利用电网拓扑优化提高含风电系统的静态电压稳定性

为了降低风电并网对静态电压稳定性的影响,提出了采用网络拓扑优化(输电线路切换)的方法来提高含风电系统的静态电压稳定裕度。建立了以输电线路切换为控制措施的增强控制模型,该模型以最大化预测值确定的电力系统负荷裕度为目标函数,所有可能风电场出力场景对应的系统负荷裕度满足给定阈值要求,并且拓扑优化后的电力系统满足静态安全运行要求。针对大量风电出力场景引发的计算难题,提出了一种面向静态电压稳定问题的风电场景削减方法。为实现上述问题的快速求解以适应在线应用需求,提出了一种阶段式的有效切换线路识别方法。最后通过算例分析验证了所提出方法的有效性。结果表明,有效的输电线路切换能够提高含风电并网系统的静态电压稳定性。     

含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。     

一种处理风电场静态功率等值分散性的等效风速法

随着风电场规模不断的扩大,其输出功率的波动性对电网的安全经济运行带来的不利影响也越发明显。把握风电场输出功率波动特性是开展风电联网运行分析的迫切需求,直接关乎到分析结果的准确性、合理性。由于风电场输出功率取决于自然风速,各机组安装处所感受到风速存在时空差异性,直接导致了同一风电场内部不同位置的机组出力的差异,即输出功率的分散性。为描述风电场内各机组输出功率的分散性,本文提出一种处理风电场静态功率等值分散性问题的等效风速法。利用等效风速作为风电场等值模型的输入,解决了传统风电场静态等值模型无法解决风电场出力的分散性问题,提高了等值模型的精度,对准确评估风电场联网运行性能具有重要作用。有助于电网调度合理安排生产计划,减少系统备用容量,提高含大规模风电场电网运行安全性和经济性。     

信息物理系统架构下集群风电自适应控制方法

针对传统集群风电有功控制模式中安全裕度偏于保守的问题,基于信息物理系统架构提出了一种面向集群风电的运行断面自适应控制方法.基于风电场功率响应特性,提出了断面裕度动态计算的实现方法.根据断面裕度动态计算结果和风电场的发电状态,动态调整风电场运行方式,实现集群风电与运行断面间的自适应.基于某地区电网实际数据构造的算例表明,所提出的方法在降低断面越限时间33. 3%的同时,能减少弃风约21. 4%.该方法对提升运行断面传输利用率、降低运行断面越限时间具有促进作用.     

基于状态拓扑模型的电网安全稳定研究及展望

为应对跨区互联和智能化对电网安全稳定提出的挑战,急需构建融合电网状态和拓扑的直观分析模型。电网数学模型虽隐含了拓扑信息,但对各状态量耦合关系的表达缺乏简明的物理直观性;电网拓扑虽直观,但无法表征状态量之间的物理关系。为此,该文通过功角状态和拓扑映射,得到了电网的映射简明物理模型--映射弹性网;通过力学分析,得到电网功角安全性的定量分析方法和指标,并应用于电网结构安全性分析和安全经济综合优化中。展望未来,该模型及其改进模型,在大电网演化特征及安全性分析、可视化运行、在线稳控防线识别和区间功率振荡机理分析等方面,都将发挥实际作用。     

计及尾流效应的风电场机网相互作用分析

由于大型风电场占地面积较大,风电机组数量众多,风电机组问尾流效应和风速时滞将对风电场产生一定的影响。采用Weibull分布函数,建立随机风速模型和风电机组模型,构建含风速场模型的风电场小干扰稳定模型。仿真分析复杂风速场下的风电场运行情况、对线型分布和交叉分布的三风机系统,得到了不同分布方式下系统的特征根变化轨迹,发现尾流效应和时滞效应对风电场机网小信号稳定的影响较小,通过合理的风机分布可以增加风电场的稳定裕度。     

一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施

大规模风机连锁脱网不仅制约了电网对风电的接纳能力,而且严重威胁电网的安全稳定运行。归纳整理风电机组连锁脱网事故发展的4个阶段,指出风电连锁脱网中的主导影响因素,提出一种抑制风电连锁脱网事故的无功电压两级控制策略,分别从风电场层面和电网层面协调风电系统中电压无功可控装置,保证系统电压的安全稳定运行。最后,以实际电网为原型的等效风电系统为例,仿真重演风电连锁脱网4阶段,证明所提出的电压无功控制策略可以有效地抑制风电系统连锁脱网事故的发生。     

直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。     

计及用户满意度的蓄热式电采暖与风电互动运行优化策略

随着“双碳”战略目标的提出,要求进一步推进以风、光为主体的清洁能源大规模接入电网。为提升电网风电消纳能力,减少弃风现象,提出计及用户满意度的蓄热式电采暖与风电互动优化运行模型。首先,分析蓄热式电采暖设备参与风电消纳的运行机理;然后,在综合考虑风电消纳、经济性以及用户满意度等方面的优化需求后,建立蓄热式电采暖与风电联合运行的多目标优化模型,并采用一种基于灰色关联分析与改进混沌粒子群算法的电网优化运行模型求解方法;最后,基于某电网数据仿真,提出满足系统优化运行需求的方案。算例结果表明：模型可有效地增加风电消纳能力,减少设备运行成本,满足用户对温度的舒适体验,为未来的蓄热式电采暖以及风电的投资提供决策支持。     

海上风电与海蓄联合运行多时间尺度优化调度方法

针对沿海地区海上风电入网给电力系统安全稳定运行带来的挑战,提出一种海上风电与可变速海水抽水蓄能电站联合运行系统多时间尺度优化调度方法.首先,基于海上风电特性的研究建立了弹性电价优化模型.其次,日前阶段以运行成本最小为目标、以运行安全为约束,协调优化海蓄机组的出力;实时阶段基于海上风电超短期预测修正海蓄出力,减小联络线功...     

宁夏电网负荷模型对稳定性的影响分析

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素.对宁夏电力系统负荷特性进行研究后得到的综合负荷模型与传统负荷模型有一定区别.利用电力系统综合稳定分析程序和基于负荷特性研究获得的负荷模型分析宁夏-甘肃断面部分线路的极限切除时间及各地区不同负荷水平下的暂态电压稳定问题;并与基于传统负荷模型的宁夏电网暂态功角和暂态电压稳定计算结果进行比较,分析不同的负荷模型对电网稳定计算的影响.最后采用新负荷模型研究宁夏电网存在的静态电压稳定问题.结果表明,辨识得到的负荷模型更接近实际电网的负荷特性,可以较好反映出宁夏电网的暂态电压稳定问题.     

考虑风电接入不确定性风险下的电网安全经济协调规划

文章围绕电网规划的经济性和安全性,通过将安全风险转化为概率可用传输能力指标,并加入到目标函数中,建立一种考虑风电接入风险的电网安全经济规划模型,同时在模型约束条件中考虑N-1安全约束,从而实现电网综合效益的最大化.最后,通过运用改进小生境遗传算法实现求解,寻求风电接入电网不同模式下的最优规划方案,通过实际算例验证了规划模型及算法的适用性.     

电力市场中基于改进模式法的电压校正控制

母线电压越限是电网运行中最常见的紧急状态之一。传统的电压校正控制方法在选择目标函数时忽视了电力市场大环境 ,没有考虑负荷等级、数量的区别 ,对不同的用户提供同样的安全供电等级 ,有失公允 ;并且其算法也有所欠缺 ,校正效果不够理想。本文引入了综合电压安全裕度的概念 ,以电网综合电压安全裕度最大为目标函数 ,计及了负荷等级、负荷量和参与调整设备数量的因素。并且采用改进的模式法来求解控制量 ,减少了迭代求解次数和计算误差 ,增强了控制效果。同时探讨了计算中存在的问题和可能的解决方法。仿真试验表明 :本方法是合理的和可行的 ,具有一定的实用意义。     

电力系统小干扰稳定最短路径法研究

目的 电网负荷的随机变化会影响系统的小干扰稳定性。不同负荷功率增长方向下的小干扰稳定功率裕度也不同,因此需要确定最危险功率增长方向及其对应的最小功率裕度。方法 基于几何建模分析的最短路径法已成功应用于电力系统静态电压稳定分析中,方便求解最小稳定裕度,但最短路径法尚未用于电力系统的功角小干扰稳定分析。按照预定阻尼比阈值形成小干扰稳定的动态性能边界,分析非零临界特征值下的边界条件;通过虚拟观测向量,推导出适合于小干扰稳定分析的最危险功率增长方向解析表达;形成小干扰稳定最短路径法计算模型,并通过交替迭代方便求解最小稳定裕度。结果 将最短路径法引入小干扰稳定分析,在IEEE 68节点算例系统上,分析所述算法的收敛特性,得到标准化后的最危险功率增长方向,该方向提供了每个节点的功率变化参与度,参与程度高的节点在该功率增长方向上起主要作用,因此在进行系统运行方案安排时,需要着重关注这些节点的功率变化情况。将试算结果与随机生成的30组功率增长方向下的稳定裕度进行对比,结果验证了该算法的有效性。结论 本文按照预定阻尼比阈值形成小干扰稳定的动态性能边界,推导出最危险功率增长方向的解析表达,形成了小干扰稳定...     

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。     

提高有功承载能力和输电经济性的电网靶向规划方法

电网规划方案由若干的扩容预案,经校验和比较后优选得到。在电网规模不断扩大、负荷和运行方式不断增加的情况下,安全经济的预案难以根据经验得到。前期研究发现,映射弹性势能可作为电网有功承载能力(功角安全性)的定量指标,且该指标与输电经济性同趋。在此基础上提出靶向规划方法:提高网架变化后的定量安全性分析效率,构建适应快速分析的靶标函数;通过靶标函数分析得到扩容线路的关键性排序,生成优化的扩容预案。对IEEE 39节点电网仿真分析表明,该方法能提高预案生成效率,有效提升电网的整体功角安全性和输电经济性,能适用于大电网的扩容规划。     

考虑稳态频率约束的含大规模风电电力系统机组组合研究

风电的大规模接入给电力系统运行带来了新的挑战。随着风功率的渗透率逐渐增加,由风功率预测误差带来的不平衡功率将导致频率波动量的增加。含风电电力系统的机组组合问题往往没有考虑系统的安全约束,尤其是频率安全约束,而频率安全约束将直接影响发电计划的可行性。搭建考虑稳态频率约束的含大规模风电机组组合优化模型,并采用CPLEX优化软件来进行求解,从而得到系统常规机组发电成本最小。最后,以小规模电网算例对所提方法进行测试,将测试结果与传统的考虑频率约束的机组组合方案进行比较,验证了该方法的有效性与优越性。     

电力系统无功优化模型的研究综述

总结了考虑系统网损最小、无功补偿设备容量最小、电压偏差最小、静态电压稳定裕度最大以及多目标加权等几种常用的经典电力系统无功优化数学模型,结合近年来关于智能电网关键技术的研究成果,分别对交直流混合输电系统、计及无功电价的电力市场、考虑负荷的变化影响及包含风电、光伏发电的分布式电源介入等智能电网背景下的无功优化模型进行综述,指出了各相关领域无功优化模型研究中存在的问题,并给出了解决方案.并就上述各研究领域中无功优化的代表性模型进行具体阐述,其中包括各种情况下无功优化的关键因素、目标函数及约束条件,并对其模型进行了评价.     

电力市场中基于改进模式法的电压校正控制

母线电压越限是电网运行中最常见的紧急状态之一。传统的电压校正控制方法在选择目标函数时忽视了电力市场大环境。没有考虑负荷等级、数量的区别，对不同的用户提供同样的安全供电等级，有失公允；并且其算法也有所欠缺，校正效果不够理想。本引入了综合电压安全裕度的概念，以电网综合电压安全裕度最大为目标函数，计及了负荷等级、负荷量和参与调整设备数量的因素。并且采用改进的模式法来求解控制量，减少了迭代求解次数和计算误差。增强了控制效果。同时探讨了计算中存在的问题和可能的解决方法。仿真试验表明：本方法是合理的和可行的，具有一定的实用意义。     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。