光伏出力随机性分量的提取和统计特性分析

准确刻画光伏出力的随机特性对分析光伏电站并网的影响具有重要的作用。然而受日地运动和大尺度天气过程影响,光伏出力整体上却表现出日周期性和年周期性而并非一个单纯的随机序列,因此从光伏出力序列中区分规律性与随机性特征并正确提取出其随机性分量显得尤为重要。根据不同物理因素的影响,基于太阳辐射模型和最小二乘原理,提出了一种光伏出力随机性分量的提取方法。基于该提取方法,利用甘肃及德国的光伏实测数据对所提随机性分量进行了详细的统计特性分析。     

传统高压直流用于大规模陆上风电传输的经济可行性*

随着风电在全世界的爆发式发展,大规模风电传输成为研究热点之一。鉴于高压交流和风火打捆特高压直流等输电方案都存在其局限性,更多的传输方案有待研究。提出一种用变功率控制LCC HVDC系统传输大规模陆上风电的方案,即HVDC系统的有功功率实时跟随风功率变化,并基于一个特定案例对该方案进行了全方位的经济和技术可行性研究。为了更好地展现所提出方案的经济性,将定功率控制的LCC HVDC和所提出方案在当前和未来两套价格体系下进行了经济性比较;结果显示,在一定条件下变功率控制HVDC传输方案更具经济竞争力。     

锂离子电池及电池储能系统的安全考量

介绍了锂离子电池的原理及电池安全性相关理论。基于对锂离子电池单体的滥用试验结果,分析比较了软包锂离子电池和壳装锂离子电池的安全性能。为电力系统背景下的研究、设计和运行人员描述了电池储能系统的安全考量并阐述了电池储能系统的安全性改良措施。     

基于可变速抽水蓄能技术提升区域电网新能源消纳水平的研究

可变速抽蓄机组相较于传统恒速运行抽蓄机组在抽水工况下的有功调节、无功补偿方面有明显优势，能够更好地匹配新能源出力波动并进行消纳。基于可变速抽水蓄能技术对比总结了交流励磁、全功率变频2种技术路线的系统配置、工作机理和技术特点，以某省级电网9大地区为节点搭建简化网架模型进行8 760 h时序生产模拟仿真，结果表明可变速抽水蓄能技术可提高区域电网新能源消纳水平、减少火电调峰，对未来变速抽蓄项目在电网应用的技术经济效益评估提供了参考。     

含风电功率时域特性的风电功率序列建模方法

为了能够生成与已有风电功率序列数据特性一致的风特性的改进马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,PV-MC)法,即持续与波动蒙特卡罗(persistence and variation-Monte Carlo,PV-MC)法。该方法基于风电功率状态,首先生成满足状态跳变率矩阵的状态序列;而后,利用风电功率状态的持续特性,确定状态序列中状态的持续时间,得到满足持续特性的状态序列;最后,基于波动特性,将状态序列转换为风电功率序列。利用PV-MC方法与传统的MCMC法分别对全球6个不同地区共26座风电场生成风电功率序列,并与原始风电功率序列进行特性对比分析,结果表明:无论在基本统计特性(均值、标准差、概率密度函数和自相关系数)还是在时域特性(持续性和波动性)上,PV-MC法生成的风电功率序列都优于传统的MCMC法所生成的序列。     

光伏发电功率持续时间特性的概率分布定量分析

随着光伏发电渗透率在电力系统中的快速增加,电网的规划和调度过程中均有必要对其进行精细化的考虑。但光伏发电功率具有较强的随机性,对其稳态功率特性的描述需要采用概率统计手段。首先根据光伏出力运行点及其波动限值定义了光伏出力状态,然后针对光伏出力维持在某一状态不变的时间长度进行了定量研究,提出了光伏发电功率持续时间分布的概念。基于德国和中国实测数据的分析表明:光伏出力的持续时间分布存在明显的双峰值特征,适合采用逆高斯分布和广义极值分布函数进行加权混合拟合;双峰值特征表明,光伏发电可能在局部云层扰动下出现快速功率波动,从而只能在数分钟内保持出力状态不变,也可能在天气条件良好时跟随日地运动缓慢变化,其出力可维持某一状态长达数小时。所述研究可用于光伏发电功率调度控制过程中测量和决策周期的选定、光伏电站输出波动限值检验等,进而为输电系统中设备的设计选型提供重要的参考依据。     

风电功率状态的时域概率特性研究

随着大规模风电的并网,深入认识风电功率的随机特性将有利于更好地预测和利用风电。目前,对于风电功率波动特性的研究较多,对风电功率状态的时域概率特性的研究更侧重于对风电状态转移概率特性的描述。基于风电功率状态的定义,深入研究了风电功率状态持续时间的概率分布描述函数和状态转移概率矩阵。基于多座风电场/群的大量实测功率数据的研究发现:风电功率在某个特定状态可能持续几个小时甚至更长时间,逆高斯分布较适合用于描述风电功率状态持续时间的概率分布,可为系统运行调度风电提供参考信息;风电功率状态转移概率矩阵量化了风电场功率状态的跳变程度,风电功率状态的跳变呈现山脊特性。     

用于电磁暂态仿真分析的永磁同步发电机风电场模型聚合方法

给出了一种用于大规模永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)风电场电磁暂态仿真分析的聚合模型的建模方法。建立了含PMSG的风电场简化电磁暂态仿真模型,对简化模型及其对应的全仿真模型的仿真结果进行了对比验证。分析了在不同电网故障情况下PMSG风力发电机组的响应特性。在此基础上,建立了2种风电场仿真模型:包含40台5 MW风力发电机组模型的风电场全仿真模型及其200 MW等效聚合模型。讨论了风电场聚合模型的聚合原则,给出了200 MW风电场模型的聚合过程。通过对2种模型在风电场故障过程中特性的对比研究,分析了风电场内部升压变压器和集电线路对聚合模型的影响,验证了该聚合模型的正确性和有效性。     

传输大规模陆上风电的传统高压直流输电系统控制策略

随着风力发电在世界各国的蓬勃发展,风电传输,尤其是大规模的风电传输,已经成为风电领域的研究热点之一。提出了一种可用于大规模陆上风电传输的变功率控制的传统高压直流输电系统,并重点研究了该系统的无功消耗问题。针对不同无功消耗目标,基于对高压直流输电系统稳态运行特性的分析,提出了该系统的两种控制策略：定触发角控制和变触发角控制。以一个典型系统为例,研究了使用这两种控制策略的高压直流系统的运行参数和损耗,对这两种控制策略进行了比较,指出了各自的优缺点。