风火打捆交直流混联送端系统暂态稳定性分析

风火打捆通过交直流混联外送电能已成为目前大规模风电基地比较常用的能源输送方式。在这种输送方式中,交直流混联、风电输送功率占总输送功率的比例和风电机组的类型等都会对风火打捆送端系统的暂态稳定性产生影响。在建立风电场模型、控制系统模型和混联输电系统模型的基础上,分析交直流混联对暂态稳定性的影响,研究不同风电机组类型对暂态稳定的影响,研究风电输出功率所占比例的改变对送端暂态稳定的影响。最后,通过分析得出:双馈感应发电机与常规火电机组打捆系统暂态稳定性好于另外两种类型风电机组;且双馈感应发电机在保证原动机出力稳定的情况下增加配比,有利于火电机组的功角稳定性。     

风火打捆交直流外送系统功角暂态稳定研究

风火打捆交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握风火打捆交直流外送系统的稳定特性及其机理。文章分析了不同风电比例和不同直流控制方式下系统的暂态功角稳定特性,探讨了风电、火电和直流系统间的交互作用,并基于扩展等面积(extended equal-area criterion,EEAC)理论分析了送受端机组惯量对系统功角暂态稳定性的影响机理。结果表明：在受端电网为无穷大系统的场景下,系统暂态功角稳定性随风电比例增加而改善;在送受端机组惯量可比场景下,存在最优风电与火电配置比例,使得系统暂态功角稳定性最好。     

风火打捆系统暂态稳定性研究

针对风火打捆系统的暂态稳定性,研究了双馈风力发电机(以下简称双馈风机)的基本原理,分析了双馈风机的暂态特性、功率控制方式以及故障穿越过程中风机的故障行为,给出了双馈风机的等效外特性。基于等面积法则详细推导并分析了风火打捆系统的暂态稳定性。为了验证理论分析的正确性,在Matlab/Simulink当中构建风火打捆仿真系统。仿真结果表明,风火打捆后的同步机组的暂态稳定性较纯火电机组有所下降。     

故障限流器改善风火打捆系统暂态稳定性研究

风火打捆外送模式解决了风电就地消纳能力不足、单独传输经济性差的问题,但同时风电的并入也给系统暂态稳定性带来了不利影响.在此背景下,基于双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)外特性建立风火打捆系统单端送电功率方程,分析了由于风电并入使同步机组功角特性发生改变,导致暂态稳定性降低.考虑在风火打捆系统并网输电线路上串联故障限流器(fault current limiter,FCL)来提高故障期间功率传输能力,在建立的含故障限流器的风火打捆系统等值电路基础上,分析了电抗型和电阻型两种故障限流器在系统故障期间对功率特性的影响和改善系统暂态稳定性的机理,并比较了应用两种故障限流器的差异.最后进行仿真验证,结果表明在线路上串联故障限流器能够显著改善风火打捆系统的暂态稳定性.     

双馈风电机组故障行为及对电力系统暂态稳定性的影响

由于双馈风电机组具有不同于同步发电机的运行特性,且不同型号双馈风电机组在实现故障穿越时采用不同的控制策略,造成大规模风电并网的电力系统暂态稳定性发生变化。文中通过对双馈风电机组控制特点及故障行为的深入研究,指出双馈风电机组的故障行为由故障穿越运行控制策略决定,并给出其等效外特性。基于等面积定则定性分析了双馈风电机组接入单端送电系统后,其故障行为对系统暂态稳定性影响的机理。在理论分析基础上进行了时域仿真验证,仿真结果表明,故障期间减小双馈风电机组有功给定值、增加无功注入控制比例系数有利于系统的暂态功角稳定性,故障清除后有功恢复控制对系统的暂态功角稳定性影响不大,验证了所提理论分析的正确性。     

风火打捆直流外送系统中极限风电渗透率的计算方法

为在规划时有效评估风火打捆高压直流外送系统的电压稳定性并确定满足电压稳定要求的风电渗透率上限,推导了计及能源基地风火电占比以及本地负荷占比影响的风火打捆直流外送系统的短路比指标。首先,利用PSCAD/EMTDC软件搭建了风火打捆直流孤岛外送系统的电磁暂态仿真模型,通过设置换流母线短路故障,验证了风火孤岛直流外送系统短路比计算公式的正确性。然后,分别设置不同的本地负荷比例、风电渗透率、故障类型以及故障发生位置等情况进行仿真,确定了故障扰动情况下风火孤岛直流外送系统电压失稳所对应的临界短路比。最后,总结提出了适用于远景规划的计算风火打捆孤岛直流外送系统的极限风电渗透率的简易实用的方法。     

风火打捆外送系统暂态稳定切机控制

风火打捆能源基地的投入运行,在带来巨大经济效益的同时也引起电网安全稳定性发生变化.某些严重故障后,仅切除常规火电机组难以保证系统稳定运行或代价过大.首先分析了风电机组和火电机组暂态特性的差异性以及各自对系统暂态稳定的影响.然后指出了严重故障后导致系统失稳的2个主要原因:一是故障过程中产生了加速能量;二是由于故障后,外送通道被削弱,外送系统输电能力急剧下降.因此,提出了严重故障后火电机组和风电机组的优化切机方案.西北某电网的仿真结果表明:该优化切机方案在保证故障后系统安全稳定运行的基础上,能显著降低系统稳定恢复所需切机量,改善故障后系统恢复特性,大大提高系统运行的安全性和经济性.     

“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

基于D-PMSG的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性研究

风火打捆直流外送是解决能源丰富基地电力消纳问题和负荷中心能源短缺问题的主要方案。研究风火打捆系统送端风电对火电的影响意义重大。本文通过扩展等面积准则研究了基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性。当风火打捆系统中D-PMSG输入的功率由受扰严重群减机械功率来平衡的情况下,系统遭受大扰动时,其功角暂态稳定性比纯火电系统的好,且输电方式为直流线路时的功角暂态稳定性比交流输电方式的好。仿真结果与理论分析结果一致,由此可知,由D-PMSG构成的风电场与附近火电厂打捆,经直流线路外送的方案可以提高系统的功角暂态稳定性。     

复合型FCL改善风火打捆系统暂态稳定性研究

为改善风火打捆系统的暂态稳定性,提出将具有串补功能的复合型故障限流器（Fault Current Limiter,FCL）接入到风火打捆系统中。将双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)对系统的影响用等效外特性参数表示,在分析DFIG接入系统对暂态稳定的影响和复合型FCL工作原理的基础上,分析带复合型FCL的风火打捆系统的功率特性方程,通过分析在不同运行状态下复合型FCL对功率特性方程中输入阻抗、转移阻抗的影响,确定其对传输功率极限的作用,分析其提高暂态稳定性的机理。制定了故障发生前、中、后不同阶段,复合型FCL提高风火打捆系统暂态稳定性的控制策略。正常运行及故障切除后发挥复合型FCL的串补功能;故障状态下通过确定目标功率差与触发角之间的关系,通过控制限流电抗,发挥FCL限制短路电流、提高母线电压的作用,达到提高功率输送能力,改善暂态稳定性的目的。仿真分析表明机理分析和所提控制策略的有效性。     

基于LCC的风火电打捆发电系统多阶段优化规划模型

风火电打捆是解决大规模风电异地消纳的有效手段,而风火电打捆发电系统规划周期长,受资金限制,系统通常分多个阶段依次投产,常规打捆系统规划模型无法适用于该情形。鉴于此,提出一种基于全寿命周期成本(LCC)的风火电打捆发电系统多阶段优化规划模型。模型充分考虑发电机组的全寿命周期成本,以系统总收益最大为目标,考虑系统售电收益、燃料成本、环境成本、维护成本、可靠性成本、火电机组投资成本和机组折余价值。为更加合理地表征风能时序相关性和随机性,建立风能时序概率模型,并利用随机生产模拟技术计算系统的燃料成本、环境成本和可靠性成本。模型采用多种群并行进化遗传算法求解,通过算例分析证明了模型的有效性。     

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流（UHVDC）风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉-湖南±800 kV特高压直流输电工程为例,给出了酒泉-湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。     

电动汽车充放电与风力/火力发电系统的协同优化运行

提出一种通过控制规模化电动汽车的充放电,使其能够与现有的风力/火力发电系统协同运行的优化调度策略。针对传统含电动汽车的电力系统优化模型没有考虑电动汽车用户成本,实用性不高的缺陷,建立了包含电网运行经济性、电动汽车用户成本、CO2排放、最小弃风量的多目标优化模型;提出了将改进的NSGA-II遗传算法和加权尺度法相结合的智能优化算法。应用该算法,求出多目标动态优化模型的帕累托前沿,获得了最符合实际的电力系统综合优化调度方案。对所提出的多目标优化调度方法进行了仿真计算,结果证明,采用所提优化策略可以获得最佳的火电、风电与电动汽车之间的出力方案。该方案符合实际,在合理的电动汽车用户成本范围内可有效地降低电网运行成本、风力发电弃风量和大气碳排放量,应用价值较高。     

Optimal Spinning Reserve for a Wind-Thermal Power System Using EIPSO

This paper presents an evolutionary iteration particle swarm optimization (EIPSO) algorithm to solve the nonlinear optimal scheduling problem. A new index called iteration best is incorporated into particle swarm optimization (PSO) to improve the solution quality. The new PSO, named iteration PSO (IPSO), is embedded into evolutionary programming (EP) to further improve the computational efficiency. The EIPSO is then applied to solve the optimal spinning reserve for a wind-thermal power system (OSRWT). Results are used to evaluate the effects of wind generation on the spinning reserve selection of a power system. The OSRWT program considers the outage cost as well as the total operation cost of thermal units to evaluate the level of spinning reserve. The up spinning reserve (USR) and down spinning reserve (DSR) are also introduced into the OSRWT problem. The optimal scheduling of spinning reserve was reached while minimizing the sum of total operation cost and outage cost. Two practical power systems are used as numerical examples to test the new algorithm. The feasibility of the new algorithm is demonstrated by the numerical example, and EIPSO solution quality and computational efficiency are compared to those of other algorithms.     

电压控制的DFIG对风火打捆系统暂态稳定性的影响

风火打捆外送是解决风电消纳问题的重要措施,但风火打捆系统联络线潮流重,在发生大扰动时系统失稳风险较大。因此,提高风火打捆系统的暂态稳定性具有重要意义。结合简单风火打捆系统,采用等面积法则分析了DFIG采用定电压控制、定功率因数控制对系统暂态稳定性的影响。DFIG采用定电压控制,在扰动后可以向系统提供较多的无功功率,从而提高发电机电压,增加发电机输出的有功功率,增大减速面积,从而提高系统的暂态稳定性。最后,通过仿真算例分析验证了本文的结论。     

风火联合系统不同备用模式的风险调度策略研究

电侧的需求响应以及蓄电设备运行灵活,可以作为虚拟备用资源,保障含风电等间歇性新能源发电的电力系统安全。为衡量虚拟备用资源给系统经济性和环保性的影响,分别建立传统火电备用和虚拟快速备用这2种含风电并网的电力调度模型。并考虑新能源输出功率、电力市场、机组参数等不确定因素给系统优化带来的风险,将区间两阶段随机优化模型与CVaR风险规避相结合,利用区间数、概率数对系统供给侧和需求侧的不确定因素与优化函数有效结合,同时体现决策者风险偏好。算例分析表明,此混合优化算法能够对含风电并网的电力系统不同旋转备用模式进行优化,权衡系统成本与系统风险。算例结果表明充分利用蓄电池、需求响应作为虚拟备用资源能有效降低系统成本和CO2排放。     

风火打捆交直流外送系统区域间输电能力评估

风火打捆交直流外送是一种重要的输电形式，风电出力的波动性以及交直流混联的输电方式对其区域间输电能力的计算提出了新的要求。首先建立了风火打捆经交直流输电通道送往同一受端区域的系统模型；考虑到系统无功充裕度问题，建立了基于改进连续潮流算法的最大输电能力（TTC）计算模型，完成了对其单一样板值的快速求取；在此基础上，综合考虑风电固有的波动特性以及系统内各种不确定因素，采用非序贯蒙特卡洛仿真法对区域间输电能力进行概率评估，并通过实际算例进行验证，发现交直流混联的输电形式可以提高系统的区域输电能力，在合理范围内通过增加风火打捆比例可以提高区域间输电能力，但是当风火打捆比例较高时，只有对现有网架结构进行改造升级，提高线路的输电容量，才能进一步提高系统的TTC水平。     

考虑大气污染时空分布的风火联合系统多目标优化调度

提出一种考虑大气污染时空分布的风火联合多目标优化调度方法。首先,构建一种考虑大气边界层日变化的污染物时空分布模型,从污染物地面浓度和时空分布的角度衡量污染物影响。然后,基于该模型建立风火联合多目标调度模型,利用地理网格内插方法和风速模型对风力发电和污染物时空分布进行耦合,并在调度模型中充分考虑风电场出力和污染物时空分布的随机性。最后,利用机会约束的求解方法对模型中机会约束进行转化后,针对经济、碳排放和平均污染综合评价值三个目标结合多目标优化方法和随机规划进行求解。IEEE 39节点和广东省算例表明:大气污染体现了极强的时空相关性和天气依赖,该策略不仅可有效减轻火电厂造成的大气污染影响,还可减缓恶劣天气清洁能源出力小且污染物积聚的严重污染情况。     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。