台风过境方位对洞头渔港增水的影响

为研究不同台风过境方位对洞头渔港增水的影响,选取了4个不同过境方位历史台风,运用Delft3D模型模拟洞头岛及其周围6个测站的台风增水过程。经天文潮和测站实测数据验证,模型平均绝对误差小于15 cm。模拟结果显示,东面过境台风时洞头中心渔港处增水呈主次三峰型。南面过境台风增水最显著,呈标准单峰型。西面过境台风呈波动型增水,波动规律与天文潮接近,最大增水值出现在台风最近时前后。北面过境台风对渔港影响最小,亦呈天文潮波动型,每个天文高潮位可出现多个增水峰值,天文低潮会出现负增水。     

台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法

随着我国海上风电装机容量不断增加,经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下,海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间,海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开,导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题,提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间,通过合理安排储能和充放能,有效平抑了风电波动性;而在台风过境期间,通过合理使用混合电氢储能,缓解了海上风电输出骤降,减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

重点区域电网应对台风的主动优化减载防御策略

台风天气对电网的破环力极强,为了减少或消除台风过境时造成的供电中断,需要研究在事前预测、事中响应、事后恢复各个阶段加强电网稳定性的措施。为了确保在台风模式下重点区域电网的供电不中断,提出了一种基于优化低频减载的主动防御策略。该策略在连锁故障发生前优化主动防御断面,对关键断面进行潮流预控,确保故障发生时对重点区域电网冲击最小;在故障发生后通过优化低频减载方案来保障重点区域尽快恢复稳定供电。利用BPA软件对某重点区域电网进行案例仿真,设置3种方案和所提优化方案进行对比,结果表明所提优化方案能够更快地使电网频率恢复稳定。重点区域电网主动防御策略在应对台风引发的多回联络线连锁故障方面具有较为明显的效果,能有效提高电网稳定性。     

基于概率预测的储能系统辅助风电场爬坡率控制

大规模风电接入后,风电场的爬坡率控制对电网稳定运行有着重要意义。为此提出了基于概率预测的储能系统辅助风电场爬坡率控制方法。利用Gaussian过程回归预测对下一时段风电场输出功率进行预测,得到风电场的预测爬坡率,当预测爬坡率超出限定要求时,通过储能充放电做出补偿。基于某风电场的历史出力数据进行了案例计算,结果表明,基于Gaussian回归的单步预测精度可满足风电场爬坡率控制的要求。考虑储能充放电容量限制后,储能可减少风电场50%以上的爬坡事件。此工作为储能辅助风电场爬坡率控制提供了有效的策略,可在实践中加以应用。     

考虑风电场布局以及风向角的风电功率预测

指出在对风电场功率进行超短期预测时,将风电场所有机组等值为一台机进行整体预测的不足之处,并通过预测实例的对比,验证了机组的不同布局方式对整体预测功率的影响。建立了考虑风向的风电场超短期功率预测模型,通过预测实例,证明风向对风电场整体功率出力具有较大的影响,显示出在进行风速预测的同时应进行风向预测以提高功率预测精度的重要性。     

考虑流动相关性的风电场机组分组功率预测方法

风电固有的随机波动性对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。风电场功率预测是缓解该问题的重要途径,但预测精度及计算效率制约其在电力系统运行中的应用效果。针对上述问题,提出一种基于流动相关性的风电场机组分组方法并运用于风电场功率预测中。针对传统大地平面坐标无法体现流动信息的缺陷定义了可以体现风电场流动特性的坐标体系——风电场主风向坐标系,以简单而直观的方式将流动特性与风电场机组组合方法、风电预测技术相结合。以中国西北某风电场为例,采用GABP预测模型进行验证,结果证明该方法有效利用了风电场流动相关性对风电场机组进行分组,在精度和效率之间寻求平衡,为电力系统和风电场经济运行提供保障。     

一种计及微地形修正的输电线台风风险预警方法

台风过境时,较大的风力往往会引发风偏放电、断线、倒塔等事故,是对沿海地区电网安全可靠运行威胁最大的自然灾害之一。由于台风灾害的高风险性,建立台风预警体系能更经济有效的提升电网抵御台风灾害的能力。现有的电网台风风险预警方法直接使用气象局提供的区域性预测风速,并未考虑具体线路所处的微地形环境对风速的影响,易出现漏警以及虚警。因此,提出一种计及微地形影响的输电线台风风险预警方法。该方法把预警区域按经纬度划分为0.01°×0.01°的网格,将网格内的输电设备与网格微气象、微地形信息关联,建立了输电线微地形条件下的风速修正系数计算方法,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警。实例验证了方法的可行性和有效性。     

风电场出力预测系统的设计与应用

针对乌兰察布地区存在的风电窝电问题,开发设计了基于数字天气预报(NWP)的风电场出力预测系统.该系统将多元线性回归理论应用于风电场出力预测,根据遥测和天气预报信息,结合风电场出力历史数据,在实时监控风电场出力的同时,实现对风电场出力的短期和超短期预测,并对预测结果进行显示,实现人机交互.根据该系统的预测结果,能够合理安排电网设备及线路检修,优化电网运行方式,在保证电网调度稳定可靠的基础上,提高风电利用率.     

考虑台风时空特性的海上风电场群协同紧急防御策略

极端天气发生率逐年升高,威胁电网安全稳定运行。为解决极端天气历史数据抽样建模存在局限性、极端天气预测不准确和电网应对自然灾害防御吸收能力不足等问题,提出一种考虑台风时空特性的海上风电场群协同紧急防御策略。首先,基于Batts梯度风模型分析台风时空特性与影响机理,量化台风物理信息与海上风电场出力间的耦合关系。然后,以偏差考核区间内的紧急防御成本最小为目标函数,提出了考虑台风时空特性的海上风电集群多时间尺度两阶段随机优化模型。模型第一阶段基于台风预报信息定制出包含常规机组备用出力、抽蓄机组启停计划、储能电站出力、计划弃风/切负荷量的防御资源预调度策略,第二阶段将台风预报的不确定性纳入决策过程中,基于灵活分布式资源制定紧急防御调整策略。最后,通过算例验证了所提紧急防御策略的有效性与经济性。     

风电场输出功率超短期预测结果分析与改进

风电场输出功率预测对接入大量风电的电力系统调度及安全稳定运行具有重要意义。文中介绍了2009年10月在现场投运的风电场超短期功率预测系统的多层前馈神经网络模型结构,对系统运行3个月的预测结果进行了分析,对预测模型的系统误差进行了修正,同时采用统计方法修正了风电场尾流效应对预测结果的影响,从而改进了模型的预测精度。改进模型的预测结果得到了改善,均方根误差下降了约6%,平均绝对误差下降了约7%,且预测结果与实测结果相吻合,对于风电场调度具有一定的参考意义。     

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。     

基于分布式光纤的电网台风灾害预警方法研究

台风引发输电线路不同程度的运行故障,其根本原因在于风荷载的影响。因此为了保证电网的安全稳定运行,文中介绍了一种基于分布式光纤测风技术,提出了一种电网台风灾害实时预警方法。通过分布式监测设备得到的风速计算出实时风荷载,综合考虑线路在大风持续下带来的损耗不一、自身运行状态、运维遗留问题等三方面因素,动态修正设计风荷载,并与实时风荷载建立相应判据,发布对应的预警信息以及损耗排序,指导电网人员首选大风险或潜在风险档距进行巡检,避免盲目的同时大大减少工作量,将台风灾害损失降到最低。     

台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故.为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法.首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型,考虑风雨荷载的相关性,分析风雨荷载下线路和铁塔的...     

海上风电机组抗台风技术研究

台风严重制约着海上风电发展。通过台风影响风机的空气动力学分析,计算作用于叶片、塔筒及风电机组整体风荷载,剖析其强度承载能力。结合IEC 61400和GB/T 31519-2015、GB/T 18451.1-2012等设计标准要求,对风机制造各主要部件成本及现有抗台风手段进行分析,提出调整风机叶片材料强度、增加伸缩式叶片定位机械臂来固定风机叶片、将风机塔筒中部固定螺栓连接改为上部塔筒可下沉式折叠结构以及调整海上风机抗台风控制策略等多项措施增强海上风电机组抗台风能力,以期实现海上风电机组成本低、工程实用性强、抗台风效果显著。     

基于测风激光雷达的沿海架空输电线路台风观测方法

为研究台风近地层风场的时空变化特征,积累台风期间沿海架空输电线路杆塔的现场风速资料,本文利用国产某扫描型测风激光雷达,开展了1604号强台风“妮妲”登陆期间的局地风场观测。根据雷达风廓线扫描与低仰角水平方位扫描数据反演与分析,验证了沿海输电线路台风观测采用测风激光雷达的适用性。研究结果表明:台风“妮妲”眼区经过观测点所形成的气压时间变化呈现典型的“U”形曲线形态。台风眼壁强风区经过观测点所形成的风速时间变化呈现较为典型的“双峰形”曲线形态。台风眼壁强风区与眼区的风速、风向、阵风系数等随高度的变化差异明显。风速廓线在300 m高度以上明显偏离指数律或对数律廓线形式;受地转效应影响,风向随高度增加出现一定幅度的向右偏转;阵风系数随高度增加、平均风速增大出现下降的趋势。通过分析低仰角水平方位扫描的雷达径向风速分布图能够解析地形对局地风场的影响,不同地形下的输电线路杆塔风速差异明显。     

融入attention机制的台风风险预警模型

台风是一种可以给沿海地区电网造成巨大破坏的自然灾害,中国东南沿海地区正是台风灾害频发的地区。对于强台风环境下的地区电网,台风的强风可导致输配电网中的电气设备产生结构性损伤,影响供电稳定性。在电网设备中,杆塔是最易被台风影响的大型设备,从中国东南沿海电网历史台风灾损统计结果来看,绝大多数的倒塔与断杆主要发生在强风圈内,显然风速对杆塔的影响是巨大的。     

基于态势感知的电网台风预警防御框架研究综述

鉴于态势感知在电力系统的应用和发展,对基于态势感知技术的电网台风预警防御框架进行研究,以应对近年来频发的台风灾害。基于态势感知的3个阶段对台风预警防御框架的主要研究内容和关键技术进行归纳。在态势要素采集环节对台风预警防御系统需采集的信息进行了拓展和总结。基于所获取的数据,在态势理解环节对电力设备的静态故障率和电网的韧性进行实时评估,以实时感知电网的运行状态。在未来态势预测环节,在预测和修正台风的路径及风速的基础上,对台风灾害下电网的运行风险评估方法进行归纳分析,包括单个故障、群发性故障和连锁故障的风险预测。最后,总结了基于态势感知的电网台风预警防御的整体框架,并对台风预警防御框架的未来发展方向进行展望。     

考虑台风影响的海上风电机组部件剩余寿命预测方法

针对台风天气影响下海上风电机组剩余寿命预测问题,提出了考虑退化状态与台风冲击相依的海上风电机组部件剩余寿命预测方法。基于台风冲击模型及部件状态对部件退化过程的影响分析,构建了考虑退化状态与冲击相依的海上风电机组部件剩余寿命可靠度模型。利用实际监测数据对部件可靠度模型进行修正更新,建立了剩余寿命动态预测模型。采用fmincon函数对离散化处理后的部件可靠度模型进行参数估计,结合运行监测数据修正参数,进而动态预测剩余寿命。以某海上风电机组齿轮箱部件为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

台风风场参数对输电杆塔力学特性的影响

分析输电杆塔风荷载计算公式可知,台风风场的平均风速、风剖面指数与湍流强度是影响杆塔风荷载的主要参数,而台风在整个行进过程中,这些风场参数不断变化并共同影响输电杆塔的风荷载。为探索台风行进过程中杆塔受力变化规律,首先选取了台风卡努行进过程中5个不同时刻的风场,开展了对应的杆塔受力分析。分析结果显示,杆塔应力比与平均风速的变化规律趋于一致。而后在设计风速一致的前提下,以某大跨越杆塔为工程背景,开展了台风与常规风两类风场作用下杆塔风荷载和受力对比计算。参数分析显示,台风与常规风风剖面指数的差异对杆塔风荷载和受力影响较为显著,最有可能引发倒塔事故。最后通过分析塔材应力比沿塔身分布规律,找到了台风荷载作用下杆塔的薄弱部位,提出了补强措施,还选取了其他类型常用杆塔进行试算,对这一补强措施的适用性加以验证。