新能源采用MGP并网的小干扰稳定分析

新能源以日益增高的比例接入电网将带来惯性和阻尼不足的问题,影响新能源电力系统的稳定运行。本文就该问题提出一种基于同步电机的解决思路,即电机对(motor-generator pair,MGP)系统。介绍了新能源采用MGP系统并网的结构和应用场景;建立了基于电机经典模型的小干扰状态方程,通过变换使该方程具有和传统发电机方程相似的形式,更加直观的考察了MGP的惯性和阻尼水平;在此基础上进一步推导了励磁电压恒定时的小干扰状态方程,解释了MGP的阻尼来源。最后,在三机九节点系统中采用模态分析法,对风电在不同渗透率下采用MGP系统并网前后的系统功角振荡模态进行对比分析。结果表明,MGP系统能够为高比例新能源电网提供充足的惯性、阻尼振荡和隔离风电对小干扰稳定的不利影响。     

基于哈密顿原理的新能源并网逆变器小信号等值建模方法

作为新能源并网的重要接口,逆变器在新能源场站中得到大量应用。然而,由于逆变器控制复杂,对大规模的并网逆变器群难以直接进行理论分析与仿真计算。为了便于分析多逆变器系统的动态特性与稳定机理,有必要在保留逆变器主导特性的前提下研究并网逆变器的等值建模方法。基于哈密顿作用量的同调等值方法可实现逆变器群的模型聚合,且具有明确的物理意义。利用哈密顿原理,推导出了基于逆变器传递函数的同调判据,并将判据简化为基于幅频响应的小信号等值判据。该判据具有较好的解析性和实用性,可为大规模逆变器系统的稳定性分析提供模型简化依据。最后,针对5台逆变器组成的并网系统,基于所提出的传递函数判据实现了分群等值,通过对比等值前后的模型响应特性,验证了所提方法的有效性。     

光伏经新能源同步机并网小干扰模型及次同步振荡抑制作用

针对光伏并网换流器弱阻尼引发的次同步振荡问题,提出了光伏采用新能源同步机(Motor-Generator Pair,MGP)来抑制振荡的新思路.阐述了MGP的结构和阻尼特性;通过研究光伏与MGP的电气连接关系推导了光伏经MGP并网的小干扰模型;通过特征值分析了换流器电压外环与电流内环控制参数对光伏直接并网和采用MGP并...     

新能源同步机低电压穿越的功角特性研究

光伏驱动新能源同步机(Motor-Generator Pair,MGP)并网改变了其与电网的能量交互节点,大幅提升了高/低电压穿越能力,但是也重新引入了同步电机的功角稳定问题.该文从光伏经MGP并网的系统结构和控制策略出发,从理论上分析了MGP低穿过程中双机功角的变化机理,并在原有的直流电压反馈控制策略基础上引入了转速...     

线性最优励磁控制器的设计与仿真

在线性控制理论的基础上设计同步发电机的最优励磁控制器,基于Matlab编程的时域仿真验证,表明:设计的系统有良好的动态响应速度和阻尼特性,具备良好的静态和暂态稳定性.通过对最优励磁控制系统暂态稳定性的分析,验证增大强励倍数对提高电力系统暂态稳定性起到的积极作用;对于单机无穷大系统短路点距线路首端越远,该线路的极限切除时间越大.     

基于阻抗角的交直流输电系统交互影响分析

采用短路比对交直流输电系统的交互影响分析只考虑了交流系统等值阻抗模值的大小,为了更准确地评估系统稳定程度,需要考虑阻抗角对系统稳定裕度的影响。以单馈入和两馈入直流系统为基础,研究阻抗角和耦合阻抗角对直流系统输送功率极限的影响,并且在CIGER标准模型的基础上,保持系统短路比不变,研究阻抗角对受端交流系统暂态过电压的影响。仿真分析结果表明,当受端交流系统等值阻抗角较小时有利于提高直流系统输送功率极限,增大稳定裕度和提高最大直流功率,同时也有利于改善系统故障后的暂态过电压。     

基于新能源品质量化的电力现货市场模式设计

针对传统市场机制不能充分体现新能源发电与常规机组之间及新能源之间发电特性区别这一缺陷，本文提出一种适应高比例新能源参与的现货市场交易模式。首先，将新能源发电属性分为电源属性和负荷属性，将新能源引起的实时市场与日前市场结算差额定义为系统平衡成本。通过分析新能源属性对系统平衡成本的影响机理，确定以准确性指数和相关性指数描述新能源属性，并利用改进叉熵法赋权形成新能源电力品质指数，将该指数及系统平衡成本联合形成品质价格以量化新能源的电力品质。其次，对美国PJM市场出清模式进行改进，将新能源机组附加电力品质价格与常规机组统一出清，建立同台竞争的市场交易环境，并提出激励相容的结算规则。最后，基于改进的IEEE 30节点系统算例分析验证了所提模型和计算方法的有效性。算例结果表明，考虑新能源品质价格后出清可以实现高品质新能源优先消纳，降低日前实时偏差调整电量，减少系统平衡成本，降低市场平均电价，同时常规机组在负荷高峰时段可获得额外收益，且新能源采取策略报价将会导致其亏损平均增加9%。研究结果表明：所提模式有利于新能源品质提升及市场公平竞争，为长期处于边际机组的固定成本回收问题提供解决方案，引导常规机组容量投资，为建设新型电力系统提供容量保障。     

面向新能源发电的直流电网组网外送拓扑结构及运行特性研究

建立4种面向新能源发电的直流电网组网外送的拓扑结构,通过连于受端弱交流系统,研究4种拓扑结构的暂态运行特性,基于PSCAD/EMTDC仿真软件,仿真分析故障状态下4种拓扑结构的运行特性。仿真结果表明,含VSC-HVDC的输电结构有效地改善了新能源发电组网外送输电系统的运行特性;含H-HVDC的拓扑结构结合了LCC-HVDC和VSC-HVDC的两者优势;含VSC-LCC HVDC拓扑结构在抑制暂态过电压、抵御换相失败、改善故障恢复特性等方面具有明显的优势;并指出随着全控型电力电子器件的快速发展,VSC制造成本的逐渐降低及其控制策略的逐步成熟,含VSC-LCC HVDC的拓扑结构将成为新能源发电的直流电网组网外送的可行方案。     

高压直流输电送端电网暂态过电压机理与抑制策略综述

高压直流输电系统的换相失败、直流闭锁、近区交流短路故障等会导致送端电网暂态过电压,制约输电能力、威胁系统安全稳定运行。为此,首先梳理换相失败、直流闭锁、近区交流故障3种典型故障下直流送端电网暂态过电压产生机理的异同,明确暂态过电压的主要影响因素;其次,总结现有暂态过电压的抑制策略及其优缺点;最后,针对现有研究尚存的不足,指出剖析不同新能源送出场景的暂态过电压机理、揭示暂态过电压多影响因素耦合规律、构建多时空尺度暂态过电压协同抑制体系等3个方面是未来高压直流输电送端电网暂态过电压研究的重点。     

一种基于故障电流特性的反孤岛保护技术

提出了一种基于故障电流特性的分布式发电系统孤岛检测技术,该方法通过人为制造分布式发电机出口端短路,进而产生一种能够有效反应系统阻抗变化的短路脉冲电流,通过对该电流的监测分析即可实时判定分布式电源是否处于孤岛状态。推导出了短路脉冲电流的理论表达式,通过仿真分析建立了判定孤岛状态的理论判据,并就信号间的干扰以及对系统电能质量的影响进行了分析,理论和仿真分析都验证了该孤岛检测技术的有效性。     

并联型有源电力滤波器的故障仿真及过流保护

针对并联型有源电力滤波器在电网运行中的安全保护要求,采用电力系统仿真软件EMTDC／PSCAD,建立了并联型有源电力滤波器在电力系统运行中的时域仿真模型,并对有源电力滤波器在系统发生各种短路故障情况下的动态运行特性进行了仿真研究,对系统短路故障情况下APF的暂态进行了机理分析．针对APF的过流故障提出了一种限流保护方案,当APF发生过流期间,通过切脉冲将APF电流限制在允许范围内,并使APF在其能力范围内继续起到补偿的作用,并通过仿真研究验证了该保护方案的有效性．     

小电流接地系统故障仿真分析与研究

针对小电流接地系统单相接地故障接地选线困难的问题,通过理论分析、仿真研究和大量10 kV模拟实验验证,深入研究了该型故障的特征,着重研究了电弧接地故障时暂态零序测量电流的特征,以及故障线路与非故障线路暂态零序测量电流之间的关系。为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量,基于ATP仿真系统软件,搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻和不同接地电弧电阻两个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。这些暂态特性可为研究基于单相接地故障暂态分析的接地选线方法提供理论依据。     

直流馈入的高比例新能源受端电网静态电压稳定分析

新能源高比例并网与网内交直流混联运行逐渐成为现代电力系统发展的关键特征和重要趋势,大容量非线性电力电子元件的不断投入使得系统表现出更复杂的稳定特性。为此,分析了直流馈入的高比例新能源受端电网静态电压稳定机理。首先对直流逆变站、新能源和负荷进行等效,建立直流馈入的高比例新能源受端电网简化模型,并通过节点消去对网络方程进行化简;然后基于判定静态电压稳定性的L指标推导新能源极限渗透率,作为受端电网静态电压稳定的临界判据,最后理论分析直流馈入、网络拓扑对新能源极限渗透率的影响。PSCAD仿真结果表明,直流馈入后新能源极限渗透率减小;同时,新能源极限渗透率与新能源、负荷之间电气距离呈负相关,与直流、负荷之间电气距离呈正相关。     

基于STATCOM的风电并网系统阻尼特性优化控制设计

针对当前风电场并网的暂态稳定性问题,在静止同步补偿器(STATCOM)的基本结构和数学模型的基础上,设计了一种含有灰狼优化算法(GWO)的功率振荡阻尼控制器,并利用GWO算法优化控制器参数来提高系统的暂态稳定性;最后,利用Matlab/Simulink对系统进行了建模仿真分析,对三相接地短路工况下运行的波形进行研究.结...     

基于置信度校验的新能源多厂站互补优化

针对新能源厂站发电的不确定性,以同时含有光伏电站和风力发电场的电力系统为研究对象,提出一种基于置信度校验的新能源多厂站互补优化方法。以降低备用需求、提高经济效益为目标建立新能源多厂站不确定性互补优化模型;使用粒子群优化算法结合内点法对优化模型进行求解,得到风电及光伏最优出力;为满足互补优化模型中的不确定性约束条件,对求得的最优出力进行置信度校验。采用所提互补优化方法在MATLAB环境下编程,对安庆地区电网2020年的新能源出力情况进行优化。结果表明:利用本文所提互补优化方法可对新能源出力进行优化,新能源出力最大提高159%,备用容量最大降低100%,经济效益提高69%,从而验证了所提互补优化方法的有效性。     

基于质量和商誉影响下的新能源汽车价格最优动态分析

本文提出了基于产品质量和商誉影响下的新能源汽车价格最优控制动态分析。首先,建立新能源汽车最优利润函数模型和需求函数模型,然后利用最优利润函数分析新能源汽车产品质量和商誉对价格最优动态的影响,得到新能源汽车产品质量-价格和商誉-价格的最优关系,最后通过数值分析验证最优关系的准确性。结论表明：在基于质量和商誉影响下的新能源汽车产品价格最优动态关系均为正效应,即新能源汽车价格动态最优随着产品质量和商誉的增加而增加。为新能源汽车基于质量和商誉影响下的价格最优动态分析提供了借鉴。     

关于新能源产业的研究述评

目前在我国,新能源产业发展也迅速成为学术界关注的热点之一。基于此,本文将近年来我国关于新能源产业的实证研究现状做一全面归纳,并主要从我国学者对新能源产业基于产业组织、产业政策和区域经济角度的相关研究等几个方面进行梳理,在此基础上,提出笔者的基本认识,以期能推动新能源产业发展的进一步研究。     

基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响

研究了基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响.通过对基于双馈感应电机的风电机组进行动态模拟以及对包含风电场的实际系统的仿真计算,研究了不同风电场接入容量和系统故障情况对系统暂态稳定的影响.结果表明,在系统故障期间基于双馈感应电机的风电机组可为系统返回正常运行状态做出积极贡献.     

对称双极柔性直流输电系统的运行特性研究

随着柔性直流输电系统输送容量的扩大和电网对其可靠性要求的不断提升,柔性直流输电系统逐渐由单极或伪双极结构发展到了双极甚至多极的运行结构。基于单极不对称VSC-HVDC系统搭建了双端双极对称对称VSC-HVDC系统,建立了系统数学模型,设计了系统运行控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对系统稳态运行特性和暂态运行特性进行了研究分析,并对正极直流线路断线故障实施了闭锁措施。结果表明:系统具有良好的启动特性和稳态运行特性,验证了系统模型的有效性;在故障条件下,由于控制器的调节控制作用,系统能保持较好的暂态运行特性,在正极直流闭锁情况下,负极依然能维持正常运行状态,验证了正负极的相互独立性。     

频率突变对孤岛微电网暂态建模及稳定性的影响分析

随着新能源渗透率的提高,电力系统逐步呈现出电力电子化特性。以并网逆变器为主导的孤岛微电网系统近年来受到越来越多的关注。一种类似于同步发电机的变流器摆动方程被建立,并广泛应用于孤岛微电网的暂态稳定性分析,但其忽略了由公共耦合点电压突变引起的锁相环频率突变。首先,推导了传统的孤岛微电网二阶数学模型,通过理论分析与数值计算发现现有模型存在一定的误差和时延,进一步发现误差是扰动瞬间产生的频率突变所致。通过计算频率突变量对既有的传统二阶数学模型进行修正,提高了暂态扰动下的数学模型精度。同时,分析了不同扰动对系统同步稳定性的影响规律。最后利用Matlab/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验对所提出的理论分析结果进行了验证。