考虑多阻尼状态与限幅环节的新能源电力系统一次调频备用整定

一次调频是电力系统抑制扰动后频率变化的重要手段,该文针对新能源电力系统一次调频备用整定问题开展研究。首先,分析新能源电源渗透率上升对系统频率响应模型阻尼比的影响,建立适用于多阻尼状态的系统频率响应模型。随后,考虑新能源电源调频动态响应的快速性与同步电源调速器限幅值的差异性,提出计及多机调速器限幅环节的系统频率响应改进模型。接着,将构建的系统频率响应改进模型等价转化到时域,建立各类电源一次调频备用与系统扰动后频率最低点的时域解析关系,并进一步提出其线性化表征方法。最后,面向扰动后频率稳定要求,在新能源电力系统经济调度问题中添加一次调频备用约束,建立新能源电力系统一次调频备用整定模型。IEEE 39节点算例仿真结果表明该文提出模型的正确性与有效性。     

考虑频率稳定的新能源高渗透率电力系统最小惯量与一次调频容量评估方法

随着新能源渗透率逐步提高,系统在大功率扰动下的频率稳定问题日益严峻,限制了系统新能源的消纳能力。为了合理规划新能源的接入容量,亟需对系统的最小惯量和一次调频容量进行评估。为此,针对大功率扰动下惯量响应与一次调频响应间的相互作用进行了研究。首先,以传统单机模型为基础,推导出了计及调频死区的频率响应过程表达式。然后,以扰动后的最低频率限值为动态频率稳定约束条件,建立了系统最小惯量与一次调频容量评估模型,估算了系统最小功频静态特性系数和最小惯性时间常数,计算并绘制了惯量响应和一次调频响应的功率曲线。最后,在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中搭建了IEEE 10机39节点模型,验证了所提最小惯量与一次调频容量评估方法的准确性和研究价值。     

考虑需求侧快速响应资源的数据驱动频率约束经济调度

随着可再生能源渗透率的逐步提高,电力系统惯性水平下降,系统频率安全稳定面临挑战,迫切需要配置需求侧快速响应资源参与系统频率调节服务。针对此问题,分析了变频空调、储能和电动汽车提供电力系统调频备用的可行性,建立考虑上述需求侧快速响应资源的频率安全约束联合经济调度模型,以进行源荷双侧调频备用的统一优化。然后,引入基于高维模型表达的数据驱动方法将调频备用与最大频率偏移量之间的高阶非线性、隐式关系转换为低阶、显式表达式,从而实现频率安全约束经济调度模型的简化和求解。最后,结合IEEE?30节点系统验证了所提调度模型和方法的有效性,以及所提的数据驱动频率安全约束可确保系统在不平衡功率下的异常频率在约束范围内,且需求侧快速响应资源对于提升系统频率韧性具有重要正向作用。     

考虑系统频率安全稳定约束的风储联合频率响应控制策略

为提升风-储联合运行系统的动态频率稳定性能,针对目前调频控制策略未充分发挥风电机组频率调节能力、无法适应负荷扰动过大情况以及转子转速恢复阶段存在频率二次跌落的问题,提出一种考虑系统频率安全稳定约束的风储联合频率响应控制策略。在惯量响应阶段结合转速约束和频率指标自适应调整虚拟惯量和下垂控制系数,在转子转速恢复阶段利用负指数函数动态调整转速恢复过程中功率参考值,避免频率的二次跌落。将风电机组与储能电池结合,引入频率稳定域概念,利用储能电池扩展频率稳定域边界,进一步提升风储联合系统的抗负荷扰动能力和频率稳定性。最后对风储联合调频策略进行仿真,结果表明在不同风速和不同负荷扰动下,所提控制策略能充分发挥风电机组频率响应控制能力的同时,避免了频率二次跌落,提升了电网频率安全稳定性。     

电热水器负荷参与一次调频下考虑机组最小调频容量约束的优化调度

大规模新能源发电机组并网替代了部分常规火电机组，致使当前确定的一次调频备用容量无法满足系统发生大扰动下的充分性要求。随着智能电网的发展，以电热水器为代表的需求侧响应资源是极佳的调频备用，利用补偿机制刺激其积极参与系统一次调频，并构造了计及系统惯性、调速器爬坡率、调频死区和电热水器负荷的一次调频动态响应模型，形成机组最小一次调频容量的约束条件。在考虑机组一次调频容量安全约束前提下，将一次调频辅助服务成本纳入系统运行成本中来，以运行成本最小构建目标函数并利用Matlab-Yalmip-Cplex进行优化求解。最后基于改进型的IEEE-30节点标准测试系统算例验证所提模型的有效性和安全性，也验证了电热水器负荷能在频率事故初期快速响应，有效降低频率偏差。     

计及灵活性聚合功率的源-荷分布式协调调度

为缓解大规模分布式能源接入主动配电网带来运行和备用的压力,有必要充分挖掘各灵活性资源以应对各种不确定性.文中提出一种计及灵活性聚合功率下的日前-日内两阶段分布式经济调度模型.首先,建立虚拟电池模型对主动配电网多种分布式灵活性资源集群聚合,基于闵可夫斯基和约束空间叠加法获取可调节聚合功率域,并以此为约束衔接日前-日内调度.其次,在日内实时滚动阶段提出计及灵活性聚合功率的输配电网分布式协调优化调度模型.更进一步,将一致性算法和调频控制结合,提出一种一致性调度控制策略对各个聚合等值集群进行灵活性聚合功率下经济调度模型的完全分布式求解.最后,算例验证了所提方法的有效性,调度部门在获取各分布式资源集群下主动配电网最优功率分配方案的同时,可以得到弹性备用功率区间和可调节功率域,帮助调度人员充分利用各种灵活性资源修正日前计划,有效应对各种不确定性因素.     

电力市场环境下考虑风电调度和调频极限的储能优化控制

风电功率间歇性不仅使风电场难以精确响应调度计划,还导致电网频率波动加剧.为提高风电可调度性和电网频率安全,该文以日前调度为例构建日前调度计划和电网调频极限的形成方法,在此基础上提出利用储能辅助风电场跟踪日前调度计划并参与调频的策略;然后在电力市场环境下以风储电站利润最大为目标建立风储运行模型,该模型考虑由所提策略形成的风储电站联合出力约束和频率安全约束,用来计算储能辅助风电场跟踪日前调度计划和参与调频的最优出力;最后基于实测数据对该策略进行仿真分析,结果表明所提策略可以提高风电场跟踪日前调度计划能力和电网频率安全性,同时还具有良好的经济效益.     

计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略

针对风电机组与储能系统频繁参与电力系统调频带来的机械疲劳及循环使用寿命的问题,提出一种计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略。首先,构建含风储调频死区的系统频率响应模型,明晰调频死区变化对电网频率的动态影响;其次,通过人工设置调频死区,确定风储系统调频动作时机及限制其调频深度,将受扰系统的频率响应阶段分为无响应区、风机响应区、风储过渡区和储能响应区,同时风机在考虑有效旋转动能的基础上参与调频,平抑电网频率波动;然后,通过设置风储过渡区可有效缓解风机退出调频带来的机械疲劳问题,储能装置在荷电状态约束的条件下参与调频,遏制电网频率突变;最后,利用大扰动激励法,在连续变动风速场景下验证了所提策略的有效性。     

计及风电一次调频和频率约束的风电占比极限值计算

随着风电在电力系统中占比不断增加和一次调频技术的大规模应用,准确计算风电占比极限值对于保证系统频率稳定运行和指导风电电源规划具有重要意义。提出了计及风电一次调频和频率约束下风电占比极限值解析计算方法。通过分析风电一次调频响应特性,指出风电实际提供一次调频功率增量小于期望功率增量。为准确计算风机一次调频功率增量,建立了风电一次调频传递函数模型,构建了计及风电一次调频的电力系统频率响应模型,采用解析法求解了频率约束下风电占比极限值。通过MATLAB/Simulink时域仿真平台验证了所提风电占比极限值解析计算方法的准确性。     

考虑风电机组超速减载与惯量控制的电力系统机组组合策略

随着风电渗透率的提高,电力系统将面临惯量支撑和频率响应能力不足的问题.风电机组通过虚拟惯量控制及超速减载控制可具有调频能力.文中在传统机组组合模型的基础上加入计及风电机组调频的频率动态约束.首先,推导风电机组不同减载量下的虚拟惯性时间常数大小.然后,对计及风电机组调频的多机系统建模,并推导扰动后频率最低值的表达式.接着,构建考虑动态频率约束的机组组合优化模型,并采用多元分段线性化技术解决频率约束高度非线性特征的问题.最后,以含风电并网的10机系统为例进行计算分析,结果验证了风电机组参与调频在机组组合决策中的可行性.所提模型与传统机组组合相比,在满足经济性的同时提高了系统稳定性.     

水火电力系统一次频率调节的协调控制方法

电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一,机组一次调频作用成为稳定电网频率的关键因素。本文从频率动态过程及发电机组一次调频机理出发,充分考虑负荷频率特性、频率一次调节备用容量特性、发电机调速器响应特性和不平衡功率分配问题,从而建立互联区域发电机组的一次调频数学模型,该模型可以用于分析不同类型发电机组在频率一次调节的电力系统频率动态变化过程和足够准确的评估发电机的机械功率对应值与负荷频率之间的关联关系。具有不同类型能源机组的电力系统利用连续时间系统的传递函数模型来研究负载扰动下频率响应动态过程及其各发电机组参数的特性。     

N-k重故障下计及频率安全约束的鲁棒优化机组组合

为了实现“碳中和、碳达峰”的目标，新能源发电在我国能源结构中将逐渐占据主体地位，大量新能源机组并网降低了电力系统的惯量水平和频率抗扰能力。为解决低惯量系统的调频能力，考虑风电机组的调频特性，建立含有惯性响应能力和一次调频能力的火电机组和风电机组的频率响应模型，推导频率最低点的表达式。在传统机组组合中考虑计及机组故障不确定性的频率安全约束，建立N-k重故障下计及频率安全约束的两阶段鲁棒优化模型，并采用Benders分解法进行求解。最后采用基于IEEERTS79的可靠性测试系统进行算例分析，验证文中模型的有效性。     

大扰动下考虑电化学储能的主动频率响应优化控制策略

新型电力系统在快速转型中面临严峻的频率稳定局面，隶属于安全稳定控制框架中的防失稳控制防线压力陡增。文中在构建“在线预算、实时匹配”的主动频率响应控制框架的基础上，计及紧急控制成本，提出一种安全与经济相协调的主动频率响应优化控制策略。依据不同调频资源的频率响应动态特征构建区域电网频率响应模型；从经济角度出发，以安全与经济协调为优化目标设计控制原则，构建基于模型预测控制的主动频率响应优化控制策略，通过调频资源动作深度的优化调控，实现频率安全的前提下紧急控制成本进一步降低。仿真分析表明，所提策略可优化协调不同禀赋的调频资源，实现主动频率响应控制的安全与经济协调。     

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风 铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。     

含大规模风电的高压直流送端系统多源协同调频策略

针对含大规模风电的高压直流送端系统异步联网情况下频率易越限问题,提出了一种基于预测模型的多源协同调频策略。分析风电渗透率及高压直流外送功率占比对频率调整的影响,对不同扰动下各种调频措施的协调配合进行探讨。在长时间尺度上考虑高压直流输电的区域控制偏差约束,优化设置风电机组和火电机组的旋转备用容量;在短时间尺度上考虑电力电子器件的快速可控性,动态调整风电机组及高压直流输电的协同调频参数,使系统频率运行在合理水平。将预测模型得到的频率偏差根据大小进行分区,对不同区域采用不同的调频策略,保证送端系统的旋转备用容量合理及频率动态响应指标合规。基于PSCAD/EMTDC平台搭建含风电高压直流送端系统模型,仿真结果验证了所提策略的有效性及准确性。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

考虑动态频率安全的风电参与负荷恢复优化调度

针对含大规模风电的电力系统在大停电后负荷恢复阶段的频率安全问题,考虑风电机组的虚拟惯量和一次调频响应过程,基于系统等值摇摆方程构建含风电电力系统动态频率响应模型,推导出初始频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)和最低点频率的解析表达式,并将其作为系统动态频率安全约束;在此基础上,以恢复负荷量最大和恢复时间最短为目标,提出考虑动态频率安全约束的系统多时段恢复优化调度模型,并给出非线性约束的线性化方法,以提高恢复决策的效率;以改进的IEEE-39节点系统进行算例验证,结果表明所提模型能够给出保证频率动态安全的风电、负荷的有序接入及常规机组出力方案,且恢复速度快。     

计及网络约束的源-荷协同频率控制策略

具有能量存储特性的负荷可以响应频率波动,为系统提供备用容量。为了充分利用负荷侧备用资源,提出了一种计及网络安全性约束的源-荷协同频率控制策略。对负荷实施分散式控制,根据频率测量信号调整设定参数,改变其功率需求。采集负荷的运行状态信息,采用ARMAX模型辨识负荷群聚合功率需求变化,输入到基于模型预测控制方法的二次调频控制器,获得各调频机组的控制信号。频率控制在满足发电和负荷功率总量平衡的基础上,需要计及网络约束,量化分析负荷控制对支路功率的影响,辨别出对系统安全性不利的负荷节点,避免其参与频率控制。对新英格兰10机39节点系统进行了仿真,结果验证了计及网络约束的源-荷协同频率控制策略的有效性。     

计及源-荷预测不确定性的微电网双级随机优化调度

风光储微电网接入高渗透率的可再生能源对其经济运行构成了巨大的挑战。针对这一问题,提出了计及源-荷预测不确定性的微电网双级调度策略。在日前调度阶段,以多场景下的期望运行成本最低为优化目标,构建了基于多场景技术的随机优化调度模型。利用场景分析法对日前风电、光伏和负荷预测进行场景分析;建立了多场景下含不确定变量的功率平衡方程,并将其松弛为不等式后作为一个随机事件使其以较高的概率满足机会约束;此外,用机会约束规划构建了旋转备用容量的可靠性约束模型,使微电网在一定的置信水平下满足系统的可靠运行。在日内调度阶段,提出了结合自适应小波包算法的日内滚动调度模型。利用自适应小波包算法动态提取每一控制周期内超短期预测数据与日前调度计划之间的功率偏差,并由蓄电池、超级电容器和主网供电共同平抑。     

背靠背直流互联系统主动频率响应控制策略

相较于交流同步互联电网,低快速频率响应能力的直流异步互联电网频率稳定形势更为严峻.基于主动频率响应控制思想及其框架,提出大功率缺失下的背靠背直流互联系统主动频率响应控制策略.建立了背靠背直流互联系统网络结构模型及背靠背换流站控制系统模型,计及扰动后背靠背直流互联系统及频率响应动态特性,提出了一种基于模型预测算法的主动频...