含高渗透率分布式电源的独立微网的稳定性研究综述

含高渗透率分布式电源的独立型微网受自然环境条件和经济性的约束比较大,运行中缺乏大电网的支撑,同时换流器等电力电子设备的大量使用都将导致其稳定性问题相较于传统电网具有新的特征,也因此成为了研究的关键。总结归纳了微网稳定性的特点,指出将传统电力系统稳定性定义应用于微网时存在的问题,并给出含高渗透率DGs独立微网的稳定性定义和稳定性分类;分别从小信号稳定性、暂态稳定性和电压稳定性3个方面梳理评述了微网稳定性的分析方法;讨论了保障微网小信号稳定的控制方法和提高微网暂态稳定性的技术措施;最后总结展望了含高渗透率分布式电源的独立微网稳定性尚需进一步深入研究的关键问题。     

多源多变换微电网大扰动暂态稳定性研究综述

多源多变换微电网整合中低压配电网中特性各异的分布式发电系统和负荷,多类型微电源、多类型负荷动态特性相互耦合、互相影响,传统以交流同步发电机供电电源为基础的系统稳定分析与控制方法无法满足多源多变换微电网大规模发展的要求。首先对近年来国内外多源多变换微电网大扰动暂态稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网典型运行特性和存在的暂态稳定性问题。在微电网暂态稳定性分类的基础上,分别从微电网暂态稳定问题、暂态稳定分析方法和微电网暂态稳定性提高措施三方面对微电网暂态稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨;最后,预测和探讨了微电网大扰动暂态稳定性研究的发展趋势。     

基于虚拟同步控制的双馈风电并网系统暂态功角稳定研究综述与展望

随着新能源渗透率增加,电力系统惯量、阻尼逐渐降低,稳定性问题日益凸显。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术作为一种提高新能源发电系统主动支撑电网能力的有效手段而获得广泛关注与应用,VSG并网系统暂态功角稳定问题也成为研究热点。首先介绍了电力系统暂态功角稳定分析方法,然后分析了常规双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)接入对电力系统暂态功角稳定的影响,在此基础上,分析了采用不同技术路线的风电VSG并网系统暂态功角稳定分析的关键问题与研究现状,并对VSG并网系统暂态功角稳定的进一步研究进行了展望。     

基于混合势函数的永磁同步风力 发电机暂态稳定性分析

永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator, PMSG)作为海上风力发电的主要设备,是风电技术的重要发展方向。然而,PMSG在运行过程中,受到大扰动干扰会导致其暂态稳定性下降。因此,针对PMSG风机大扰动下的暂态稳定性阈值难以判定的问题,本文基于混合势函数理论,建立了PMSG风机系统简化后的混合势函数模型,并推导出PMSG风机在大扰动后的暂态稳定判据。通过仿真后的网侧电流波形和网侧功率波形验证了暂态稳定判据的准确性,并调整各参数数值以分析PMSG风机暂态稳定性与风机参数、故障深度、故障时间和风速的关联性。     

暂态电压稳定裕度计算方法综述

随着区域电网互联、新能源并网,电网规模不断扩大,暂态电压稳定问题日益突出。近年对于暂态电压稳定性评估问题,已取得了一定的进展,但对暂态电压稳定性的量化研究仍有欠缺。综述了现有关于暂态电压稳定量化评估的主流方法——临界故障切除时间计算法、负荷稳定指标计算法和二元表法。对比后总结了三种方法的主要特点、适用性和区分度,以期为运行调度人员直观了解电网的电压稳定程度、进行调度决策,提供足够的信息,为相关问题的研究人员提供有益借鉴。     

交直流电力系统暂态电压稳定性综述

交直流输电系统中直流换流器要消耗大量的无功功率,这使大干扰后交直流系统的暂态电压稳定性面临严峻考验。因此,研究交直流系统的暂态电压稳定性具有重要意义。文中介绍了暂态电压稳定性研究的主要内容,如暂态电压稳定性的影响因素、分析方法、稳定判据等,回顾了近20年来暂态电压稳定性问题所取得的研究成果,提出了交直流系统中预防暂态电压失稳事故的措施,并对多馈入交直流电力系统暂态电压稳定机理、负荷模型等问题进行了探讨。     

新能源电力系统的暂态同步稳定研究综述

全球范围内的能源变革加快了新能源电力系统的发展,大量以电力电子为并网接口的新能源装备逐步成为电力系统的主体。与传统同步发电机组不同,新能源装备的动态行为主要由控制策略决定,大规模新能源接入将全面深刻改变电力系统的动态特性。该文关注新能源装备接入所引发的电力系统暂态同步稳定问题,从装备和系统两个层面展开综述。在装备层面,从静态失稳和动态失稳两方面分析了新能源装备的暂态同步稳定性,总结了跟网型和构网型同步控制这两类策略的分析方法、失稳机理和致稳方法;在系统层面,讨论了不同发电组成的新能源电力系统中的多机动态交互现象和由此引发的同步失稳机理;最后,总结了现有研究的主要结论,针对在稳定性分类、分析方法、控制方法和系统层面的稳定性研究存在的不足,展望了新能源电力系统暂态同步稳定研究未来可能的发展方向。     

中低压微网系统动态时域仿真与分析

暂态仿真和稳定性仿真在传统电力系统分析时几乎很少同时用于解决同一问题,而在微网以及含分布式电源的配电网中二者的应用出现了交集,如何合理地选择这两种仿真方法成为了亟待解决的问题。为此,详细阐述了暂态仿真和稳定性仿真的一致性和差异性,对微网中各种分布式电源和储能系统进行建模,采用Matlab/Sim Power Systems作为暂态仿真工具,DIg SILENT作为稳定性仿真工具,在统一的微网算例上进行了大量的仿真测试。通过对仿真结果的比较分析,说明了二者的一致性和差异性,同时也给出了其各自的适用范围,对于理解微网内部的各种动态过程和选择合理的仿真方法具有一定的指导意义。     

±1100kV“疆电入川”特高压直流输电对四川电网安全稳定影响

文中建立了包含四川220 kV及以上电压等级系统和主要互联省网等值系统的详细机电暂态仿真模型,在BPA平台对2015年包含"疆电入川"直流的四川电网运行稳定性问题进行了全面计算和分析。通过负荷中心近区发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,分析了逆变站单极、双极闭锁对四川电网安全稳定性的影响。进一步研究了枯期留电方式、系统负荷水平和受端系统强度变化情况下"疆电入川"特高压直流双极闭锁时系统安全稳定性。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题

电力系统动态安全经济运行领域中的许多关键技术问题如暂态稳定性预防控制、紧急控制、最大传输容量等问题都可描述为考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题。综述了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的研究现状,分析比较了该领域中基于能量函数的优化方法、基于时域仿真技术的优化方法各自的特点及其研究中存在的问题。在此基础上,分析了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的特点以及该领域研究的技术重点。     

基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略研究

针对孤立交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现电压波动的问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的母线电压扰动观测器,以实现在分布式电源出力和负荷功率变化等外界扰动情况下对系统扰动量的快速跟踪,且无需增加额外的电压或电流传感器,保证了交直流混合微电网内分布式电源和负荷的即插即用功能。进一步地提出了基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略,以有效抑制暂态电压波动和冲击,提高了孤立混合微电网在不同扰动下的动态响应性能和鲁棒稳定性。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了孤立交直流混合微电网仿真模型,通过在不同暂态过程下的仿真测试验证了所提方法的有效性和正确性。     

虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法

近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。     

基于设备网络服务框架的微网监控构架与自适应服务方法

针对传统的基于客户机/服务器(C/S)模式的微网监控系统缺乏对动态网络的适应性支持和Multi-Agent安全性不足的问题,提出了基于新一代网络中间件——设备网络服务框架(DPWS)的微网分布式监控架构和自适应服务方法。根据微网的特点和要求建立了微网系统的网络监控模型。利用DPWS的"即插即用"机制解决了设备入网的自动识别、自动入网问题,通过服务调用和事件订阅服务实现了对目标数据和状态的实时观测,运用HTTPS方法确保了数据传输的安全性和完整性。软件开发与仿真证明该系统具有良好的动态性和自适应能力,能够实现对微网监控设备的智能化管理。     

微电网典型特征及关键技术

总结了微电网的运行模式、容量与电压等级和结构模式等典型特征,详细阐述了微电网的优化设计、运行控制、保护和经济运行等关键技术的研究方法和思路;分析了当前国内外典型微电网系统的重要特征及关键技术、微电网未来的发展方向和新型技术,并给出了对国内微电网研究和建设的相关建议。     

基于满意度原理的光柴储微网系统优化运行研究

围绕微网系统环保经济运行优化问题,在并网和孤岛运行状态下,建立了以分布式发电单元的发电费用、折旧费用和环境治理费用为目标,考虑微网运行约束条件的经济优化运行模型,形成多目标有约束优化问题。基于满意度原理的模糊综合判断将多目标转化为单目标问题。再应用全面学习粒子群算法,对微网内分布式电源的输出功率和储能装置充/放电优化求解。以包含光伏、柴油发电机、锂电池、电动汽车充电桩和负载的交直流混合微电网为具体研究对象,优化结果验证了所提模型、算法和方法的有效性。     

基于全分散理念的F-P型分布式电源自趋优控制方法

针对频率—有功功率(F-P)型分布式电源,提出一种适用于交流微网孤立运行时的有功控制策略。该策略充分利用微网中交流电网的天然耦合特性,在不借助分布式电源间或者分布式电源与中央控制器间通信的条件下,实现分布式电源出力自趋优功能。所提出的控制策略具有分层结构,包含频率分层控制和频率跟踪控制两个部分,其主要特点为:适用于以逆变器为接口且工作在电流源模式的分布式电源;完全基于本地信息,在不借助中央控制器和集中通信系统的情况下,能够通过各分布式电源的本地信息实现自趋优控制;该策略按照等微增率准则来分摊负荷,使各分布式电源的成本微增率相等。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

基于Q学习的微网二次频率在线自适应控制

由于包含微源的多样性及运行模式的多样性,微网的二次频率控制面临着系统参数不确定性的挑战。文中提出了在多代理(Agent)分层混合控制模型中嵌入一种基于Q学习的智能算法。首先,动态预测出微网系统实时二次调频功率缺额值。其次,同时考虑微网运行经济性和环境效益,并采用模糊化方法和粒子群优化算法实现二次调度功率的分配。最后,在C++Builder环境下搭建了包括不同微源的本地层Agent和具有不同控制功能的中央层Agent的微网混合能量管理仿真平台,结果证明了所提出的基于Q学习的微网二次频率自适应控制器可以自适应微网系统结构及其参数的动态变化,实现微网二次调频的智能控制。     

独立微网随机优化规划软件及其实现

为满足独立微网系统的规划设计需求,开发了独立微网随机优化规划软件。该软件采用随机机会约束规划方法,以资本金现金流量表作为经济性分析依据、以负荷容量缺失率作为概率约束条件,充分考虑系统内各种不确定因素的影响,同时实现了独立微网中设备类型和容量的优化。基于软件的整体设计思路,介绍了软件的系统模型、原理方法和功能界面。通过与国外同类软件的对比,展示了软件在方法和功能上的特点。最后,由该软件对某海岛独立微网进行了优化配置,验证了方法的正确性和软件的有效性。     

微网孤岛运行的分散自趋优控制策略

提出了一种适用于微网孤岛运行的分散自趋优控制策略,该策略无需微网中央控制器和通信系统即可实现系统的三次分层控制,包括分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中,一次控制沿用传统的线性下垂控制策略,保持了微网良好的线性动态特性;二次控制仅借助各台分布式发电机的输出端频率信息即可直接参与系统调频,使微网的频率能够维持在允许的范围内;三次控制采用考虑发电机成本的非线性下垂控制策略,使各台分布式发电机遵循等微增率准则,实现微网的优化运行。此外,通过设计不同时间常数的低通滤波器,使三次分层控制实现了动态解耦,使控制策略既能满足微网静态特性的要求,又具有良好的动态特性。最后,由仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

计及分布式电源功率特性的微电网经济调度模型

针对微电网能量管理所获分布式电源(DG)运行点常常不满足DG功率特性的局限,提出了一种计及DG功率特性的微电网经济调度模型。该模型基于解析几何线性化DG的PQ功率极限,与微电网经济调度模型集成并求解,有效计及了逆变型DG、双馈感应发电机、同步发电机的功率特性。在多时间尺度微电网经济调度框架下,对某微电网系统进行算例分析,验证了所提模型的可行性以及有效性,并在此基础上分析了不同的分段数对DG运行点可行域覆盖率的影响。