振荡源定位精度和效率,该文提出一种基于耗散能量谱的电力系统强迫振荡源频域定位方法。该方法首先将电力系统广域测量信息进行短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT);然后,根据信号的时—频域特性,推导出时域耗散能量与时频域耗散能量间的关系,在此基础上,构建出频域耗散能量谱,论证了时域耗散能量与频域耗散能量谱的等价性;进而根据频域耗散能量谱辨识系统强迫振荡频率、定位强迫振荡源;最后,将所提方法应用到WECC179节点测试系统和ISO New England中进行仿真、验证,结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

南方电网强迫功率振荡事故分析及其处置措施

电网强迫功率振荡事故的处置经验相对缺乏,值得深入研究。分析近年来南方电网多起强迫功率振荡事故,指出强迫振荡与弱阻尼（或负阻尼）振荡的差异,提出南方电网应急处置强迫振荡事故的措施,并建议在南方电网总调能量管理系统（EMS）增加基于同步相量测量装置（PMU）数据的暂态能量流计算功能,以便于快速、准确锁定振荡源。     

电力系统强迫功率振荡及其影响因素研究

近年来,跨区域电网中出现了多次功率振荡并且呈现出新的振荡特性,但是根据经典的负阻尼转矩机理却无法解释这类振荡产生的原因,而强迫功率振荡机制可以很好地揭示这类振荡的起因。基于经典阻尼转矩理论在多机系统中对强迫振荡源作用下的电力系统受迫振荡机制进行分析,详细推导并论证了跨区大电网发生强迫功率振荡的影响因素,并指出系统的稳态响应是多种影响因素累加的综合效应。     

风电功率波动引发的强迫振荡扰动源定位方法

电力系统中的强迫功率振荡有可能引发大范围的功率波动。风电等新能源接入电网时,其输出功率的波动具有随机性,当该功率波动导致系统中发生强迫振荡时,振荡同样会呈现随机特征,难以对扰动源进行定位。文中提出一种对风电引发的强迫振荡扰动源定位的方法,该方法利用振荡的双谱获取中心频率,并通过小波变换得到振荡中心频率处的初始相位,据此可通过能量函数对扰动源进行定位。实际算例验证了所提方法的可行性及有效性。     

类噪声环境下基于滑动相干谱的强迫振荡检测方法研究

电力系统中时刻存在负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动。如果强迫功率振荡的幅值较小,很容易淹没在类噪声信号中。本文推导了类噪声环境下电力系统强迫功率振荡解析表达式,从数学角度阐释了类噪声环境下强迫振荡的机理特性。在深入分析类噪声环境下小幅强迫振荡频谱特征的基础上,提出了基于滑动相干谱法(SCM)的小幅强迫功率振荡检测方法。首先采集得到两组发电机有功功率类噪声响应数据,计算得到对应的自功率谱密度和互功率谱密度,从而计算得到两组数据的幅值平方相干函数值,进而通过对所得幅值平方相干函数值的量化比较,检测出淹没在类噪声信号中的小幅强迫功率振荡。IEEE 4机2区域系统和16机68节点系统验证了所提检测方法的可行性及有效性。     

发电行业的节能与节电

电力行业由于自身特点,总体能效的提高涉及生产、供应和使用各个方面。发电侧在完成能源转换的同时,也是自身消耗能源较大的行业,需求侧管理的开展对发电侧能效的提高也有积极的影响。简要介绍了我国发电行业节能节电的成绩,提出了主要目标和技术政策建议。     

储能电站对电网购电特性的影响研究

随着储能电站在电网中的广泛应用,由于储能电站的能量搬迁作用,大规模储能电站对电网购电特性的影响越来越重要。本文采用基于数学优化的生产模拟仿真程序,考虑了机组启停、水电跨周调节、抽蓄跨日调节、光热电站跨日调节,比较了储能电站对减少电网购电量、最大购电功率和新能源弃电的影响。研究分两个部分：（1）研究购电曲线对购电量的影响,确定外购电方式;（2）在确定的购电方式后,分析储能电站对购电特性的影响。西北某实际电网的仿真案例的计算结果表明,相比于直线购电方式,阶梯式购电方式可减少电网外购电量和新能源弃电率,但最大购电功率增加;在阶梯式购电基础上,建设储能电站,可进一步降低电网外购电量、新能源弃电率和最大购电功率,建议采用阶梯式购电方式并建设1200MW储能电站。论文的研究成果可为我国高比例新能源系统电网侧储能电站的建设提供参考。     

我国电网降损节能方面的几个关键问题

在电网结构不变前提下,实施电网降损节能的根本办法是实现电网无功优化运行。实现无功优化运行,必须解决降损节能工作所面临的4个关键问题,即重新修订"功率因数调整电费办法"、电网无功优化运行、电网无功动态补偿及开展无功电力市场。介绍这4个关键问题之间的相互关系及具体解决措施。     

江西电网光伏电源规模化接入的对策探讨

介绍了国内外太阳能光伏发电的研究与应用现状,结合太阳能光伏发电的原理与主电路结构,详细分析了光伏并网中可能出现的电压偏差、电压波动、谐波与直流偏磁、不平衡和故障状态及保护配置等方面的问题。阐述了江西省太阳能资源的分布和近期的规划建设情况,以拟建设的新余10MW光伏并网电站为例,初步探讨了其并网可能产生的影响。针对江西电网光伏电源可能出现的规模化接入问题,从技术研究和管理手段两方面提出了相应建议。     

Forecasting electric power generation in a photovoltaic power system for an energy network

Recently, there has been an increase in concern about the global environment. Interest is growing in developing an energy network by which new energy systems such as photovoltaic and fuel cells generate power locally and electrical power and heat are controlled with a communication network. We developed the power generation forecast method for photovoltaic power systems in an energy network. The method makes use of weather information and regression analysis. We carried out forecasting power output of the photovoltaic power system installed in Expo 2005, Aichi Japan. As a result of comparing measurements with prediction values, the average prediction error per day was about 26% of the measured power. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(4): 16–23, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20755     

电网电能计费系统的综合误差及减少综合误差的方法

在分析电能计量装置的综合误差的基础上 ,提出了影响电能计费系统中电能计量精度的新因素 ,并提出了如何减少综合误差的方法     

南南铝业供配电系统无功补偿的技术改造

供配电网合理的无功补偿,能够有效维持系统的电压水平,降低有功线损,减少电能的损耗。以提高南南铝业供配电网功率因数、降低电能损耗为目的,提出了切合公司实际的一种无功补偿方式,即在各分厂的10kV变压器低压侧加装无功补偿设备,实行自动补偿,并在公司挤压厂进行了试点实施,取得了较好的节电效果。     

江苏沿海风电接入对电网电能质量的影响分析

江苏沿海风电的陆续并网,对江苏现有电网造成了一定的冲击和影响。基于在线电能质量实际监测数据,分析了江苏风电对现有电网电能质量造成的各种影响,并对未来大规模风电接人后的发展趋势作了预测,提出了改善措施。     

电力市场中双边合同的谈判博弈及电量分配

双边合同是电能交易的主要方式。在签订双边合同之前,发电公司和配电公司针对合同的数量和价格进行谈判。研究了双边合同谈判的动态形成过程。在风险规避的条件下,通过效用方程分析得到发电公司的合同供给曲线和配电公司的合同需求曲线,并确定了合同的有效谈判区间,从而建立了合同数量和价格的谈判关系。在此基础上,构建动态的谈判博弈模型描述双边合同谈判的过程,分析不完全信息对双边合同谈判的影响。     

计及火电机组热储能的含风电系统柔性调度

风电快速增长的同时保持较高的弃风率,因为电力系统缺乏足够的柔性容量来应对风电的不确定性。锅炉最小稳定燃烧率限制了火电机组的运行柔性。抽汽和热储能可以在不改变锅炉燃烧率的情况下调节机组功率输出。因此,对现有的火电机组进行抽汽和热储能改造是一个很有前景的选择,以消纳电力系统中高渗透率的风电,特别是在以火电为主的系统中。研究了火电机组抽汽与热储能改造后的柔性运行。首先,考虑到改造后的特点和技术约束,提出一种新的火电机组线性运行模型。其次,建立基于随机机组组合和滚动经济调度的模型,研究含风电电力系统进行抽汽和热储能改造的效益。最后,在IEEE24节点系统中进行仿真。仿真结果表明：采用抽汽和热储能改造的火电机组,可以有效降低弃风量,提高电力系统运行经济性。