基于光伏减载的电力系统紧急降风险控制方法

光伏发电系统通常运行于最大功率点,难以在紧急条件下为电网提供功率支撑。受制于建设和运行成本,储能的大规模应用还难以实现,同步发电机占比的降低使得含高比例光伏发电的电网安全风险不断增加。为此,分析了光伏发电系统的功率特性和稳定运行条件,提出了通过光伏减载运行预留备用功率从而为电网提供紧急功率支撑的思想。进而分析了协议发电成本和风险成本的关系,建立了以同步发电机启停机计划、备用容量和光伏减载量为决策变量的两阶段降风险发电调度优化模型。提出了考虑光伏减载运行的电力系统降风险优化调度方法。最后利用IEEE RTS 24节点系统验证了方法的正确性。算例分析表明,该方法能够在降低电网功率不平衡风险的前提下获得最优的经济性,具有较好的实用性。     

基于预防-紧急协调控制的大电网连锁故障防御策略

电网结构和运行方式的复杂性日益增加,源发故障引发大停电事故的概率随之加大。基于过载主导型连锁故障的传播机理和时间特性分析,兼顾调度人员对连锁故障后果的可承受性,建立了基于预防-紧急协调控制的大电网连锁故障防御模型,引入协调因子将控制压力分解到连锁故障发生前/后,以预防控制优化系统的初始运行状态,在考虑发电机可调度潜力的基础上以紧急控制配合必要的切机/切负荷手段,实现对连锁故障蔓延的抑制。IEEE 39节点系统的算例分析结果表明,所提协调控制模型可以充分发挥预防控制和紧急控制的互补特性,兼顾连锁故障后果可承受度约束和经济性要求,对连锁故障进行全过程防御。     

基于改进下垂控制策略的有功备用式光伏系统

随着电网光伏渗透率逐渐提高,迫切需要光伏发电系统主动参与电网频率调节,然而目前光伏发电系统多以最大功率跟踪方式并网,不具备有功调频能力.针对上述问题,提出一种基于变步长功率跟踪的有功备用式光伏发电系统,利用变步长功率跟踪使系统运行在有功备用模式,当电网频率扰动时通过修正直流侧电容电压调节光伏阵列的有功输出来参与一次调频.网侧逆变器采用改进下垂控制策略,通过引入角频率的微分负反馈虚拟惯量控制和直流侧电容储能特性模拟转子惯量环节弥补故障初期一次调频出力不足的问题,减小频率的跌落深度.通过仿真分析验证了所提控制策略无论在故障初期的动态作用还是一次调频过程中都可以提供更多的功率支撑,可以一定程度上替代同步发电机调频效果.     

考虑光伏的备用容量替代配置优化模型

在新能源环境下,负荷需求与新能源发电的不确定性对备用容量对提出了更高的要求,新能源与备用替代日益受到关注。根据电量不足期望值（expected energy not supplied,EENS）与备用容量的关系,确定了电力系统备用总量,并采用优先分配方式在多类型的发电机组中分配备用容量。基于EENS与运行成本,构建光伏发电系统替代火电机组的综合替代效益评价指标,以综合替代效益评价指标的数值最小化为目标函数,构建考虑光伏发电系统替代火电机组参与备用运行的电力系统备用容量优化模型。并用分段线性理论对具有二次特性的目标函数进行线性化处理,采用分支定界算法求解构建的非线性整数规划问题。以IEEE-30系统作为实例,计算结果表明,光伏发电系统替代火电机组参与备用运行,可以降低综合替代效益及备用容量。     

西藏电网考虑光伏接入的有功控制系统设计

目前光伏接入电网后以自由发电的形式向电网输送电能,光伏出力的不确定性和预测手段的局限性,将对传统的电网调度、运行和控制带来极大的挑战。首先介绍西藏电网考虑光伏接入的有功调度控制系统体系架构,并阐释光伏有功控制两层控制框架和控制数据流程。然后结合西藏地区电源结构,建立光伏资源优先接纳的优化调度模型,并进一步提出适应光伏接入的多源协调控制策略。文中提出的有功控制系统已在实际电网得到应用,通过算例验证所提方法的有效性。     

基于功率平衡控制原理的双馈风电机组辅助调频方法

高比例的风电并网给电网的功率平衡与频率稳定带来了严峻的挑战,如何充分发挥变速风电机组的有功备用潜力,研究风电场快速可控的调频控制方法成为提高风电消纳能力的关键问题。提出适用于全风速工况的变速变桨距风电机组的改进型有功控制策略,有效地实现了风电场响应电网功率调度指令减载运行并提供旋转备用。考虑风电场分散接入场景,针对机组跳机和负荷脱网等可监测的、大容量的单一扰动/故障事件,基于功率平衡控制原理提出风电场的辅助调频协调控制新方法,在电网功率发生突变时,根据风电场与扰动节点的最短电气距离,合理启动和分配不同风电场的紧急功率控制容量。仿真结果表明,所设计的风电场有功-频率控制方案能从降低暂态频率偏差幅值及减小频率恢复时间两方面,有效地提升系统发生扰动后的频率稳定性。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略EI北大核心CSCD

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

采用二层优化的风电系统旋转备用容量分配研究

随着并网风电容量的加大,电力系统对旋转备用容量的需求也大量增加。基于二层规划理论,构建了含风电电力系统旋转备用容量的优化分配模型。模型分别以发电成本和备用成本最小为上层和下层优化目标.在备用成本中考虑了旋转备用容量的综合报价以及由风电不确定性所需要增加的旋转备用容量,对各台发电机发电和备用所担负的容量进行了优化分配,模型的分层结构较好地体现了发电调度和旋转备用调度的主辅关系。采用粒子群算法和单纯形法对模型进行求解,并通过算例分析说明所提出的模型和算法是有效的,对含风电系统的运行分析有一定的参考价值。     

考虑直流系统双极闭锁故障的受端电网运行成本优化

现有的电力系统运行优化大多没有考虑故障短期运行安全约束,导致其优化结果没有为故障短期内快速控制保留充分有功备用,尤其在含特高压直流输入的电力系统发生直流闭锁故障后将会出现大量有功缺额,从而导致故障后系统大面积切负荷,给电力系统带来了严重经济损失。提出了一种考虑故障短期运行安全约束的含特高压接入受端系统发输电运行优化模型。首先,在含特高压接入受端系统中设置含直流双极闭锁在内的多个N-1故障。其次,在传统N-1安全约束下最优潮流规划模型中加入故障短期安全约束。最后,以发输电成本最小和切负荷成本最小为目标函数,提出了含特高压接入的受端电网运行成本优化模型。该模型在修改后的IEEE39节点系统中得到验证。     

嵌入轻量梯度提升机评估模型的暂态稳定预防-紧急协调控制

为了综合发挥运行方式控制和稳控切机控制对电网暂态稳定性的提升作用,提出一种嵌入轻量梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)评估模型的电力系统暂态稳定预防-紧急协调控制决策方法。为快速评估控制措施对稳定裕度的影响,首先利用混合控制样本生成方法和LightGBM算法构建预防-紧急控制对稳定裕度的评估模型,考虑到不合理的切机、切负荷控制可能破坏系统稳定性,利用LightGBM评估模型的数值灵敏度来辨识有效的控制地点、缩减决策空间。进一步将LightGBM模型嵌入暂态稳定双层优化控制模型、替代暂态稳定时域仿真校核,结合改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)实现协调控制策略的快速求解。通过IEEE 39节点测试算例,验证了所提方法能够实现不同严重程度的故障在发生前后的预防控制和紧急控制之间的协调配合,既提高了电网安全稳定性,又减小了优化调度成本。