集群风储联合系统广域协调优化控制

储能技术在提高间歇式电源可控性和可靠性,提升其接入友好性方面具有广阔的应用前景。然而分散独立控制风储系统的无序充放电可能带来更多的不确定性,不利于电网的安全经济运行。针对集群风储系统,构建了本地风储系统、集群控制中心以及电网调度中心广域协调互动的基本框架。提出基于超短期风功率预测的本地风储系统优化控制策略以及集群风储系统广域协调控制方法。通过仿真分析可知,提出的控制策略可充分利用集群风电出力的时空差异性,有效提高储能的利用效率,增强集群风电出力的整体可控性。     

风储联合系统分风速一次调频协同控制策略

针对风电大规模并网所引起的系统频率不稳定,以及系统惯量降低导致调频能力下降的问题,在风储联合参与系统一次调频运行模式下,考虑储能荷电状态约束,提出了风储联合协同调频控制策略。建立含风储系统模型,提出了风储联合协同一次调频控制策略,并对风速区间进行了划分,在不同风速区间采取风机变速或变桨协调调频控制策略,以提高风电自身调频的利用程度。最后,在MATLAB/Simulink平台搭建了含风储联合系统的电网频率特性仿真模型,结果表明,所提策略能够有效改善电力系统综合频率特性,对风储联合实际工程的调频问题提供了理论依据。     

计及风险备用的大规模风储联合系统广域协调调度

基于随机规划思想和风险决策理论,提出一种计及风险备用的风储联合运行系统广域协调调度方法。协调模型采用双层优化方法实现发电计划优化子问题和备用容量优化子问题的分解协调和迭代求解,降低了随机机组组合模型的计算规模和求解难度。外层优化计及风电波动性采用确定性机组组合模型计算日前发电计划;内层优化基于条件风险价值计算风电预测误差引起的系统风险备用容量,并采用所提出的风储协调策略实现多风电场储能系统之间的协调调度以降低系统备用需求。采用增加了2个风电场的IEEE 30节点系统进行仿真,分析了大规模风电并网系统中储能系统的最优应用模式,并验证了所提协调调度策略在提高风电消纳能力方面的优越性。     

基于误差分配原则的发电侧共享储能容量规划研究

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略。首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型。考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相关特性的风群联合大容量共享储能参与能量/调频市场的容量规划模型。通过所提策略计算风储联合系统的最优储能容量配置,分析季节性风况对储能配置的差异性。结果表明,在无储能购电补贴时,所提商业模式也能获得稳定盈利,并同时满足风电集群并网要求,控制弃风率在5%以内。基于误差分配的方法能够平衡各风电场收益,考虑季节性温度使储能实际收益提升约3.6%。同时夏冬季储能配置呈现双反比现象,所提方法为发电侧共享储能规模化应用提供了参考。     

含风储联合单元的电力系统有功和备用多目标协调优化模型

在含风储联合单元的电力系统中,为利用储能可调空间优化系统运行,提出储能在跟踪风电出力计划的同时参与备用的风储运行模式。在以场景集计及系统不确定性因素的基础上,推导出系统风险期望和风储出力偏差期望表达式,为解决系统风险、风储出力偏差和系统运行成本间的矛盾,建立以系统风险最小、风储出力偏差最小和系统运行成本最小的多目标有功与备用协调优化模型。仿真分析表明,所建模型有利于提高系统运行的经济性和可靠性,且有利于降低风储出力偏差,使风储联合单元的运行优化兼顾了系统整体的安全性和经济性。     

并网型风储联合发电站有功出力控制与仿真

在风电场配置电池储能是一种提升风电电能质量与促进风电消纳的有效手段。本文建立了并网型风储联合发电站工程化电磁仿真模型;提出了风储联合发电站在平滑风电功率波动与跟踪调度计划出力2个运行目标下的有功出力控制策略;分别通过模拟实际风速波动与给定调度计划指令,对风储联合发电站在2个运行目标下的有功出力进行了分钟级仿真验证。结果表明:通过搭建风储联合发电站工程化电磁仿真模型,可以根据自然资源条件,在工程规划与设计阶段快速评估风储容量配置及其运行效果,指导大型风储联合发电工程建设。     

风电–氢储能与煤化工多能耦合系统能量广域协调控制架构

针对利用风电–氢储能与煤化工多能耦合系统(wind power-hydrogen energy storage and coal chemical multi-functional coupling system,WP-HESCCMFCS)提升风电的消纳能力,提出了基于广域协调、分层递阶控制原理的WP-HESCCMFCS能量广域协调分层控制方法。首先,分析了WP-HESCCMFCS内部能量流动及转换机制,提出了氢储能系统(hydrogen energy storage system,HESS)等效荷电状态(equivalent state of charge,ESOC)的概念及其数学模型,在此基础上,构建了WP-HESCCMFCS能量广域协调分层控制架构,并定性地描述了各层及相互间耦合关系的基本控制思路。其中,底层的本地WP-HESCCMFCS控制目标为风电最大限度消纳;多个WP-HESCCMFCS构成的中间层集群协调控制目标为本地电能质量最优;顶层电网调度以经济性为主控目标。进一步,重点对底层和中间层控制策略进行了探讨,提出了本地电能分配控制、气体分配控制和集群"同调等值"控制三种控制方式。基于MCGS组态软件搭建了本地WP-HESCCMFCS仿真模型,对HESS的ESOC进行了仿真验证,结果表明所提出的控制思路和方法是有效的。研究成果为广域WP-HESCCMFCS能量协调控制的进一步深入研究提供参考。     

考虑日前计划的风储联合系统多目标协调调度

建立多时间尺度的风储发电系统协调调度模式,提出一种适用于风储联合发电系统的滚动协调调度方法。优化模型采用两阶段优化方法实现多目标决策和分层协调调度,第1阶段优化利用风电场储能系统和常规机组的协调调度最小化系统弃风电量和失负荷电量,第2阶段优化按照风电并网标准和系统调度需求在各风电场之间分配储能系统充放电任务和弃风功率。采用含3个实际风电场的IEEE 30节点系统进行仿真分析,结果表明:基于风电场滚动上报的超短期风电功率预测信息,提出的风储联合发电系统日内滚动协调调度方法能够有效减少弃风,降低系统运行成本。     

计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略

随着风电大规模接入电力系统,风电与储能结合构成的风储联合系统成为提高风电消纳能力的重要措施之一。在电力系统恢复阶段,如何构建合理的风储联合系统调度策略以加快系统恢复速度成为当前的研究热点。为此,提出了一种计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略。介绍了输电系统恢复后期的负荷恢复优化方案;提出了考虑冷负荷效应时变特性和风储联合系统运行约束的输电系统负荷恢复模型,将冷负荷效应描述为关于停电时间的函数,并在风储联合系统的运行约束中考虑了储能系统的寿命约束。为了提高模型的求解效率,提出了基于Benders分解的求解框架,所构建的主问题模型和子问题模型均为混合整数线性规划模型,可调用商业求解器进行高效求解。以IEEE 39节点系统为算例验证了所提模型和方法的有效性。     

基于可拓距K-均值聚类和正弦微分进化算法的风储联合系统优化配置

以最大化风储联合投资商的收益和风电就地消纳率为目标,考虑源网荷协同优化和需求响应构建了风储联合系统的多目标优化配置模型;采用可拓距K-均值聚类算法对分布式风电出力和负荷需求的不确定性进行多场景分析,以实现更为准确而均衡的场景缩减;通过引入多核并行运行环境与正弦函数的思想,提出基于并行多目标正弦微分进化算法对优化配置模型进行高效求解;以IEEE 33节点配电系统为算例进行风储联合系统的优化配置,仿真结果验证了所建模型的有效性和优越性.     

考虑风速分区的风-储系统短期频率响应协同控制策略

在高风电渗透率电力系统中,针对双馈感应风电机组的转子转速与电网频率解耦所造成的机组惯性与频率响应能力缺失的问题,提出了基于模糊逻辑控制的风—储系统协同运行控制策略。该控制策略通过在风—储控制系统中嵌入模糊逻辑控制器来决策风—储系统响应电网频率波动的总有功出力和风力机转子动能的调频参与系数。基于此,根据不同风速下的风电机组运行特性将风速分区,并针对各风速区间构建了适应该区间转速—功率特点的风—储系统运行策略,使风—储系统具备能适应多种风况的短期频率响应能力。仿真结果表明:文中所提出的风—储系统协同运行控制策略能有效提升风—储系统的惯性以及短期频率响应能力,不仅能使风—储系统的短期频率响应能力适应多种风况,还可避免风电机组退出调频造成的频率二次跌落问题,同时改善了高风电渗透率电力系统的频率稳定性。     

基于制氢装置效率特性的风储制氢电厂优化控制策略

风电输出功率波动性与碱性电解槽工作特性间的矛盾降低了制氢装置的工作效率。针对这一问题，对碱性电解槽的动态工作特性展开研究，分析了风速波动对电解槽稳定运行的影响，综合对比了不同储能装置与电制氢协同运行的效果，选取超级电容储能装置作为风储制氢电厂的储能单元。提出了一种风储制氢电厂的效率优化控制策略。该策略在平抑层采用集合经验模态分解(EEMD)算法对风电功率进行分解与高、低频重构；在修正层依据碱性电解槽的工作状态、超级电容的荷电状态，采用模糊控制器对重构后的功率进行修正，实现对碱性电解槽与超级电容之间功率的合理分配，以提高风储制氢电厂的能源利用率。基于搭建的风储制氢电厂仿真模型，在不同的风速输入下对比3种不同策略的控制效果，验证所提策略的有效性。     

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。     

基于合作博弈的风电爬坡控制策略

爬坡事件是风电功率在短时间内发生大幅变化的事件,严重威胁着电力系统的安全稳定经济运行,研究有效的爬坡控制策略迫在眉睫。基于场群互补性评价指标,以场群偏差最小和各风电场可以获得更大的收益为目标,提出考虑辅助服务补偿费用的合作博弈风电爬坡控制策略。分别以风电场出力和出力调整量、风电场实际出力和计划值的偏差构建支付函数,促使风电场采取合作博弈方式,更好地完成场群计划,减少所需缴纳的辅助服务补偿费用,提高自身利益和整体利益。仿真结果表明,所提合作博弈爬坡控制策略可以在发生爬坡事件时提高各风电场和整体的利益,提高场群计划的完成度。     

基于动态博弈理论的多区域电压协同控制方法

随着互联电网的快速发展,区域电网间的无功耦合越来越强,区域间电压控制的协调问题日益突出。通过引入动态博弈理论来解决区域电压控制多个控制主体间的协调冲突问题,提出了多区域电压协同控制方法。首先采用非零和、非合作、非线性二次型博弈类型,建立多区域电压协同控制的动态博弈模型,然后利用基于原对偶内点法的两层迭代算法求得纳什均衡解,并通过Ward等值方法,以有限的区域间信息交换,实现各电压控制分区的分散协调计算,最后在新英格兰10机39节点系统中进行了算例分析,计算结果显示了所提电压协同控制方法的有效性和优越性。     

基于阻抗分析法的风储并网系统谐波稳定性分析

储能系统多通过逆变器接入电网,大量的并网逆变器会对网络的稳定性造成较大的影响,易引发谐振。建立了风储并网系统的阻抗模型,研究了风机转子侧电流环比例增益和积分增益、储能逆变器电流环比例增益和积分增益对系统稳定性的影响。采用基于入网电流反馈的有源阻尼振荡抑制策略,提高弱电网条件下风储并网系统的谐波稳定性,并分析了其控制参数对谐波振荡抑制的影响。最后通过仿真结果,验证了分析结论的准确性和方法的有效性。     

风电机组与储能装置的协调平滑控制策略

储能和机组的联合运行可以降低风电出力的波动,然而所需的储能容量太大。为了降低储能装置的容量,提出了一种风电机组与储能装置的协调平滑控制策略。在机组的功率控制中引入了一个低于机组固有频率的低通附加控制环节,利用机组的惯性平抑风电功率的高频分量,而风电功率的中频分量采用储能装置进行补偿控制。机组与储能装置的协调控制能够实现对风电功率的较大范围频率分量的平滑,同时可有效降低储能装置的容量。采用2MW风电系统及0.3MW/0.2MWh ESD模型对控制方法进行了仿真对比研究。仿真结果表明,所提出的控制策略对机组输出的有功功率有较好的平滑效果。     

风—光—储混合电力系统的博弈论规划模型与分析

综合分析由风力发电、光伏发电和储能电池组成的混合电力系统的技术经济特性,提出一类基于博弈论的混合电力系统规划模型。该模型以风力发电、光伏发电和储能电池的投资者作为博弈参与者,选取发电/储能容量作为参与者的策略,其收益计及发电/储能电池的全寿命周期费用、售电收入、系统供电可靠性等因素。根据博弈模型中可能的联盟关系,提出了...     

基于超导储能的直驱风电系统功率平滑控制

针对并网运行直驱风力发电系统输出有功功率的波动问题,对变换器直流环节并联超导储能系统的控制方式在计及风速模型的基础上做进一步的分析,并对超导储能系统斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地吞吐能量,保证直驱风力发电系统在最大限度捕获风能的同时,向电网输送较为平滑的有功功率。对增加超导储能系统的直驱风力发电系统的建模仿真结果,说明了该方法的正确性和有效性。