电厂机组优化出力竞价上网的自适应动态模型

通过引入机组自适应期望出力的概念，建立了电厂机组出力优化的自适应动态古诺模型，并由此导出了机组最佳出力竞价报价系数的动态模型，理论上这些动态模型总是稳定的。动态仿真结果表明，机组出力报价系数动态模型的稳定值总是趋近或等于机组出力报价系数的纳什均衡解。机组出力报价系数动态模型是电厂对其竞争者的最佳反应。该模型建立的目的是为电厂对机组优化出力报价提供理论指导。     

火电快速甩负荷机组动态仿真建模

快速甩负荷(FCB)技术是一种能够在电网黑启动中发挥关键作用的技术,而FCB机组动态仿真模型是研究FCB技术的基础。现有常规火电机组模型均无法准确模拟FCB工况的动态特性,为此在分析总结火电机组实现FCB功能所必需的各项技术的基础上,建立了含旁路系统的汽轮机模型以及含FCB功能的原动机调速系统模型,并加入锅炉、电力系统稳定器(PSS)、励磁系统及发电机模型组成含FCB功能的火电机组动态模型。以台山电厂FCB实验机组为例,通过Matlab/Simulink建立FCB机组的动态仿真模型,其仿真结果与现场实验结果基本一致,说明所建立的FCB机组动态模型能够准确地模拟机组在FCB工况下的动态特性,可为研究FCB机组和大旁路机组及其在电力系统的应用提供模型参考。     

基于回归模型的风电海量数据补齐算法研究

在研究风电场或风电机组出力特性前，对数据的预处理很必要。数据可能出现的问题较多，集中的大量数据缺失是其中比较棘手的问题之一。针对这个问题，在分析风电场或风电机组之间时间和空间的分布特性的基础上，建立对集中的大量数据缺失补齐的时空模型，并根据时间模型和空间模型的特点对建立的时空模型进行改善，提出了一种双向变权重的时空模型。以均方根误差为指标，评价双向变权重的时空模型与单一时间、空间模型的补齐精度。通过算例验证双向变权重的时空模型优于单一模型，补齐精度有明显的提高。     

基于黑启动孤网运行的水电机组建模

为了满足内蒙古电网黑启动试验仿真计算的要求，需要建立考虑黑启动孤网频率控制的水电机组模型。首先，使用PSCAD软件自定义搭建了万家寨水电机组模型，利用PSD-BPA软件验证了模型传递函数的正确性。然后，对调速器孤网模式控制参数进行了仿真优化。最后，基于实际机组甩负荷试验数据对水轮机模型进行了改进。基于上述模型对甩负荷试验进行了仿真反演，仿真结果与录波数据吻合度较高，证明了万家寨水电机组建模的准确性。     

SVC补偿型定速风电机组模型及其特性分析

在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器(static var compensator，SVC)补偿型定速风电机组的模型，分析了其稳态和暂态特性以及由SVC补偿型风电机组组成的风电场对电网的影响，分别采用上述风电机组模型和用电容器组进行补偿的普通定速风电机组模型进行仿真实验，比较结果表明SVC补偿型风电机组具有快速调节无功功率的能力，当系统故障时，该风电机组可快速恢复系统电压，且风电机组启动过程对系统的冲击较小。     

一种实用的水电厂机组启停与负荷分配模型

借鉴虚拟机组技术，通过将机组工况转换成本转换成水当量来计算，建立了一种实用的水电厂机组启停与负荷分配模型。该模型既尽量减少水电厂发电耗水量，又尽量减少机组启停次数和通过机组汽蚀振动区的次数。在模型求解过程中将动态规划和网络最短路径搜索有效地结合，模型求解的结果能在发电耗水成本和机组工况转换成本之间取得较好的平衡，从而有效地降低水电厂发电的综合成本。该模型在对隔河岩水电厂实时经济运行的离线仿真应用中获得了较好的效果。     

小故障样本条件下的风电机组分层贝叶斯可靠性模型

建立风电机组部件的可靠性模型,并准确估计模型参数,有利于提高风电机组全寿命周期的健康管理水平。新投运机组的故障样本较少,大样本条件下的传统可靠性建模及其参数估计方法不再适用。将贝叶斯可靠性理论应用于小故障样本条件下的风电机组部件可靠性建模及模型参数估计中。以其他风电场的故障数据为模型参数的先验信息,建立了分层贝叶斯可靠性模型,通过Gibbs算法求解模型并获得模型参数的后验分布,以标准均方根误差及可靠度函数的95%置信区间的平均宽度作为衡量指标,对比了传统可靠性模型、一般贝叶斯可靠性及分层贝叶斯可靠性模型的建模精度。最后以风电机组发电机碳刷为例,验证了小样本故障条件下分层贝叶斯可靠性模型的优越性。     

变速恒频风力发电机组的无功功率极限

根据变速恒频风电机组的工作原理，建立了变速恒频风电机组的稳态数学模型，该模型考虑了风力机、双馈电机及其转速控制的稳态特性。在此模型的基础上，提出了计算变速恒频风电机组无功功率极限的方法，并对一变速恒频风电机组进行了计算分析，验证了所提方法的可行性。     

燃气-蒸汽联合循环机组的实时数字仿真建模

为了弥补国内对燃气-蒸汽联合循环电厂(Combined Cycle Power Plant,CCPP)中机组动态模型研究的不足,解决常用的电力系统仿真软件不提供CCPP仿真模型的问题,针对国内9F级重型CCPP机组所具有的不补燃余热锅炉、单轴型结构、滑压运行等特点,研究并建立了CCPP机组的实时数字仿真模型。首先在Matlab/Simulink环境下建立了非实时数字仿真模型,然后将其转换为C语言代码,并利用CBuilder工具将其封装为可以实时运行的仿真模型。最后,在RTDS上对模型进行了仿真测试,并与现场实测结果进行了对比验证。仿真结果表明,所建立的CCPP机组模型在计算效率和模型精确性等方面均能满足电力系统的实时仿真要求。     

考虑抽水蓄能机组的机组组合模型及求解

在传统机组组合模型的基础上,建立了抽水蓄能机组模型。结合混合整数规划原理,根据抽水蓄能机组的运行特性,建立了其各工作状态的虚拟机模型及工作状态转换模型。利用IEEERTS 96系统对该模型进行测试。测试结果表明,该模型易于与传统机组组合模型结合并能有效解决抽水蓄能机组工作状态转移及出力分配问题。     

N-k重故障下计及频率安全约束的鲁棒优化机组组合

为了实现“碳中和、碳达峰”的目标，新能源发电在我国能源结构中将逐渐占据主体地位，大量新能源机组并网降低了电力系统的惯量水平和频率抗扰能力。为解决低惯量系统的调频能力，考虑风电机组的调频特性，建立含有惯性响应能力和一次调频能力的火电机组和风电机组的频率响应模型，推导频率最低点的表达式。在传统机组组合中考虑计及机组故障不确定性的频率安全约束，建立N-k重故障下计及频率安全约束的两阶段鲁棒优化模型，并采用Benders分解法进行求解。最后采用基于IEEERTS79的可靠性测试系统进行算例分析，验证文中模型的有效性。     

考虑储热改造与最优弃能的风光火储低碳经济调度

大规模可再生能源消纳以及电力系统的低碳发展对减少火电机组调峰调频时的碳排放提出了更高要求。为提高系统风光消纳的经济性与火电机调峰的低碳性，提出一种考虑火电机组储热改造与风光最优弃能的风光火储分层优化调度方法。考虑风光反调峰特性，建立最优弃能约束模型，构建以电网净负荷方差最小为目标的上层模型，对净负荷曲线进行一次“削峰填谷”。为扩大火电机组调峰深度，考虑储热机组改造，建立碳交易成本模型。基于此，建立以系统总成本和碳交易成本最小为目标的下层模型，对净负荷曲线二次“削峰填谷”的同时，实现对系统经济与低碳的协同优化。基于算例分析，验证了所提出模型的合理性与有效性。     

考虑系统恢复能力的快速切负荷机组最优布点策略

具有快速切负荷(fast cut back, FCB)功能的火电机组在电力系统发生大停电事故后能够维持厂用电运行并迅速为停电区域供电，是一种性能优异的黑启动电源。FCB机组的布点策略会影响电力系统的恢复能力。在此背景下，建立了考虑系统恢复能力的FCB机组最优布点模型。首先，分析了FCB机组和非黑启动机组在电力系统恢复过程中的功率特性及其差异。然后，以最大化系统恢复能力为目标函数，考虑机组出力特性、FCB机组改造台数、恢复过程中电力潮流等约束条件，构建了FCB机组最优布点优化模型。采用线性化处理方法，将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型，并采用高效商业求解器求解。最后，采用IEEE 39节点系统算例和IEEE 118节点系统算例验证了所提模型的有效性。算例结果表明，所提FCB机组布点方案能够有效提升系统的恢复能力。     

锅炉蓄热过程对机组煤耗的影响分析

目前普遍采用稳态性能计算模型计算机组的煤耗，而没有考虑机组在较大幅度变负荷、启停等非稳态过程中，锅炉的蓄热量对于机组煤耗的影响。文中针对这一问题，对考虑锅炉蓄热的机组非稳态工况下的煤耗计算方法和蓄热对煤耗计算结果的影响进行了研究。建立了结合电厂实际的、用于机组非稳态工况煤耗计算的锅炉系统离散化动态模型，汽水、烟气和金属蓄热量的计算模型和考虑锅炉蓄热的煤耗量计算模型，进行了实例计算与分析，并与稳态模型的计算结果进行了比较。结果表明，锅炉蓄热对结果的影响较大，机组非稳态工况下煤耗量的计算应考虑锅炉中蓄热的影响。     

变速抽蓄机组频率响应机理模型与性能研究

变速抽蓄机组是潜在的大容量、灵活可靠、清洁一次调频资源。缺乏频率响应机理模型和性能研究导致定量表达、挖掘、充分发挥该机组一次调频优势遇到瓶颈。提出了一种变速抽蓄机组频率响应机理模型，并基于该模型量化分析了变速抽蓄机组较常规机组、定速抽蓄机组在调频稳定性与动态性能两方面的优势。首先基于调频物理本质，建立了变速机组发电和抽水2种工况下的频率响应模型；其次利用根轨迹法分析了频率下垂系数对3种机组调频稳定性的影响；然后推导了3种机组对应的调频性能指标，并比较了一次调频动态性能；最后通过PSCAD/EMTDC时域仿真验证了机理模型和性能分析的正确性。该研究结果为充分利用变速机组来保障新型电力系统频率稳定提供了有益的理论参考。     

发电机组最佳计划维修周期研究

该文在分析机组维修和故障与机组寿命关系基础上，建立发电机组等值老化的故障率等效模型，并根据机组运行的可靠性成本一效益分析，建立以发电机组长期运行经济效益最大为目标的计划维修周期数学模型，同时引入蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟法描述机组故障发生过程并对模型进行求解。最后以国内某火电厂机组为例进行分析计算，说明该文所提出的方法与模型的可行性与合理性，以及不同计划维修周期的适用场合。研究结果可为机组的计划维修提供科学决策依据。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300 MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。     

300MW燃煤机组非线性动态模型与非线性控制软件包

本项目针对300 MW燃煤机组,研究了建模的理论方法,建立了一套表征机炉局部子系统和设备的动态模型;采用机理分析与实际数据修正相结合的方法建立了300 MW燃煤机组的整体动态模型和用于协调控制系统设计的机炉简化模型;建立了用于机组动态特性分析和控制系统研究的专用仿真系统。该系统可方便地与DCS互连,为研究单元机组控制系统提供了先进的手段;针对火电机组的非线性特征,研究了鲁棒控制、模糊多模型控制等单元机组协调控制策略;采用模糊多模型自适应控制方法,建立了不同工作点的多个线性化模型,分别设计了多变量内模控制器。