智能电网中的柔性负荷

随着电力供需矛盾的日益突出以及分布式能源的大规模接入,智能电网应运而生.作为智能电网的最重要特征之一,电网-负荷之间的“互动性”受到越来越多的重视.分析了负荷柔性对提高电力系统运行水平的影响,比较了双向互动电网与传统电网的主要区别,介绍了国内外互动电网的建设现状,明确了负荷柔性化控制技术的发展目标,阐述了负荷柔性管理的实现方法.     

机组甩负荷小岛运行对电网的意义

由于世界范围内发生的几起大电网停电事故，增加了对电网安全可靠运行的重视。结合“黑启动“试验成功的经验，探讨在电网全停情况下，某些组小鸟运行对电网恢复的重要作用及需注意的问题。     

柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制技术

区域小电网同时通过交流及柔性直流输电通道与其他大电网连接的互联电网,当交流输电通道故障导致区域小电网孤岛时,柔性直流系统的定有功功率控制方式限制了大电网对孤岛的支援能力。根据柔性直流系统具有潮流控制快速可靠的特点,设计了一种基于离线计算与在线判断相结合的柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制方案。首先,通过离线策略初步确定功率缺额,随后根据在线频率变化率判定采取粗调或精调的实际控制措施,用于粗调的离线计算结果使得在线判断时计算量小、采样少,动作快速;用于精调的频率限制控制器(frequency limit controller,FLC)可以实现无差调节,能够对粗调结果进行补充,增强可靠性,并能与区域电网的切机(负荷)措施紧密配合。仿真结果表明,所提的故障孤岛频率快速控制方案能够有效解决孤岛系统频率稳定问题。     

柔性直流输电对孤岛负荷供电的无源电力滤波器设计

柔性直流输电(VSC-HVDC)对孤岛负荷供电将会给交流系统引入谐波,谐波对电网危害很大,因此必须设法将谐波滤除。滤除谐波可采用有源电力滤波器和无源电力滤波器,目前运用较多的是无源电力滤波器。文中分析了柔性直流输电对孤岛负荷供电的谐波构成,运用解析法精确讨论和分析了柔性直流输电对孤岛负荷供电的二阶高通无源电力滤波器参数选取。PSCAD仿真验证了该二阶高通无源电力滤波器参数选取的正确性。     

胜利油田电网甩负荷现象事故分析及防范措施研究

正根据胜利油田110 kV辛安变电站和辛四变电站区域电网的线路结构与保护配置、负荷情况和故障甩负荷情况,在辛安变电站和辛四变电站区域电网网络及保护数学模型基础上,对比研究分析辛安变电站与辛四变电站线路结构参数、故障位置、线路与负荷保护配置造成故障引起上述两个变电站的母线残压和电压波动的影响,研究35 kV线路故障导致非故障线路甩负荷的原因,并提出抑制措施。     

电动汽车使用对电网负荷曲线的影响初探

电动汽车的使用对电网曲线的调节作用进行了初步探讨,并在其基础上提出,对将来电动汽车普及后,对电动汽车的充电时间应进行适当引导的建议。     

计及柔性负荷的高比例风光渗透下配电网孤岛划分策略

分布式电源的渗透率逐步提高,为配电网的供电恢复带来了新的方案,利用分布式电源进行孤岛划分可以在停电故障后迅速恢复供电以减小损失。然而在故障后孤岛划分时分布式电源的出力通常采用预测数据,由于风电和光伏等间歇电源的出力具有不确定性,为了确保能稳定、可靠的供电,因此有必要考虑风电和光伏作电源时的备用需求。首先建立考虑风电和光伏不确定性的预测误差模型,采用机会约束规划处理模型中的随机变量并得到各孤岛的备用需求。在孤岛划分阶段,首先得到最大供电范围,通过粒子群遗传混合算法充分发挥柔性负荷的调控能力,使得得到的孤岛结果最优。最后,以修改后的IEEE33节点配电系统为例,对所提出的模型和方法进行了验证。     

等效负荷扰动下水电机组一次调频容重比对电网频率品质的影响

一次调频是确保电力系统安全运行的主要措施之一,合理投入参与一次调频的水电机组容重比,可确保电网频率的快速恢复,降低事故扩大的可能性。为研究水电机组参与一次调频的特性,建立了两区域互联系统的数学模型,并通过仿真研究,分析了电网等效负荷扰动下投入不同一次调频容量,电网的频率品质及接力器的动作幅度,确定了电网一次调频容量的分配与频率调节过程的关系。     

基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略

孤岛运行的微电网由于其容量小,并且大部分微电源通过电力电子装置并网惯性小,因此微电网的频率和电压受微电网中负荷变化影响较大。基于电力系统二次调频原理研究了一种微电网频率控制策略。传统的下垂控制策略属于有差调节,当系统负荷发生变化时,不能保证微电网频率稳定在额定值。提出的基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略在下垂控制的基础上,引入了比例-积分（PI）控制环节实现了频率的无差调节,类似于电力系统的二次调频过程。为了克服微电网惯性低的缺点,模仿了同步发电机的转子运动方程为该频率控制策略增加了一阶惯性环节,更好地提高了微电网的频率稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,仿真研究了采用上述控制策略时微电网在孤岛模式下负荷投切、负荷冲击、负荷随机波动、微电网运行模式切换等多种工况时的频率变化,仿真结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

考虑电动汽车集群的互联电网负荷频率分散预测控制

随着大量电动汽车接入互联电网,其移动的充电模式会给电网带来一定的冲击,反过来,电动汽车作为一种移动式储能单元可参与互联电网调频,但目前的研究都是集中式或分散式的V2G控制上.在电动汽车储能电池动态模型的基础上,构建含电动汽车集群的多区域互联电网负荷频率控制模型,基于广域监测系统,结合模型预测控制实现了多区域电网负荷频率...     

考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。     

光伏电站计划孤岛的划分与实现

为了解决光伏电站孤岛运行给电网和用户带来的电压不稳、保护误动和人身触电等问题,通过分析孤岛现象产生的原因及其对电网的影响,提出了以岛内安全、可靠为主的设计和划分基本原则及应用快切装置实现对光伏电站计划孤岛运行和并网运行进行切换的方法。结果表明:光伏电站计划孤岛运行模式不仅能够有效解决孤岛运行问题,还能够为电网稳定运行提供可靠电源支撑。     

异步联网下直流频率调制及其参数对送端系统频率的影响

考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗直流输电工程对所提方法进行仿真,仿真结果验证了直流频率调制抑制送端系统扰动频率峰值的有效性,同时证明了其参与水电调频后可以维持送端系统频率的稳定性。     

计及生产流程和电压与频率稳定性的孤立电网灾后恢复策略

用于工业园区、油气开发等的孤立电力系统广泛存在,其组网脆弱、灾后完全停产等问题严重影响了系统生产、运行效率。针对孤立电网的灾后恢复策略开展了研究。以海上油气开发为例建立了系统生产全流程模型,提出了负荷恢复度的概念并建立了产量与各类负荷关系的多元函数。针对孤立电网负荷恢复过程的电压与频率暂态稳定性进行了分析,将分析结果以构建约束条件的方式纳入优化模型。提出了用于确定负荷恢复顺序的系统灾后恢复模型并应用贪心算法进行求解。算例结果验证了所提出的模型及方法的有效性。     

周期通信对储能系统参与电网调频的影响分析

随着新能源并网功率逐步增加,跨区直流替换传统机组,电网调节能力不断下降。储能系统双向功率快速控制的优势,为电网频率控制提供了更多手段。根据储能系统和电网设备间大量使用周期通信方式的现状,定量计算了可能引发电网频率振荡的通信周期范围。通过分析目前运行的园区电网频率振荡过程,得出是由周期通信定值设置不合理引发频率振荡的结论。通过实际降低周期值,未发生类似现象。根据该电网和储能实际参数,建立了包含储能系统周期通信及功率控制的电网仿真系统。仿真系统频率响应过程与实际电网频率振荡周期、幅值一致。对不同的低通信周期情况进行了仿真,系统扰动后未出现频率振荡过程,验证了定量计算结果的正确性,也支撑了电网实际修改周期定值的有效性。     

考虑快慢充负荷特性的电动汽车调峰定价策略

随着分布式光伏大规模发电的广泛应用,净负荷“鸭型”曲线特征明显,电动汽车白天充电无法充分利用新能源,夜间充电使原有负荷峰值叠加。为避免净负荷“峰上加峰”现象,文中以减小净负荷峰谷差为目标,实现充电负荷转移。首先,基于快慢充行为特征的统计数据,采用蒙特卡洛法模拟用户充电行为,实现未来充电负荷分布的预测,并根据慢充的入网特性以及快充的延迟充电特性建立快慢充负荷约束。然后,基于梯度下降法对负荷转移率进行计算,并引入用户消费心理学构建充电负荷价格响应模型。最后,对电网调峰的经济性进行分析以限定电价变动约束,以净负荷峰谷差最小为目标构建充电引导模型,并利用深度强化学习对其求解。仿真结果表明,所建模型和求解策略能有效引导充电负荷避开净负荷的峰期,并确定合理电价,减小电网的峰谷差。     

西北电网并网火电机组一次调频投入现状评估与研究

西北电网是国家电网公司所属区域大电网之一,具有地域宽,线路长,电源点和受电用户较为分散,火电机组比例高等特点,为充分发挥并网机组的一次调频功能,保证电网频率稳定,通过对影响机组一次调频贡献量因素的分析,结合西北电网200 MW及以上火电机组一次调频投入的评估结果,提出一次调频治理措施与建议。研究结果表明:加强机组的设备健康状态管理,建立健全一次调频定期试验制度,加强考评管理,能够保证一次调频功能的正常投入,满足电网对一次调频的要求。     

考虑同步机调差系数灵敏度与频率约束的机组组合

为解决高比例新能源并网带来的系统惯量水平降低及频率安全问题,有必要从同步机的角度出发,进一步发挥同步机组的调频能力,提高系统的频率稳定。考虑系统中各同步机组频率支撑能力的不同,基于灵敏度的方法分析不同机组调差系数的改变对最大频率偏差的影响程度。综合考虑同步机与风机参与调频,推导最大频率偏差的解析表达式。在考虑频率安全约束的基础上,提出考虑同步机调差系数灵敏度的多目标机组组合模型,并采用快速非支配多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II, NSGA-II)进行模型求解。仿真结果表明,所提模型在考虑频率约束的机组组合模型基础上,进一步发挥了同步机组的调频能力,抑制了最低点频率的跌落,改善了系统的频率响应。     

Analysis of possible introduction of PV systems considering output power fluctuations and battery technology,employing an optimal power generation mix model

This paper presents an evaluation of the impact of extensive introduction of photovoltaic (PV) systems and stationary battery technology into the optimal power generation mix in the Kanto and Kinki regions. The introduction of solar PV systems is expected to be extensively deployed in the Japanese household sector and utility companies in order to address the concerns of energy security and climate change. Considering this expected large‐scale deployment of PV systems in electric power systems, it is necessary to investigate the optimal power generation mix which is technologically capable of controlling and accommodating the intermittent output‐power fluctuations inherent in PV systems. Against this background, we develop both a solar photovoltaic power generation model and an optimal power generation mix model, including stationary battery technology, which can be used to explicitly analyze the impact of PV output fluctuations at a detailed time interval resolution such as 10 minutes for 365 consecutive days. Simulation results reveal that PV introduction does not necessarily increase battery technology due to the cost competitiveness of thermal power plants in the load‐following requirement caused by PV systems. Additionally, on the basis of sensitivity analysis on PV system cost, dramatic cost reduction proves to be indispensable for PV to supply bulk electricity similarly to thermal and nuclear power plants. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 182(2): 9–19, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22329