三电平SPQC统一拓扑与中点电位振荡抑制策略

三电平并联型电能质量调节器(shunt power quality controller,SPQC)可集中治理三相四线制配电系统中多种由谐波电流引发的电能质量问题.三桥臂与四桥臂二极管中点箝位(neutral point clamped,NPC)拓扑作为主流方案得到了广泛应用,但缺乏不同场景下合理选择的结论.提出一种统一拓扑,可用于指导不同拓扑的参数优化,并实现补偿性能的定量比较.三电平结构固有的中点电位振荡问题严重影响装置的硬件安全与补偿效果,对不同分立拓扑分别改进脉宽调制(pulse width modulation,PWM)策略,在每个开关周期时间尺度内最大限度抑制中性点电位振荡,替代了传统控制策略的附加均压环.最后,仿真验证了理论结果与改进策略的有效性.     

一种高效鲁棒的低阶迭代通量线方法求解高压直流输电线路离子流场

迭代通量线方法是一种被广泛应用于求解高压直流输电线路下离子流问题的方法,在每根流线上需要求解一个多变量的最小二乘优化问题.该文从迭代通量线方法出发,结合递推格式将每根流线上问题简化为单变量优化问题,从而使得通量线方法的计算规模被大大减小.实验表明,该文所提方法能够有效提高求解效率和在不同初值下的鲁棒性.该文提出的低阶迭代通量线方法能够有效应用于具有复杂几何结构的离子流模型.     

利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。     

含任意拓扑和通信故障的关联系统分散控制

针对一类含任意拓扑结构连接以及不可靠通信连接而引起的关联系统子系统间信息交换故障情况问题,提出了一种关联系统分析以及分散控制器设计方法。该方法首先把关联系统子系统间通信故障的随机变量看作是关联系统模型不确定性来源,并且用分式线性变换形式建立关联系统。然后,借助鲁棒控制理论推导出在最大通信连接故障情况下关联系统均方稳定的充分条件。在给定某一通信故障率下,基于线性矩阵不等式理论,通过设计分散状态反馈控制器来保证整个大系统是均方稳定的。最后,通过中国南方电网局部缩减模型作为仿真实例说明所提出模型和方法的有效性。仿真结果表明,当南方电网局部电力元件之间的通信发生故障时使用本文的方法能够很好地进行电网设计和广域控制,并使整个局部电网是均方稳定的。     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

基于多主体投资的双储能系统分层优化配置方案

储能电站的建设可缓解中国“三北”地区的“弃风限电”问题,提升当地电网消纳弃风的能力,但单主体投资储能的高昂成本限制了储能的推广与应用。针对此问题,构建了一种基于多主体投资的双储能系统分层优化配置模型。首先,提出了考虑循环寿命的双储能协调运行策略,以减小频繁充放电切换导致的寿命损耗;然后,为实现多投资主体的利益最大化,提出了双层优化经济性模型,上层优化以风电场和电网运营商年收益最大为目标,下层优化以双储能充放电能力指标值之和最小为目标,并采用改进多目标黏菌算法和模糊隶属度函数对模型进行求解;最后,以中国新疆哈密某风电场实时运行数据为例,验证了所提方法的有效性。     

考虑尾流效应的分布式海上风电制氢集群容量优化配置

离岸海上风电制氢是中远海风力资源利用的重要方式,而分布式风电制氢机组由于无须集中汇流与大规模平台搭建,成为学界业界重点关注的技术路线。然而,受风场尾流效应影响,分布式风电制氢集群不同机组之间的运行状态相互耦合,制氢能力存在差异。文中提出考虑尾流效应的分布式风电制氢容量优化模型,基于机组协同控制对电解池容量空间分布进行优化配置。算例选取中国江苏省海域实际风源数据进行研究。首先,考虑尾流效应的风电制氢机组的协同控制可有效提高约3.05%的年期望制氢量。进一步,相比于电解池容量空间均匀分布方案,文中所得出的边缘大、内部小的最优容量空间配置方案可降低海上风电制氢的平准化制氢成本,验证了所提优化模型的有效性。     

基于模糊控制的储能参与一次调频综合控制策略

针对储能调频控制模式间以临界值方式直接切换造成功率跃变及储能荷电状态（SOC）过高过低,储能出力受限问题,提出一种基于模糊控制的储能参与的一次调频综合控制策略。首先,分析储能虚拟下垂、虚拟惯量和虚拟负惯量控制参数对系统频率响应的影响,确定各控制参数调频优势和稳定变化范围;其次,设计含虚拟负惯量控制的模糊控制器,实现控制模式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;最后,采用logistics函数设计SOC反馈控制策略和SOC自恢复控制策略,使储能容量得到更好的保持,提高储能的调频能力。仿真实验验证了所提策略的有效性。