计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况。采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比。算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况。该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况.采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比.算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况.该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算.     

基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算

分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源(distributed generator,DG)装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。     

无平衡节点孤岛运行微电网的连续潮流计算

连续潮流(continuous power flow,CPF)是电力系统电压稳定分析的有效工具,也是解决常规潮流中病态潮流问题的方法之一。针对无平衡节点孤岛运行微电网系统的无平衡节点、且有下垂控制分布式电源装置的特性,提出一种无平衡节点孤岛运行微电网CPF计算方法。采用不要求雅可比矩阵非奇异,且具有全局收敛性的LM-TR方法求解初始点。预测环节采用结合局部参数化方法的切线法。校正环节提出新型的超球面参数化方法,并采用结合传统牛顿法和带Armijo型线性搜索牛顿法的组合牛顿法进行校正,以保证CPF校正计算成功,及实现整个CPF过程中在较高计算精度下一直采用较大定步长预测。对改造后的37节点和17节点无平衡节点孤岛运行微电网系统采用所提方法进行CPF计算,验证了其正确性和有效性。     

计及DG出力相关性的孤岛微电网蒙特卡洛法概率潮流

孤岛微电网缺乏主网的支撑,分布式电源(distributed generator,DG)出力的随机性以及负荷的波动性都将对系统频率及电压造成影响。为准确分析孤岛模式下微电网的运行状态,提出一种计及DG出力相关性的孤岛微电网概率潮流计算方法。首先简化孤岛微电网节点分类,将潮流方程表达成统一形式;其次,在考虑DG出力的相关性下运用蒙特卡洛法进行抽样计算,从而获得概率潮流结果;最终以Benchmark 0.4 kV低压微电网系统作为算例,验证了文中方法的有效性。     

基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估

电力系统中各种不确定性因素为安全风险评估工作带来困难,随机潮流计算可以计及这些不确定性因素。提出一种基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估方法,通过考虑风电时序特性的短期风电功率预测方法构造风电出力多场景;在快速解耦潮流模型的基础上,考虑电力系统功频静态特性,采用以半不变量为基础的改进Von Mises方法获得各状态变量的概率分布函数。除节点电压和支路功率外,可以得到系统频率的概率分布等统计信息,通过各状态变量越限概率和产生后果的严重程度等风险指标全面评估系统风险。IEEE 39节点系统的测试结果表明该方法的计算快速有效,具有在线应用前景。     

计及电压/频率静特性的孤岛微电网电压稳定性与薄弱节点分析

提出了一种计及电压/频率静特性的孤岛运行微电网的静态电压稳定性分析方法。针对含下垂控制的分布式电源(distributed generation,DG)的微电网的特点,计及负荷的静态电压特性和频率特性,建立了含下垂控制DG的微电网的潮流模型,以节点电压和系统频率为变量,在采用牛顿拉夫逊法求解潮流方程组的基础上,对其雅可比矩阵进行奇异值分解,得到表征系统运行点离电压崩溃点距离的最小奇异值指标,并通过对右奇异向量的元素按绝对值大小进行排序,可得到全网的薄弱节点和薄弱区域。通过算例进一步分析得出下垂控制DG的下垂系数、空载电压初值、薄弱节点的光伏注入功率及风机注入功率等因素对系统静态电压稳定性指标以及系统内部电压薄弱节点和薄弱区域的影响。     

基于时变通用生成函数的孤岛运行模式下微电网可靠性评估

并网型微电网进入孤岛运行模式后,其未来短期运行的供电可靠性具有时变性。为此,提出基于时变通用生成函数(TVUGF)的可靠性评估方法。采用马尔可夫—TVUGF模型求取预测风速状态概率及微电网系统时变状态概率,得到分布式电源出力TVUGF模型;考虑微电网计划解列和孤岛切负荷策略,对每个系统状态进行分类故障影响分析,建立微电网可靠性TVUGF模型,进而得出微电网负荷点和系统可靠性指标。考虑到TVUGF运算中需计算的状态数较多,提出TVUGF运算的合并同类项和状态重新划分法,以减少计算量,提高计算速度。采用所述方法对典型低压微电网系统进行可靠性评估,评估结果及分析验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑随机特性的微电网电源优化配置

对孤岛运行微电网进行合理地电源配置是保证其可靠经济运行的关键问题之一.以电源类型、接入位置与容量为待求变量,综合经济成本最低为目标函数,微电网节点电压为主要约束条件,建立了数学模型,并采用粒子群算法求解.考虑到常见微电网电源如风能、太阳能的随机特性,根据不同类型电源出力概率模型,采用蒙特卡洛法模拟电源的出力,并结合确定性潮流算法,建立了随机潮流计算方法.使用该随机潮流计算方法得到不同电源配置方案孤岛微电网的节点电压越限率,以此评价配置方案的可靠性.算例表明,使用该方法对孤岛微电网的电源进行配置,可以在控制投资成本的同时,有效地将节点电压越限率控制在较低水平,满足了经济性和可靠性的要求.     

计及时序特性的孤岛微电网运行模拟方法

当需要对孤岛微电网进行规划设计、可靠性评估或者优化调度时,通常需要对孤岛微电网在一定时间内的运行状态进行连续模拟,以掌握孤岛微电网的实际运行特性。本文提出一种计及时序特性的孤岛微电网运行模拟方法,首先建立计及下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算模型,其次充分考虑储能充放电、切负荷以及弃发电策略,提出计及时序特性的孤岛微电网运行模拟流程,最终以Benchmark 0.4k V低电压微电网以及实际数据进行算例分析,验证本文方法的有效性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析

随着可再生能源的渗透率和电动汽车的接入比例不断提高,微电网运行的不确定性因素显著增加,准确评估不确定性因素对微电网状态的影响,有利于提高系统的安全稳定运行水平。计及孤岛微电网中的源荷不确定性,构建了孤岛微电网的概率潮流模型,引入了全局灵敏度分析指标,提出了基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析方法,用于准确、快速地辨识影响系统运行状态的关键输入随机变量。通过对含分布式电源的40节点孤岛微电网系统进行仿真,验证了所提方法的准确性和高效性,分析了源荷不确定性对微电网潮流的影响,获得了输入随机变量的重要性排序结果。     

电网自适应解列方案中孤岛静态工作点校验方法

解列控制是电力系统第三道防线的重要手段。本文遵循自适应解列中的"搜索+检验"决策思路,针对待检验孤岛灵活多变,孤岛运行工况变化大,潮流计算初值难以给定的困难,基于LM算法设计了一种解列后孤岛静态工作点验证新方法,提高了验证方法的快速性和准确性。本文从满足同步约束和功率平衡约束的已知解列断面出发,首先探究如何快速地形成孤岛潮流模型,然后引入自适应LM算法进行孤岛潮流计算,判断解列后的孤岛是否存在静态工作点;并针对不存在静态工作点的孤岛,提出了相应的孤岛潮流调整辅助信息。最后,采用实际算例介绍了本文方法的基本过程,验证了方法的可行性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网概率潮流计算

考虑到可再生能源的不确定性对微电网运行的影响,传统确定性潮流计算难以全面描述系统运行状态与潮流分布情况。在计及微电网源荷随机性与相关性的情况下,文中建立了孤岛交流微电网的概率潮流模型。进一步,提出了一种稀疏多项式混沌展开方法用于快速准确得到孤岛微电网的输出响应,在含有高维输入随机变量时,有效提高了孤岛微电网的概率潮流计算效率。采用接入多台分布式电源的33节点孤岛微电网系统进行仿真,通过与传统方法的对比,验证了所提方法的高效性和准确性。     

考虑电网静态安全风险的随机潮流计算

随机潮流能够比较全面地反映系统运行状态,对电网安全性风险评估起到重要作用。现有的随机潮流计算方法中,结合半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法可快速且准确地计算节点电压和支路潮流的概率密度函数(probability distribution function,PDF)以及累积分布函数(cumulative distribution function,CDF)。以受时域和地域不均匀分布影响的系统当前运行状态为基础构造预想事故集,将全概率理论与半不变量法随机潮流相结合,提出一种考虑电网静态安全风险的随机潮流算法。对IEEE RTS 96节点实验系统的计算表明,该算法可快速、准确地评估系统当前运行状态的静态安全风险,具有实际应用价值。     

基于系统短期时序状态转移抽样法的孤岛运行微电网可靠性评估

孤岛运行微电网完全利用自身的分布式电源(DG)和储能装置满足微电网内负荷的供电需求,因此有必要对其进行充裕度可靠性评估。本文针对孤岛运行微电网未来短期可靠性具有时变性,及可靠性评估解析法难以获得故障持续时间信息的问题,提出一种孤岛运行微电网短期可靠性评估的模拟法。首先,提出系统短期时序状态转移抽样法,以获得微电网时序系统状态;再建立考虑控制策略的DG装置出力模型,并计及故障解列、孤岛系统切负荷及静态安全约束的影响进行孤岛运行微电网短期可靠性评估,得到包括负荷点平均停电时间在内的短期可靠性指标值。算例系统的短期可靠性评估结果及分析验证了所提方法的正确性和有效性,具有一定的工程应用价值。     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估

针对主从控制孤岛运行微电网短期可靠性的时变性和通信系统冗余的动态特性,提出一种基于时变动态故障树的短期可靠性评估方法。首先,定义时变动态故障树,给出动态子树和静态子树的求解过程。再以负荷点供电中断为顶事件,将顶事件划分为直接事件和间接事件,并进行概率计算。在此基础上,计算主从控制孤岛运行微电网的负荷点切负荷概率和系统停电期望值,给出可靠性评估流程。算例分析验证了所提方法的正确性及有效性,评估结果可为主从控制孤岛运行微电网的调度及运行提供一定的依据。     

主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估EI北大核心CSCD

针对主从控制孤岛运行微电网短期可靠性的时变性和通信系统冗余的动态特性,提出一种基于时变动态故障树的短期可靠性评估方法。首先,定义时变动态故障树,给出动态子树和静态子树的求解过程。再以负荷点供电中断为顶事件,将顶事件划分为直接事件和间接事件,并进行概率计算。在此基础上,计算主从控制孤岛运行微电网的负荷点切负荷概率和系统停电期望值,给出可靠性评估流程。算例分析验证了所提方法的正确性及有效性,评估结果可为主从控制孤岛运行微电网的调度及运行提供一定的依据。     

基于时序模拟的孤岛微电网频率及电压质量评估

孤岛微电网在为偏远地区供电、提高用户可靠性等方面提供了有效的解决途径。针对孤岛微电网缺乏主网电源支撑、频率及电压波动大的问题,提出一种基于时序模拟的频率及电压质量评估方法。利用各类DG的出力曲线以及负荷曲线,根据采样点逐点进行孤岛微电网潮流计算,获取系统频率、电压的变化曲线及概率分布情况;利用频率及电压偏差指标评估孤岛微电网的频率及电压质量。以Benchmark 0.4 k V低压微电网作为算例系统,验证了所提方法的有效性。