新能源多场站短路比在改善电网电压稳定性中的应用

针对评估新能源多场站短路比可能改善电网电压稳定问题,介绍了新能源多场站短路比的计算原理,以某交、直流混联电网为例进行了新能源多场站短路比计算,应用新能源多场站短路比指标分析了持续的新能源并网对电网电压强度的影响,并确定了电网电压强度的薄弱区域,提出了多种单一规划措施及组合规划措施,分析了各措施对提升新能源多场站短路比的效果.通过比较各措施下电网发生交、直流故障下的母线电压变化曲线,验证了新能源多场站短路比提升效果较好的组合规划措施可以更好地改善电网的电压稳定性.     

基于实时数字仿真的新能源场站并网调频技术研究

新能源场站由于其不具备传统旋转发电机的机械惯量,对系统频率变化很难起到支撑作用。随着新能源发电比例不断提高,若新能源场站不参与系统频率调节,则当系统发生频率波动时,频率会发生快速变化,进一步恶化系统频率稳定性,因此研究新能源场站的调频技术特性具有重要意义。从提升场站频率响应和调整的速度出发,针对常用的二阶锁相环在频率斜升变化时不具备零稳态误差的问题,设计了一种频率响应速度更快,稳态性能和动态性能都较为优越的三阶锁相环,并且应用于新能源场站的半实物仿真平台中,进而在半实物仿真平台上以云南某新能源场站为样本,搭建了相应的半实物仿真模型,通过模拟不同频率阶跃变化和不同频率斜升变化,验证新能源场站的并网调频技术。     

新能源场站并网测试系统数据分段技术研究

新能源场站的并网测试是评估新能源场站性能及其对电网影响的重要手段。针对传统测试方法效率较低的问题,设计了一套新能源场站并网测试系统,集成数据采集装置与数据分析模块,实现测试数据的分析并自动生成测试报告。在测试数据识别中,又提出了一种基于奇异值分解的测试数据自动分段方法,该方法能准确识别测试数据的过渡段边界,可用于不同测试项目的测试数据区间分段。通过仿真和实际数据验证,该方法具有良好的准确率,能够自动对数据进行分段,提高了测试效率。     

考虑频率稳定约束的分布式调相机选址定容策略

“双碳”目标的提出加快了以风光为代表的新能源发电并网。高比例电力电子接口的新能源发电并网将导致电力系统惯量支撑能力弱、频率稳定问题突出。针对风光场站,分布式同步调相机作为旋转元件,在提供电压支撑的同时,还可为系统提供转动惯量继而提升电网频率支撑强度,但高效可行的分布式调相机配置方法尚有待研究。文章提出考虑频率稳定约束的分布式调相机选址定容方法,以节点惯量来评估系统惯量分布并识别系统频率支撑薄弱区域,进而挑选调相机配置地点,并根据临界惯量作为不等式约束,以配置容量最小为优化目标设计了分布式调相机选址定容策略。结合算例分析表明,提出的分布式调相机选址定容策略直接高效,能在调相机总配置容量最低的前提下,更有效地提高系统频率支撑强度。     

基于数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗在线辨识及稳定性评估

风电、光伏等新能源在电网中的渗透率不断提高,导致一系列宽频振荡问题。阻抗法是研究新能源并网系统宽频振荡稳定性的有效方法之一,然而由于商业化新能源机组的“黑/灰箱”问题、新能源场站运行状态的随机不确定性等因素,导致新能源场站的精确阻抗/导纳建模困难。为此,提出基于数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗/导纳在线辨识方法,针对输入随机不确定的新能源机组,采用数据驱动方法建立其覆盖整个稳态运行工况的宽频阻抗/导纳辨识模型,然后结合新能源场站的物理结构模型,构建数据-模型融合驱动的新能源场站宽频阻抗/导纳在线辨识模型。最后,以风电并网系统为例,利用建立的导纳辨识模型对风电并网系统的宽频振荡稳定性进行在线评估,并通过时域仿真验证稳定性在线分析的正确性。     

密集风电场区域发电控制策略研究与应用

文章以提升风光电站富集区域的发电控制水平为出发点,结合某省风光新能源的发展实情,对风光新能源场站的发电出力特性与电网侧调度平台发电控制要求进行分析,提出了适用于高比例风光新能源场站端的发电控制策略,解决了大规模新能源并网带来的一系列问题,使各新能源场站满足新能源调度精细化的管控要求。     

电流差动保护在逆变型新能源场站送出线路中的适应性分析

新能源电源通过电力电子装置并网,其故障特性受控制策略影响而发生根本性变化,传统继电保护原理存在适应性问题。送出线路作为新能源场站电力外送的关键通道,其主保护电流差动保护能否正确动作对于新能源高效利用和系统安全运行十分重要。针对逆变型新能源场站,推导了逆变型新能源电源短路电流表达式,分析了各相短路电流之间的相位关系及其影响因素。在此基础上,分析了送出线路发生不对称短路时电流差动保护在并网系统为强、弱两种情形下的动作性能。研究结果表明,送出线路发生两相短路时,差动保护在并网系统为弱系统时存在拒动的风险、为强系统时灵敏性下降但不会拒动;送出线路发生接地故障时,零序电流的存在使得差动保护在并网系统为强、弱系统时均能可靠灵敏动作。实时数字仿真器(RTDS)试验验证了理论分析。研究结论为逆变型新能源场站送出线路主保护配置提供了参考。     

青南新能源集中送出地区动态无功补偿方案对比研究

为解决青南高比例新能源集中送出面临的暂态过电压等问题,提出了新型分布式调相机动态无功补偿方案。通过对比分析直流典型故障期间不同动态无功补偿设备及接入方式对新能源场站母线过电压抑制能力和低电压支撑能力,筛选出最好的动态无功补偿方案。研究表明,在新能源场站35 kV母线或110 kV汇集站通过三绕组变压器接入分布式调相机的方案具有更好的无功补偿效果,综合考虑升压变成本和调相机单位容量造价,后者更具经济优势。     

静态安全域约束的多区域大规模新能源接纳能力研究与应用

随着中国风电、太阳能等新能源并网容量的迅速发展,大规模新能源接纳受到关注。提出一种多区域大规模新能源接纳能力评估方法,将电力系统静态安全域（steady-state security region,SSSR）定义在新能源多区域功率注入空间上,根据大规模新能源场站接入的地域性与资源特性,对每个区域定义一组新能源功率增长方向,在一维空间建立新能源接纳能力最优化数学模型,经最优潮流遍历不同区域组合而成的全系统新能源功率增长方向来搜索SSSR临界点,通过这些临界点构建超平面,以近似新能源多区域功率注入空间的SSSR边界,从而在多维空间评估多区域大规模新能源接纳能力。通过对某省级1975节点实际电网进行计算,结果表明：提出的多区域大规模新能源接纳能力的计算方法是实用有效的。     

风–光可再生能源场站群分层分区并网规划方法

在碳达峰、碳中和目标的驱动下，风电、光伏等新能源发电快速发展，大规模、集群化和分层分区并网是重要的发展方向。针对新能源大规模并网造成的电力系统潮流波动和电压偏移等问题，提出一种风–光新能源场站群分层分区并网规划方法。考虑电网拓扑结构和输电线路阻抗，基于图论对电网进行分区，构建包含电压偏移、潮流波动和经济运行指标在内的新能源接入电网多指标评估体系，以弃风弃光量最小为目标建立新能源分层分区并网规划模型。采用交流潮流二阶锥近似方法对模型进行简化，求解各项评估指标，结合TOPSIS综合评价法对所有可行方案进行评估，确定最优接入方案。最后，以IEEE 39节点系统为基础算例，验证了所提规划方法的有效性和实用性。     

竞争性电力市场环境下可再生能源发电的国际发展经验和对我国的启示

以西班牙、德国及英国等欧洲国家为例,介绍在开放的竞争性电力市场环境下,通过建立特殊的政策和机制来促进可再生能源发电发展的国际经验,并对一些典型的政策进行归纳,对这些政策的实施效果及对我国的适用性进行分析。提出应建立保证可再生能源上网优先、全部上网和获得合理电价的政策体系,通过将发展可再生能源作为电力企业的强制义务等形式,可起到鼓励可再生能源发电市场发展、带动技术进步和产业发展的效果。我国应吸收国外的成功经验,在进一步推进电力体制改革的同时,完善可再生能源发电的上网、标准及价格等政策体系。     

MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究

新能源通过变流器并网,由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力,同步电机对(Motor-generator Pair,MGP)成为解决这一问题的可行方案。本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程,针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。在此基础上,提出了改进直流电压反馈控制方法,通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。分别搭建了多机的仿真模型和实验平台,通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出,MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。     

光储式5G通信基站集群灵活性聚合与协同调度策略

5G通信基站通常配备光储,数量庞大、功耗可调,是一种优质的电力灵活性调节资源。提出了多类型光储式5G基站集群灵活性资源聚合方法以及参与电网调峰的协同调度策略。首先,分析休眠机制下多类型基站功耗可调特性与计及基站备用电量的储能调节能力。基于极限场景思想,构建了光储式5G基站的灵活性空间量化模型。在此基础上,利用闵可夫斯基和法刻画异构基站柔性资源的时空耦合能量轨迹,得到海量基站集群的灵活性资源聚合可调域。其次,建立了基站集群聚合资源参与电能量市场和辅助服务市场的协同调度优化模型,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)的分层分布式基站集群协同优化调度策略,将大规模基站集群调度问题降维分解为统一协同调峰功率响应、聚合功率自治调度和基站集群功率分配3个子问题进行求解。通过算例对比分析可知,所提策略可降低通信基站69.86%的用能成本,为提升通信资源利用率和电力系统灵活调节能力提供了有效手段。     

大规模新能源经张北柔直孤岛送出的虚拟频率研究

大规模新能源经柔性直流送出为解决新能源并网消纳提供了一种新的思路,但是在不加任何附加控制的情况下,新能源的有功波动会经过柔直全部传递到受端电网。为了解决新能源经柔直并网的有功波动问题,文中针对张家口地区的大规模新能源发电经张北柔直换流站孤岛送出系统的风电运行数据进行分析,得出该地的风电短时波动特性。同时在孤岛换流站的电压-频率(VF)控制基础上,设计换流站虚拟频率控制策略,与新能源发电一次调频(PFR)控制一起实现孤岛换流站的功率波动自主抑制功能。最后搭建大规模风电经单端柔性直流孤岛送出系统仿真平台,仿真结果证明,在风机运行状态正常的前提下设计的虚拟频率及一次调频控制方案可以,较好地实现孤岛换流站功率波动抑制。     

考虑通信时滞和噪声的LED灯参与微电网调频的研究

由于可再生能源的随机性和间歇性特点,大量可再生能源接入分布式发电系统造成微电网发电与用电功率之间的不平衡。借助LED(Light-Emitting Diode)灯功率调节速度快、潜在容量大的特点,研究了大量LED灯参与微电网调频的问题。为了确保大量LED灯准确获取微电网控制信号,在带时滞和噪声的不可靠局部通信条件下,提出了分布式信号获取方法。仅通过安装在配电变电站的信号测量装置,借助相邻对象之间的局部通信和交互,实现所有LED灯对系统信号一致性、精确获取。进一步考虑光通量和用电功率之间的非线性关系,设计了LED灯用电功率随微电网频率变化的动态模型,并耦合分布式信号获取动态方程,提出了考虑LED灯的多区域微电网频率控制方法。仿真结果表明:LED灯参与微电网调频后,明显降低了频率波动范围,提高了频率恢复速度。     

基于多阶段鲁棒优化的多站合一能源站市场优化策略

为解决考虑新能源出力不确定性的多站合一能源站参与电力现货市场问题,提出基于多阶段鲁棒优化的市场竞价策略。对多站融合系统中各子系统进行建模,其中包含分布式新能源、计算中心、电动汽车（EV）充电站、储能电站,并刻画了计算中心负荷的弹性和EV的异构性。以最大化最恶劣新能源出力场景下参与市场收益为目标,优化多站合一能源站的联合竞价,并将其转化为多阶段鲁棒优化进行求解。考虑到计算中心与能源站的利益主体不同,提出了基于拉格朗日乘子的成本分摊方法,将总收益在能源站和计算中心之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,采用仿真算例验证了所提模型和算法的有效性。     

新能源采用同步电机对(MGP)并网暂态稳定性研究

新能源并网给电力系统稳定性带来了新的挑战,新能源采用同步电机对(motor-generator pair,MGP)并网成为一种可行的方案。本文首先给出了新能源采用MGP并网的结构及控制方法。然后建立该系统的数学模型,通过分析其功率传输模型和电磁机械耦合特性,揭示了控制参数、MGP的惯性和阻尼系数对频率和功率响应的影响规律。在PLECS中建立仿真模型并设置电压故障,对比不同参数下系统频率和有功出力的变化,结果表明参数的优选有利于抑制和衰减频率和有功的振荡。最后,在新能源经MGP并网实验平台中分别对比了不同电压升高幅度下的频率和功率响应,以及相同负荷变化下光伏直接并网和经MGP并网的有功频率响应,验证了MGP提升新能源并网暂态稳定性的作用。     

储能电站设计准则及其典型案例

青海、甘肃等地储能电站相继投运,为我国储能电站的发展提供了宝贵的实践经验,但储能电站建设缺乏统一的设计规范和准则。首先介绍储能系统在电站中所起的作用;进而对储能电站设计、电池选型测试以及接入电网等方面的标准进行梳理;通过对我国典型的储能电站示范应用的内部储能系统结构进行介绍;得出电站在建设过程中需要遵循的设计准则;最后讨论了未来储能电站在建设方面所需要注意的问题。     

基于小波包分解与最小二乘支持向量机的用户侧净负荷预测

随着分布式可再生能源在用户侧逐步接入,电表监测得到的用户净负荷曲线形态相对于原有实际负荷曲线更加不稳定,因而极大降低了用户的净负荷预测精度。针对此问题,提出基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的用户侧净负荷预测方法,通过对用户净负荷时序数据作小波包分解,得到信号特征更为明显的高频分量与低频趋势部分,筛选剔除波动性大、噪声信号多的高频细节分量。同时考虑气象因素,利用最小二乘支持向量机对小样本非线性信号的训练效率高、泛化能力强的特点,采用其模型对其余包含更多有效负荷数据信息的低频分量分别进行预测重构,叠加得到最终的净负荷预测值。通过对可再生能源高度渗透的某地区用户实际净负荷数据进行实例分析,结果表明所提预测方法在此物理场景下相比于传统预测方法有更高的预测精度。