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。     

新能源一次调频死区影响机理建模及系数修正策略

新能源参与电力系统一次调频时一般会设置调频死区,以达到避免机组频繁动作与保障调频效果之间的平衡。与传统同步机调速器设备性能决定的固定死区不同,新能源的一次调频死区可在较大区间内灵活设置,并且设置方式更加多样化。然而,新能源一次调频死区对系统频率安全的非线性影响机理尚不明确,尤其是高比例新能源参与调频场景下,无法分析其对系统一次调频效果的影响。为此,文中首先建立了考虑新能源一次调频死区的系统频率响应模型,通过解析求解频率动态响应表达式,分析了新能源一次调频关键参数对系统频率重要指标的影响,并指出普通型调频死区的存在会削弱系统的一次调频能力。然后,为减小普通型死区对调频效果的影响,提出了新能源一次调频系数修正策略,以改善一次调频效果。最后,仿真验证结果表明,考虑新能源死区的系统频率响应模型具有较高的精度,且所提一次调频系数修正策略可减小最大频率偏差,提高系统频率安全性。     

考虑风电及可中断负荷一次调频能力的日前调度模型

大规模风电并网使得系统的随机性和波动性进一步增强,传统仅由常规机组参与一次调频的控制方式将使得系统频率可能无法满足安全要求.因此,本文在此基础上考虑大规模风电和需求侧可中断负荷同时参与系统一次调频,建立了稳态-暂态协调优化的日前调度模型.本文选取新英格兰10机39节点系统作为算例,重点分析了风电是否参与一次调频和可中断负荷容量大小对系统机组组合结果及调频效益的影响,研究表明大规模风电及需求侧可中断负荷的参与将使得系统频率安全得到进一步提升.     

空调负荷参与电力系统调频的温度设定值概率控制策略

作为一类重要的需求响应资源,空调负荷能够实时调节有功负荷进而参与电力系统调频。传统温度设定值控制方式假设空调的温度设定值连续可调,而忽略了空调的最小温度调节步长（MSoTA）。针对绝大多数空调MSoTA为1℃,提出一种基于温度设定值调节概率（TSPAP）的空调负荷控制策略,使得空调负荷集群的聚合功率连续可调,以更好地参与电力系统调频。所提出的方法采用双层广播控制的框架,将空调负荷划分为6种独立的状态,并根据不同的状态将功率调节需求调制成TSPAP。TSPAP作为全局控制信号下发给各个分散控制器,并被解调为±1℃的温度设定值调节信号,下发给各个空调。仿真结果表明,该方法能够在单个空调MSoTA为1℃的情况下,实现对大量空调负荷聚合功率的连续调节,从而在一次调频和二次调频中获得更好的效果。     

风电场快速调频技术的工程实践及关键参数取值

为加快推动风电场快速调频技术的工程应用,规范快速调频核心涉网参数的定值管理,首先,调研了国内外电网运行导则对风电场快速调频的技术要求,总结了国内外并网风电场快速调频实际采用的技术路线及现场实测调频能力,并提炼了有关启示,同时介绍了云南电网风电场快速调频的典型实施方案以及现场实测经验。然后,提出了以直流频率限制控制器死区和频率变化率为约束的风电场快速调频涉网参数设置方法。最后,以云南电网为例开展了仿真计算。研究结果表明：云南风电场快速调频死区宜设置在±0.03 Hz到±0.05 Hz之间,建议当风电装机占比为10%～30%时,将快速调频上调限幅设置为风电场额定功率的6%～8%,调差率设置为4%～6%;当风电占比在30%以上时,建议调频上调限幅最大为风电场额定功率的6%,调差率最大设置为8%。     

风电企业与蓄热电采暖联合参与调频市场的运营模式

在电力辅助服务市场背景下,源荷两侧合作与利益博弈共存,现有研究缺乏风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性与经济性评价研究。在分析蓄热电采暖用户参与调频辅助市场的运行成本变化的基础上,建立了风电与蓄热电采暖用户联合运营参与调频市场的优化决策模型。该模型以风电企业利润最大化与蓄热电采暖用户成本减少量最大化为目标,并计及了蓄热电采暖与储能联合参与调频辅助服务和储能寿命损耗的影响。通过分析该多目标优化模型的帕累托解,论证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。以实际风电场运行数据为例,验证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。算例分析结果表明,相较于独立运营,联合运营模式下的风电企业利润和蓄热电采暖用户运营成本减少量均有所增加。     

考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法

规模间歇电源并网引起的电网频率问题,导致对引入储能辅助调频的研究越发迫切。提出一种考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法。阐述了储能电池功率和容量设计的通用方法;通过分析储能电池在调频运行过程中的成本和效益,基于全寿命周期理论,运用净现值法结合仿真模型构建储能电池参与一次调频的技术经济模型;设计了一种储能电池参与一次调频的充放电策略,在此基础上,考虑受风电出力波动影响的电网综合负荷,从与之对应的电网频率信号波动特性出发,在确定的电网调频及储能电池运行要求约束下,得出调频效果最优、经济性最优以及两者综合最优目标下的储能电池容量配置方案。仿真结果表明了该方法的合理性及有效性。本研究有助于推动储能电池在辅助调频服务上的示范与工程化应用。     

考虑超短期负荷预测的储能电池参与电网一次调频控制策略

考虑电力系统调频效果和储能容量,提出一种储能参与电网一次调频的出力策略。通过超短期负荷预测曲线得到调频需求,提出了基于双层模糊控制的动态荷电状态(SOC)基准储能容量恢复策略,并给出了储能电池参与一次调频的效果评价指标与储能SOC健康度评价指标。最后,以典型区域电网为例,对所提策略在2种典型工况下进行仿真分析并与常规控制策略比较。结果表明,所提策略能够有效改善调频效果和储能SOC健康状态。     

供热机组一次调频优化及运行

一次调频的性能取决于锅炉蓄热的有效释放及其转换为调频负荷的效率。供热机组不仅要参与一次调频,还要提供工业和供暖用汽。因此,一次调频动作时蓄热不会全部转换为调频负荷,导致供热机组参与一次调频的能力受到限制。针对这一难题,提出了以主汽压力补偿为基础的优化方案。现场试验和实际网频波动表明优化后的一次调频效果良好。     

电极式锅炉参与电网调频服务下供热系统日前优化调度

为进一步提高电热综合能源系统的效率和投资收益,文章利用电极式锅炉调节灵活、响应快速的特点,提出了一种电极式锅炉参与电网调频服务下的供热系统日前优化调度方法。首先,介绍了电力系统调频模式并给出了宾夕法尼亚-新泽西-马里兰(Pennsylvania-New Jersey-Maryland,PJM)调频辅助服务补偿机制下的调频收益计算方法;之后,基于考虑热需求侧响应,构建了电极式锅炉供热系统运行机制,并提出了热需求响应能力的日前预测方法;然后,通过以运营商供热和调频总收益最大为目标,建立了日前优化调度方法;最后,通过算例验证了模型的有效性,分析表明:电极式锅炉参与电网调频可有效提高运营商收益,对推进电热综合能源系统发展具有重要意义。     

考虑传热不一致性的蓄热式电锅炉负荷建模

蓄热式电锅炉是参与电网调节的优质可控负荷,但由于其传热过程存在不一致性,现有模型误差较大,不能精确评估电锅炉负荷的调节能力。针对上述问题,基于热平衡原理,提出了考虑传热不一致的固体蓄热式电锅炉负荷模型。首先,分析了固体蓄热式电锅炉的典型结构、工作模式和热平衡关系;其次,基于热平衡原理建立蓄热式电锅炉负荷模型,并分析传热不一致性带来的影响;最后,考虑传热不一致性,引入一致性系数对所提模型进行修正,并利用最小二乘法进行参数优化。仿真对比结果表明,所提蓄热式电锅炉负荷模型的炉温误差和升、降温时长误差明显低于热平衡模型和ANSYS仿真模型,可为准确评估电锅炉负荷的调节能力提供技术支撑。     

考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法

随着新能源渗透率逐步提高,系统在大功率扰动下的频率稳定问题日益严峻,限制了系统新能源的消纳能力。为了合理规划新能源的接入容量,亟需对系统的最小惯量和一次调频容量进行评估。为此,针对大功率扰动下惯量响应与一次调频响应间的相互作用进行了研究。首先,以传统单机模型为基础,推导出了计及调频死区的频率响应过程表达式。然后,以扰动后的最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了系统最小惯量与一次调频容量评估模型,估算了系统最小功频静态特性系数和最小惯性时间常数,计算并绘制了惯量响应和一次调频响应的功率曲线。最后,在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中搭建了IEEE 10机39节点模型,验证了所提最小惯量与一次调频容量评估方法的准确性和研究价值。     

基于频率信号的火电机组一次调频改造及优化

一次调频属于发电厂需要为电网无偿提供的基本辅助服务,当一次调频不能满足电网要求时要被考核。某些机组一次调频合格率低的原因之一是机组一次调频信号是来自机组转速信号,而电网考核一次调频采用的是频率信号,因此,信号源的差异导致一次调频性能变差。采用高精度频率源进行技术改造,同时进行了逻辑的优化,由此明显提高了一次调频的合格率,基本避免被考核情况的发生。     

火电机组AGC-R模式下一次调频负荷振荡发散典型问题分析处理

结合实际生产中运行在AGC-R模式下的火力发电机组一次调频试验出现的负荷振荡问题,分析了该模式下问题产生的原因,给出了兼顾二者性能指标的优化控制方案,保证了机组自动控制系统的安全稳定运行。     

飞轮储能参与电网一次调频协调控制策略与容量优化配置

为充分利用飞轮储能辅助电网调频的优势并考虑运行经济性因素,对飞轮储能辅助火电机组参与电网一次调频协调控制策略和容量优化配置进行研究.首先,针对电网频率特性及机组调频特点,提出一种减少机组磨损、抑制反向调频、储能电量持续性管理的火电机组-飞轮储能协调控制策略.然后,基于一次调频积分电量考核贡献指数进行调频收益计算,并据此...     

考虑负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法

随着大容量高比例的新能源集中接入电网,传统电网可用的频率响应资源占比逐步减少。为了充分发挥新能源场站参与电网快速一次调频的潜力,提高电网的电能质量,在新能源场站常规有功-频率下垂控制方法基础上,提出了一种考虑负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法,该方法提高了系统频率的抗扰动能力。采用MATLAB/Simulink对典型负荷频率特性的新能源场站一次调频控制方法进行了仿真验证,结果表明所提出的控制方法可以显著提高系统频率稳定性,对新能源场站一次调频具有重要参考意义。     

考虑频率二次跌落的风电机组频率响应控制策略

风电参与频率响应是保障高风电渗透率电力系统频率稳定性的重要方案,但风电机组的转速恢复过程可能会导致系统出现频率二次跌落（FSD）。在分析风电机组利用转子动能参与频率响应过程、FSD产生机理以及影响FSD大小主要因素的基础上,考虑风电渗透率,提出一种风电机组频率响应控制策略以减小FSD。该策略基于综合惯量控制,对风电机组的频率支撑过程和转子转速恢复过程的有功功率参考值进行分阶段设计,动态调整风电机组的输出功率来减小FSD。最后,仿真结果验证了所提策略可以在不同风电渗透率电力系统中大幅减小FSD,改善电力系统的频率响应特性。     

考虑氢储动态效率的电氢耦合微网长期容量优化

双碳目标下风光氢联系日益密切,合理的容量优化是保证电氢耦合系统稳定运行的有效途径。针对风–光–氢储–超级电容联合运行的独立微网,提出了一种长期容量优化方法。通过考量氢储系统的动态效率,优化产氢和耗氢设备的工作区间,制定了合理的微网运行控制策略。为反映真实的风光气象因素长期变化趋势,基于皮尔森相关系数和灰色滚动预测法进行典型日长期预测,得到了模型输入样本。以微网的经济性、可靠性和低碳性综合最优为目标构建了容量优化模型,并采用非线性动态权重的多目标粒子群算法求解出Pareto集,同时引入隶属度分析法给出了最佳规划方案。仿真结果表明：相比于当前研究成果,所提方法得益于对氢储单元动态特性的分析和输入样本的改进,能够给出更优越的配置结果。     

基于聚类-估计联动的需求响应集群基线负荷估计方法

集群基线负荷（ABL）是指负荷聚合商代理的所有用户基线负荷（CBL）之和,其是系统运营商和负荷聚合商进行激励型需求响应补偿结算的依据。基于用户聚类的估计方法是目前常见的ABL估计方法,然而该类方法将“聚类”和“估计”这两个环节分开执行,两者目标并不统一,估计精度有待进一步提升。为此,提出一种基于聚类-估计联动的ABL估计方法,其基本思路是将估计精度作为调整用户聚类的导向,寻找一种最优的用户聚类方式使得ABL估计的精度最高。首先,对所有用户进行一级聚类,将所得类簇中的所有用户负荷进行累加以作为二级聚类的输入;其次,进行二级聚类,并根据估计结果在验证集上的表现对聚类进行调整,进而得到最优聚类结果。在实际数据集上对所提方法与现有方法进行了对比,结果表明所提方法能够有效提升ABL的估计精度。     

计及需求响应不确定性的节点负荷准线：概念与模型

基于负荷准线的需求响应（DR）具有规模化推广、常态化实施等优势,是挖掘需求侧灵活调节潜力的良好手段。但是,当前研究对负荷准线的制定尚未考虑网络拓扑关系以及用户在DR中的响应不确定性,对用户精准引导有所不足,大规模开展时可能引起线路潮流越限等问题。为此,提出为各节点发布负荷准线的方式,引导大规模可调负荷参与DR。首先,提出了节点负荷准线的概念,并给出了鲁棒安全的节点负荷准线的数学定义,以反映节点负荷准线作为各节点引导目标对避免大规模DR下潮流越限的意义。其次,从局部、整体两方面构建可调负荷响应偏差的不确定集,并在此基础上提出了鲁棒安全的节点负荷准线计算模型。再次,给出了基于节点负荷准线的DR实施方案。最后,算例分析表明,所提节点负荷准线对于约定DR响应范围内的任意实际响应结果均能够保证经济最优下的所有线路潮流不越限。