风、光高渗透率电网中考虑频率稳定的可再生能源承载力研究

风电、光伏系统的弱惯量、无惯量特性以及在最大功率跟踪运行的特点影响电网频率的稳定。文章建立了包含常规发电机组和可再生能源发电机组的电网频率响应综合模型;提出了一种考虑频率稳定约束的可再生能源承载力评估方法;在Matlab/Simulink中对所建模型进行仿真,得出电网在不同可再生能源渗透率下的频率响应指标。算例分析表明,文章提出的方法能够快速准确地获得电网可再生能源承载力。     

调频关键参数对电网频率特性的影响及其灵敏度分析

为应对高比例新能源接入给系统频率稳定性带来的不利影响,除开发新能源参与调频的控制策略外,还需提高系统自身的调频能力。系统调频关键参数决定了系统的调频能力,分析调频关键参数对系统频率响应指标的影响是选择调频关键参数、提升电网频率响应的关键。在频率响应模型的基础上,理论分析了包括惯性时间常数、调频死区、调差系数等频率控制关键参数对系统频率特性的影响。并对上述参数进行了灵敏度分析,确定了不同参数对频率响应指标的影响程度。利用电力系统分析综合程序(PSASP)建立36节点系统模型对理论分析结果进行了仿真验证,为调频关键参数选取提供了参考。基于研究结果对新能源参与系统调频的定位进行了分析。     

基于差值计算法的系统分区惯量评估方法

随着新能源的大量接入,系统惯量下降且分布不均的特征日益明显,系统频率响应呈现时空分布特性。文中提出了一种基于差值计算法的系统分区惯量评估方法。首先,根据机组间频率响应特性相似程度对系统进行分区,并确定各区域的主导机组。然后,在分区和主导机组选取基础上,提出了一种差值计算方法,测量扰动发生后区域间联络线上功率和主导机组频率,对各区域惯量水平进行评估。该方法所需测量数据较少,只须在区域间联络线和主导机组上测量数据,能够实现惯量评估的在线应用。在PSASP中建立了IEEE 10机39节点系统,验证了所提方法在系统不同运行情况下的正确性,并分析了扰动数据时间段的选取对惯量评估正确性的影响。验证结果表明,所提方法适用于含大规模新能源电力系统惯量评估,具有较高的精度。     

基于混合遗传算法的多机系统PSS优化配置

多机电力系统中,电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)的优化配置包括其安装地址的选择和参数的优化。一般的方法是先用参与因子等方法对PSS的安装地址进行选择,然后对其参数进行优化。提出了一种基于混合遗传算法(Hybrid Genetic Algorithm,HGA)的PSS配置方法,这种方法采用二维编码策略,同时包含PSS安装地点和参数,并提出了新型编码的交叉算子和变异算子,从而实现PSS的优化配置。仿真算例表明,此方法具有较好的PSS选址功能,同时对于PSS参数优化也表现出良好的寻优能力。     

特约主编寄语

为应对气候变化 推动可持续发展 党中央统筹国内外大局提出了"碳达峰、碳中和"目标 对推动生态文明建设具有重大意义;明确了新型电力系统在实现双碳目标中的基础地位 构建以新能源、为主体的新型电力系统是实现"双碳"目标的重要举措.新型电力系统具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征 将推动现有电力系统全面升...     

计及功率响应延时补偿的换流器接口电源等效惯量估计方法

随着大量基于换流器接口的新能源电源的接入,系统转动惯量下降。新能源电源采用虚拟惯量、一次调频控制可以提高其主动支撑电网频率的能力。根据换流器接口电源频率控制响应特性,文中提出了一种计及功率响应延时的换流器接口电源等效惯量估计方法。首先,测量换流器接口电源并网点的节点频率和有功功率,通过节点频率判断调频控制是否被触发。然后,通过对触发调频控制后并网点的有功增量进行长时间尺度的积分,计算等效一次调频系数及有功响应延时。最后,修正并网点投入虚拟惯量后的有功增量并计算等效惯量。利用实时数字仿真系统和风光储频率控制器构建了闭环实时仿真系统,验证了所提方法在系统发生不同扰动、不同调频控制策略参与下等效惯量估计的正确性,并分析了算法关键参数设置对响应延时计算准确性的影响。仿真结果表明,所提方法适用于换流器接口的等效惯量估计,具有较高的精度。     

考虑同步机调差系数灵敏度与频率约束的机组组合

为解决高比例新能源并网带来的系统惯量水平降低及频率安全问题,有必要从同步机的角度出发,进一步发挥同步机组的调频能力,提高系统的频率稳定。考虑系统中各同步机组频率支撑能力的不同,基于灵敏度的方法分析不同机组调差系数的改变对最大频率偏差的影响程度。综合考虑同步机与风机参与调频,推导最大频率偏差的解析表达式。在考虑频率安全约束的基础上,提出考虑同步机调差系数灵敏度的多目标机组组合模型,并采用快速非支配多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II, NSGA-II)进行模型求解。仿真结果表明,所提模型在考虑频率约束的机组组合模型基础上,进一步发挥了同步机组的调频能力,抑制了最低点频率的跌落,改善了系统的频率响应。     

基于灵敏度分析的新能源电力系统同步机组调差系数优化方法

随着新能源的持续并网以及特高压交直流互联电网的形成,电力系统暂态频率稳定事件风险增加。在高渗透率新能源场景下,充分挖掘同步发电机组的调频能力成为提升电力系统频率响应能力的重要手段。针对同步机组的调速器参数,文章利用轨迹灵敏度分析影响最大频率偏差的主导参数,进而通过优化主导参数来提高电力系统的暂态稳定性。通过建立主导参数优化问题的数学模型,解析分析了主导参数对最大频率偏差的影响程度,采用灵敏度分析方法,将非线性优化问题转化为线性规划问题,以减少计算量。在此基础上,文章提出了适用于多机系统的调差系数优化方法,最后通过仿真算例验证了方法的有效性。     

泛在电力物联网的关键技术与应用前景

泛在电力物联网是以电力系统为核心,结合智能终端传感器、通信网、人工智能和云平台技术构成的复杂多网流系统,其具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点。首先阐述了泛在电力物联网的基本概念、特征,并详细分析了其体系架构;其次,从智能芯片、5G与LPWA、物联网平台三方面探讨了泛在电力物联网的关键技术,从业务壁垒、信息安全、数据分析和商业模型4个角度分析了泛在电力物联网建设的关键难点;最后研究了泛在电力物联网的实际需求和应用前景。     

超速风电机组的改进频率控制方法

开发风电机组的控制潜力向电力系统提供频率控制成为对风力发电的新要求。传统的针对超速风电机组的频率控制方法没有考虑对风电机组旋转动能的有效利用,缺乏根据风电机组运行状态对频率控制器参数进行整定的方法,尚未充分发挥风电机组的频率控制能力。因此,提出了超速风电机组的改进频率控制方法,将超速风电机组的转子旋转动能用于降低系统频率变化率,超速减载功率用于系统一次调频,提出了考虑风电机组运行状态的频率控制器参数整定方法。仿真结果表明,提出的控制方法能够充分利用风电机组的旋转动能和减载功率提升系统频率控制效果,同时防止风电机组过度响应,有利于风电机组安全运行。