考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度

为了应对不断提高的风电渗透率给电力系统运行带来的调峰压力,参与调峰的火电机组往往需要频繁启停,降低了系统运行的经济性和效率;电化学储能的灵活调节能力和柔性负荷的快速响应能力能够提升系统灵活性,有效平抑风电波动带来的影响。因此,针对储能电池的充放电行为对其寿命带来的影响和不同柔性负荷的响应特性,建立考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度模型。某地区电网的算例仿真结果表明:在多类型电源电力系统中实施需求响应和引入储能电池参与电网的协同调度,能够有效降低系统负荷峰谷差,提升风电消纳率,减少火电机组的启停机费用和燃料费用,从而提升系统运行经济性;制定调度计划时考虑储能电池的折损成本,有利于延长储能电池的使用寿命。     

一种基于储能技术的风电场虚拟惯量补偿策略

变速恒频风电机组转子动能被变频器与电网"隔离",使得其对电网贡献的惯量几乎为零。随着风电渗透率不断提高,电网的频率稳定性问题也随之加大。因此各国风电并网导则均明确要求风电场需具有参与系统频率调整的能力。由于风电场内部机组数量庞大,机组间运行工况不一致,风电场层面的控制仍具有很大难度。为此文中定义风电–储能系统的虚拟惯量,研究储能装置协助风电场进行惯量补偿的容量要求,并基于模糊逻辑控制提出一种利用储能装置补偿风电场惯量的控制策略。仿真研究表明:所提虚拟惯量补偿策略能够有效补偿风电场虚拟惯量、协调风电–储能系统和常规电网之间的能量交换,使风电场迅速响应系统的频率变化,从而有效地提高大规模风电场接入系统的频率稳定性。     

锂电池储能在风力发电系统中的应用

将锂电池储能系统应用到风力发电中,并针对锂电池储能系统的运行特性,提出了一种可行的综合控制策略。仿真结果表明,锂电池储能系统在电网正常运行时能够快速、有效地平滑风电系统输出的有功功率波动;在电网故障时能够为电网提供一定的无功支持;在脱离电网运行时能够稳定系统的电压和频率,有效地提高了风电系统的运行性能。     

考虑风荷波动相似度的广义储能和输电网协同规划

由于风电和负荷的不匹配导致日净负荷的峰谷差增大, 引发输电堵塞和增加电网调峰压力,通过调控广义储能资源可以降低高风电渗透率下净负荷峰谷差过大、输电网短时阻塞的问题。首先,根据规划年各日净负荷波动曲线之间的相似度将其聚合为不同的场景;其次,以输电网和广义储能的投资成本、刚性负荷波动曲线与各节点广义储能出力曲线之间的相似度为优化目标,选择每种聚合结果中最大的日净负荷曲线作为典型场景,通过优化求解得到日净负荷波动趋势和经济性皆优的输电网和广义储能规划方案;最后,采用修正的Garver-6 节点系统验证了此方法的有效性。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化策略研究

为降低风电功率波动性、反调峰性对电网运行的不利影响,提出一种考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化调度策略。首先将火电作为可调节电源辅助风电上网,并通过碳交易机制促使火电系统在电网负荷低、弃风率高的时段,主动降低出力减碳运行,等效提升风电上网空间;然后在满足电网用电需求基础上,接入充换电站负荷进一步抑制风电功率波动,同时提升风电消纳量,以电网负荷峰谷差最小以及系统综合运行成本最优为目标函数,构建联合系统低碳经济运行模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对不同情景求解分析。结果表明：该策略能够有效降低系统运行成本、电网负荷峰谷差,提高电网风电消纳率。     

风储联合系统调频控制策略研究

风力发电作为一种可再生能源发电在电网中的渗透率逐年升高,其具有的随机性、波动性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来了不利影响。与此同时,储能技术在近年来得到大力发展,其快速性和大范围吞吐性可以弥补风电机组单独运行时所带来的不利影响。首先对风电和储能系统的输出特性进行分析。其次针对风电并网发电在遇到频率波动时不具备惯性的问题,提出了应用储能补偿系统惯量,利用频率变化率作为反馈输入并调节惯量常数K,使风储联合系统作为一个整体对外提供有功功率参与电网调频,再利用Matlab/Simulink仿真验证了本文所提出控制策略补偿系统惯量的有效性。最后仿真对比风电机组单独参与电网调频与风储联合系统调频控制策略,得出风储联合系统参与电网调频的优越性。     

采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案

目前基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案，而整流站采用二极管不控整流单元（diode rectifier unit,DRU）可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此，提出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先，阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性，DRU承担全部海上风电功率传输任务，整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率，并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标，提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略，其中，整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制，风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后，在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真，验证所提出方案的可行性。     

考虑频率约束下提升风储联合发电系统可靠性的储能系统控制策略

提出了一种风储联合发电系统中储能系统的控制策略,可在电网频率稳定的前提下,通过储能系统与风电场的协调运行以提升电网的可靠性。首先对系统中的频率安全约束进行建模以确定风电场的最大并网功率;提出了在频率约束条件下,储能系统在不同风电输出及负荷功率状态下的控制策略;并在改进IEEE RTS算例上搭建了仿真平台,对比分析了不同场景下电网频率的响应及可靠性指标,验证了所述策略的有效性。所提方法可有效降低风电并网对电网频率的影响,提升了电网运行的稳定性。     

基于EMTP-RV的电网短路故障对风电场运行的影响研究

分析风电场并网运行时公共连接点母线的电压波动是由风电场输出的有功功率变化引起的.从异步电机作为负荷的等效电路出发,研究由双馈式异步发电系统构成的风电场单机等值模型.搭建由双馈风电机组构成的风电场的电力系统模型,分析了风电场并网运行特性.分析电网发生三相接地短路和单相接地短路故障时的风电场输出的有功输出、公共连接点母线无功电压波动以及系统频率的变化等暂态变化.     

高渗透率风电-储能孤立电网控制策略

在一些偏远或海岛地区,考虑到环境保护和燃料成本因素,需要利用可再生能源发电和储能系统形成孤立电网进行独立供电。针对高渗透率大规模风电接入的孤立电网,提出一种风电–储能系统孤立电网控制策略。该控制策略包含上层的广域功率平衡控制和下层的储能设备V/f控制,广域功率平衡控制根据超短期风电功率和负荷预测值以控制代价最小化为目标,确定下一控制周期内风电机组和负荷的最优投切量,并使电网功率波动位于储能设备功率和容量可调范围内;储能设备V/f控制实时检测电网电压和频率偏差生成有功和无功电流指令控制储能系统进行功率补偿。以广东汕头南澳岛为实例进行了具体说明,最后利用Matlab/Simulink软件对所提策略在孤立电网中控制的有效性进行了验证。     

计及预测风险的储能系统辅助调频控制

为解决风电出力不确定性与负荷波动引起的系统不稳定问题,将风电出力平均值作为＂负＂负荷进行处理,同时兼顾风电预测及负荷预测的预测风险,并以得到的净负荷曲线作为火电厂发电计划的参考值。在此基础上,提出利用储能系统辅助电网调频,并给出了合理的控制策略。利用储能系统在死区外的工作区间吸收或释放功率,稳定系统频率,以提高电网稳定性。算例分析结果表明,储能系统的投入有效改善了系统稳定性。     

高渗透率风电并网后的调频控制策略研究

大规模风电注入电网后,部分地区电网末端的风电渗透率超过20%,导致电网中传统的同步发电机维持同步运行的调频压力极大,因此对高渗透率下风电机组参与电网调频时的系统频率等特性进行分析就显得极为重要。对双馈感应风力发电机(DFIG)的虚拟惯量控制及变桨距运行方式进行了研究,提出了风电机组参与电网一、二次调频的控制策略并基于改进后的3机9节点系统搭建了相应的频率响应控制模块,在风电渗透率为40%时分别对不同调频情况下系统频率的变化进行了探究,提出了“调频渗透率”和“调频深度”的概念,在同一模型中不改变电网参数的情况下对比分析了不同调频渗透率或调频深度下系统的频率调整特性。最后验证了调频渗透率及调频深度对于系统频率调整及稳定运行的重要作用,并得出了“高渗透率下留有裕量”的一、二次联合调频策略。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。     

风电-抽水蓄能联合系统综合效益评价方法

面对大规模风电并网运行时接入容量受限、弃风量大的情况,通常的做法是考虑利用储能系统来提高电网接纳风电能力,但如何评价其整体效益是必须解决好的问题。为此分析了抽水蓄能系统的投资成本、经济效益及其运行约束,揭示了风电-抽水蓄能联合系统综合效益和储能容量之间在地区电力系统最优化运行条件下的随动机理,建立了求取综合效益的数学模型,提出了综合效益的评价方法。该方法基于相互匹配的火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,结合火电机组装机情况,并利用系统频率与负荷或发电变化之间的关联关系,量化分析了抽水蓄能系统的容量、运行年限、成本、收益等因素的变化对综合效益和风电接纳容量的影响。实例分析表明文中所提评价方法是有效的。     

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。     

电网短路故障对并网双馈风电场的影响

分析了电网发生短路故障对并网运行风电场的影响。从双馈风电机组的单机模型出发,研究了由双馈风电机组构成的风电场单机等值方法。在仿真软件EMTP-RV中搭建了包含双馈风电机组构成的风电场电力系统模型。分析了电网发生三相接地短路和单相接地短路故障时,风电场的有功功率和无功功率输出特性、并网公共连接点母线电压波动以及系统频率等暂态变化。研究结果对未来风力发电工程的建设有参考价值。     

计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方

区别于常规电源机组,当输电线路发生短路故障时,风电机组配置的Crowbar保护可能启动,导致风电机组转速下降,从而引起风电侧短路电流频率发生偏移,使得基于基频短路电流计算的测量阻抗出现偏差,传统距离阻抗保护方法可能拒动或误动。针对该问题,提出了计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方法,首先探究了风电短路电流偏移特性,建立了线路故障时,风机侧短路电流偏移误差模型,并基于阻抗平面图,研究了其对距离保护的影响机理。然后,基于差动阻抗和制动阻抗在正常运行、外部故障和内部故障之间的显著差异,提取阻抗幅值差动特征,构造了阻抗保护幅值差动判据,其不受短路电流偏移的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果表明：提出的保护方法不受风电接入比例及短路电流偏移的影响,并且过渡电阻电阻可以提高内部故障时保护动作的灵敏性,以及外部故障保护不动作的可靠性。     

计及弧道电阻效应的电网频率稳定性分析

电力系统短路故障时形成的弧道电阻一般对电网频率稳定性影响不大,在仿真计算中通常予以忽略,但当保护拒动故障持续时间远大于通常短路故障时,弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响将变得不容忽视。研究了弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响,以2005年海南电网事故录波为依据,分析了调速系统调差系数、死区和调速器停运对电网频率稳定性的...