基于功率同步机制锁相的光伏并网系统稳定性分析

光伏出力存在波动性并含有一定量的谐波,容易造成并网点电压波形出现畸变,给锁相带来困难。这种问题在光伏并网系统连接到弱电网时尤为突出。基于此,文中提出一种基于功率同步机制的新型锁相结构来代替传统锁相环（PLL-phase locked loop）获取交流侧相角,并应用于光伏并网系统。为了分析其稳定性,建立了含新型锁相结构的光伏并网系统小信号模型,并通过特征值分析法分析了虚拟阻尼系数、惯性时间常数和电网短路比等参数对系统稳定性的影响。分析表明：电网变弱时,系统稳定性降低;适当改变虚拟阻尼系数、惯性时间常数的取值可以提高系统稳定性。最后,结合宁夏电网宋堡光伏电站部分数据在PSCAD/EMTDC软件中搭建了仿真模型,仿真结果表明采用新型锁相结构的系统在受到扰动时,其暂态响应优于采用传统的PLL系统,并且稳定性更好。     

规模化光伏并网系统大扰动电压振荡机制及优化控制

光伏发电并网规模持续增长,改变了电力系统大扰动后的动态特性。文章建立了计及低电压穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT）功能的光伏发电系统机电暂态仿真模型。针对故障后联系阻抗显著增大的光伏弱交流并网系统,分析了光伏低电压穿越的恢复过程对系统行为特性的影响,揭示了因光伏频繁进入LVRT引起系统电压周期性振荡的机制,分析了相关影响因素,并提出了缓解应对措施。最后,面向西藏中部光伏高渗透实际电网,仿真复现了大扰动后系统振荡现象,验证了应对措施的有效性。     

基于IMFO算法的光伏高占比电网UPFC参数优化模型

光伏高占比地区功率双向交换过程中系统存在暂态功角稳定及电压稳定问题,为得到电网在有功和无功动态波动下统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的最优参数,文章通过对飞蛾扑火(MothFlame Optimization,MFO)算法进行改进,提出光伏高占比电网UPFC控制参数优化模型。首先,针对光伏高占比条件下电力系统UPFC串联、并联功率控制方法,建立基于UPFC的系统阻尼优化控制模型;其次,建立基于系统阻尼和电压偏差最优控制的UPFC参数改进的飞蛾扑火优化算法(Improve Moth-Flame Optimization,IMFO)模型;最后,通过MATLAB与PSD-BPA联合仿真,以东北某光伏高占比电网实际运行数据为基础,建立光伏高占比电网UPFC参数IMFO优化仿真模型。仿真结果表明,基于IMFO算法优化得到的UPFC控制参数,可有效提高UPFC设备对系统阻尼震荡及暂态电压稳定的支撑能力,与传统的MFO相比具有更好的收敛性。     

基于有源阻尼控制的区域电网新能源基地次同步振荡抑制的研究

近年来,由于大规模新能源基地不断接入电网,导致系统转动惯量降低,产生次同步振荡问题。为此,提出了基于有源阻尼的新能源基地次同步振荡抑制策略。该控制策略将有源阻尼控制器附加于新能源并网装置的有功功率环上,通过采集电网频率,实现对振荡频段内的输出信号进行幅值和相位校正,改善系统的次同步阻尼特性,提高系统稳定性。在此基础上对有源阻尼控制器参数进行优化设计,并通过特征根分析法和Prony算法进行验证。最后,以某市区域电网为例进行仿真分析,当该电网出现次同步振荡后,在新能源基地上附加有源阻尼控制,可以快速抑制次同步振荡,提升系统阻尼,验证了有源阻尼控制的适用性和有效性。     

光伏并网发电功率波动与对策

分析了光伏并网发电功率波动对电网可能造成的危害及储能型光伏并网系统的运行工况,提出了并网功率的给定方法,即以光伏阵列输出功率进行低通滤波后的值作为参考并网功率,还详细分析了低通滤波器的设计、双向DC/DC变换器的功率控制,最后进行了仿真研究。仿真结果表明,采用此控制策略可以有效控制功率的波动,减小其变化率,即使光照波动较大,光伏系统输出的电流波形也很好,储能系统随着光伏阵列发出功率的波动而改变功率流动的方向和大小。     

基于电压源换流器的光伏并网系统暂态特性研究

在分析VSC基本原理的基础上建立了采用SPWM控制的基于VSC的光伏并网系统暂态数学模型,分析了其开关特性和暂态运行机理;并通过仿真得到了光伏并网系统输送功率突变和发生短时故障时的暂态运行特性,为进行基于VSC的光伏并网系统深入暂态分析建立了基础。     

一种解决光伏并网馈线电压波动的新方法

分布式光伏发电系统在并网过程中,由于其间歇性和不稳定性,会造成电网电压的波动,进而影响电力系统的稳定性。电力弹簧是一种新型的分布式电压控制方法,它致力于实现将新能源注入电网的功率波动转移到宽电压负载上,使需求侧与供给侧的能量相匹配,提高分布式光伏系统对新能源的消纳能力。文章首先对电力弹簧的结构和工作原理进行了说明,然后在Matlab/Simulink搭建了带电力弹簧的单相光伏并网系统仿真模型,在改变光伏系统并网有功功率条件下得出加入电力弹簧和未加电力弹簧时馈线上的电压波形。仿真结果表明,该电压控制方法可以有效稳定馈线上的电压。     

光伏发电系统输出功率特性分析及其平滑控制研究

为解决光伏发电系统受光照、温度等外部环境因素影响大、输出功率波动频繁以及并网电流谐波含量大等问题,在分析光伏并网发电系统输出功率特性的基础上,提出一种基于蓄电池和超级电容复合储能的并网功率平滑控制策略。详细分析不同光照、温度环境下系统输出功率的特性及其对电网的影响,给出复合储能型光伏并网发电系统的实现方案,并提出改进的系统并网控制方法,实现系统并网功率高、低频波动分量的平滑控制。仿真结果表明:该控制策略能有效平抑系统输出功率波动,同时降低并网电流的谐波含量。     

大规模光伏电站接入电网对配电网稳定性影响研究

针对光伏并网后的配电网稳定性问题,通过绘制P-V曲线,分析了光伏电站接入对配电网静态电压稳定性影响,利用DIgSILENT平台构建了光伏发电系统暂态仿真模型,分析了光伏电站并网点三相短路故障及光伏电站出力波动对系统暂态电压稳定性的影响。仿真结果表明:光伏电站并网点与配电网联系越紧密,静态电压稳定性越好;故障清除时间越短,光伏电站对系统暂态稳定性影响越小;影响系统稳定性的最主要因素是光伏电源有功输出波动。     

双级式光伏并网变换器的控制策略研究

文章针对双级式光伏并网前级Boost变换器,提出了一种具有功率、电压双闭环结构和基于梯度信息的变步长MPPT控制策略,它直接从光伏阵列的功率-电压特性出发,依据梯度信息直接给出最大功率点电压,进而通过电压闭环实现自动寻优,快速实现最大功率跟踪控制。针对后级含有LCL滤波器的逆变器,基于常规矢量控制技术,引入了有源阻尼控制中的电容电流反馈技术,给出了一种含有LCL滤波器的逆变器有源阻尼功率解耦控制策略,能够实现直流侧电压恒定和单位功率因数的并网控制,且在不增加系统损耗的情况下有效抑制系统谐振。建立了10 kW双级式光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明,系统能够快速跟踪光强变化,实现MPPT控制及单位功率因数并网控制,具有良好的动态调节性能和静态特性。     

风力发电在渭河堤防工程的开发展望

渭河横贯关中腹地,风力资源丰富,风能是一种环保的可再生能源。渭河堤防全线贯通,为开发利用河道风力优势提供了方便。发挥渭河流域河道堤防潜能,建立风力发电场,将风能转化为电能,可提升河道的经济能效,美化沿岸环境,促进周边城市的旅游发展和经济发展。     

“U”型井开发煤层气适应性研究

国内外煤层气研究成果和生产实践证明,需要不同类型的钻井开发煤阶、含气量、含水量等关键参数相异的煤层,以实现煤层气产能最大化。作为一个新的钻井类型,研究"U"型井适合钻探的煤层类型对于提高其产能,实现中国煤层气产业化至关重要。为此,选取沁水、鄂尔多斯盆地等中、高煤阶盆地,根据其地质资料及煤层气生产资料,从煤阶、煤层厚度、煤割理与钻进方向关系、含水量、煤层倾角等方面阐述了"U"型井钻井适应性,认为低煤阶煤层因硬度、密度低,采用"U"型井钻探容易引起坍塌;"U"型井采用两井连通、地质导向、远距离穿针等新技术,而厚煤层在有效使用这些技术的同时,更容易实现在煤层中钻进;"U"型井具有水平井和直井两个井口,可以更有效排出高含水煤层中的承压水,同时也可利用煤层坡度,将直井设置在煤层下倾方向,利用重力排水采气;"U"型井中的水平井具有方向性,垂直于面割理方向钻进可以获得较大产能。以上研究成果表明:"U"型井可以有效开发割理发育、具一定倾角、高含水的中高煤阶厚储层。该研究成果为"U"型井高效开采煤层气指明了方向。     

可再生能源电厂并网对地区电网的影响

生物质能发电、风电、水电等可再生能源机组的并网将改变地区原有的电力系统的特性.文章从地区电网的动态稳定性、供电可靠性、调度运行、网供负荷预测、电能质量等方面就可再生能源电厂并网对地区电网的影响进行了分析,对如何消除不利影响,实现电网安全、稳定、经济地运行,提出了一些对策.     

凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响

以热力系统变工况为基础建立了凝汽器真空的变化对机组运行经济性影响的数学模型，研究了凝汽器存在缺陷对开式循环水系统优化结果的影响。对具有两台循环水泵的300MW凝汽机组计算表明，凝汽器存在缺陷导致其传热系数降低时，双泵运行比单泵运行更经济的临界负荷也随之降低。这一结论对指导循环水系统的经济运行具有一定的理论和实际意义。     

Influence of the Fe-doping on hydrogen behavior on the ZrCo surface

Ab initio calculations have been carried out to investigate the adsorption, dissociation, and diffusion of atomic and molecular hydrogen on the Fe-doped ZrCo (110) surface. It is found that the adsorption of H₂ on doped surface seems thermodynamically more stable with more negative adsorption energy than that on the pure surface, and the dissociation energy of H₂ on doped surface is much bigger therefore. However, compared with the pure system, there are fewer adsorption sites for spontaneous dissociation. After dissociation, the higher hydrogen adsorption strength sites would promote the H atom diffusion towards them where they can permeate into the bulk further. Furthermore, the ZrCo (110) surface possesses much higher hydrogen permeability and lower hydrogen diffusivity than its corresponding ZrCo bulk. Moreover, further comparison of the present results to analogous calculations for pure surface reveals that the Fe dopant facilitates the H₂ molecule dissociation. Unfortunately, this does not improve the hydrogen storage performance of ZrCo alloy due to the H atom diffusion on the surface and into bulk are prevented with higher reaction energetic barriers by doping Fe. Consequently, ZrCo (110) surface modified with Fe atoms should not be preferred as a result of its terrible hydrogen permeability. A clear and deep comprehending of the inhibiting effect of Fe dopant on the hydrogen storage of ZrCo materials from the perspective of the surface adsorption of hydrogen are obtained from the present results.     

叶顶间隙对离心式压气机效率的影响研究

针对涡轮增压器压气机的叶顶间隙进行数值模拟计算,探究其对压气机效率损失的影响。研究结果表明:在均匀叶顶间隙下,随着叶顶间隙的增大,压气机的效率随之降低;在恒定转速下,随着压气机稳定流量的增加,叶顶间隙变化引起的效率衰减量逐渐增加;在恒定流量下,随着压气机转速的增加,叶顶间隙的变化引起的效率损失逐渐减小;在变叶顶间隙下,叶轮出口叶顶间隙的减小可以使压气机效率得到明显的改善。     

质量含水率对土壤温度场影响的试验研究

搭建土壤换热实验台,研究非饱和土壤换热时土壤质量含水率对土壤温度场的影响。采用恒温水作为热源,分别在4种土壤质量含水率工况下进行试验,研究土壤温度变化情况,试验用土壤在非饱和工况下加热10 h后的热影响半径约为680 mm,质量含水率越低的土壤受到的热扰动越剧烈。     

Numerical investigation on the temperature effect on the transport of soil solute

In the present paper, a mathematical model called the TE‐Model has been built to describe the simultaneous transport of heat, water, gas, and solute in soil, in which the temperature effects on the transports of soil water and soil solute were taken in account. When the temperature effect was neglected, we call it the NTE‐Model. Taking NaCl as an example, numerical calculations under constant environmental factors have been carried out to investigate the temperature effect on the transport of soil solute, which showed that the concentrations of NaCl in deep soil layers rose rapidly at the initial stage and then the upward movements slowed down. However, there was a large hysteresis in the concentration variation of soil solute in the shallow layers. After the initial stage, the concentration of NaCl rose almost linearly with time. Furthermore, the concentrations calculated through the TE‐Model was larger than those calculated through the NTE‐Model. At the conclusion of the 5‐year calculating process, relative deviations in soil solute concentration at 10 different depths have been found to reach 61.5%, 59.6%, 54.7%, 49.2%, 44.5%, 40.9%, 37.5%, 34.1%, 29.8%, and 23.0%, respectively. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 35(8): 539–552, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20137