先进绝热压缩空气储能电站日前电力市场主从博弈竞标策略

先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA–CAES)是支撑电力系统削峰填谷、阻塞管理及可再生能源消纳的有效手段之一.在储能产业商业化初期,研究面向日前电力市场的竞标策略对实现AA–CAES电站的经济运行大有裨益.本文在计及压力动态的AA–CAES运行模型基础上,采用主从博弈研究了AA–CAES电站竞标策略.作为主从博弈Leader,AA–CAES电站运营商向日前电力市场上报竞标标的(储能功率、发电功率、储能电价及发电电价);作为主从博弈Follower,市场交易机构以最大化社会福利出清电力市场.为高效求解主从博弈竞标模型,采用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优性条件及布尔展开法将双层主从博弈竞标模型转化为单层混合整数线性规划.IEEE–24节点测试系统算例表明,AA–CAES电站可利用低谷电进行充电,在高峰时刻再以高价售出,实现套利运行.基于主从博弈的日前电力市场竞标策略,可支撑AA–CAES电站的经济运行.     

一类非线性系统的自适应观测器

研究一类非线性系统的观测器设计方法, 这类非线性系统满足 Lipschitz 条件且含有未知参数. 提出了全状态自适应观测器设计的新方法. 构造的观测器能保证状态估计误差及参数估计误差渐近收敛于零. 文中给出数值例验证了观测器的有效性.     

含大规模风电送端系统对直流系统的影响

随着大规模风电的开发与利用及交直流混联电网的形成,为了研究含大规模风电场的送端系统对直流系统的影响,针对大规模双馈风电场多端交直流外送系统,构建了交直流并联与非并联运行方式下网络拓扑结构;研究了3种情况即:风电场风速变化、风电场故障、换流母线故障时送端系统对直流系统的影响。基于PSCAD/EMTDC软件,搭建了仿真模型,并进行了仿真分析,得到了仿真实验数据和曲线;由仿真结果得到以下结论:风电场处于噪声风时,为保证系统频率稳定所需的火电容量最大;当交直流系统采用非并联运行方式时,风电场故障对直流系统的影响最小;3种运行方式下换流站交流母线故障对直流系统影响差异不大。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

东北500kV电网HAVC系统工程设计与实现

将混成自动电压控制(HAVC)理论应用于电力系统可以显著提高电网的电压控制水平,增强电网抗扰动能力,改善电压稳定性,合理分配无功和减少网络损耗.首先简要介绍了HAVC系统的理论及其在东北500 kV电网应用的必要性;然后,基于HAVC理论设计东北HAVC硬件体系结构,并根据绥中发电厂的实际情况设计了一套HAVC电厂调控屏.动态模拟仿真试验表明了HAVC硬件体系结构的正确性和HAVC电厂硬件装置的有效性.     

基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近(二)应用

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点.采用能量函数方法所应用的电力系统数学模型,基于半张量理论所给出的电力系统稳定域边界逼近算法,文中分别对单机无穷大系统及IEEE 3机9节点标准测试系统的稳定域边界进行逼近,并依据近似的稳定域边界估计了临界切除时间.通过对近似稳定域边界的可视化及与传统的等能量函数曲线稳定域边界的对比,充分显示近似稳定域边界提高了直接法分析电力系统暂态稳定的精度.进一步指出了应用半张量方法逼近电力系统稳定域边界仍需深入研究的问题.     

静态电压稳定域边界的切平面分析

提出了基于全参数空间的静态电压稳定域的2种切平面计算方法：特征向量法和隐函数求导法。2种方法均可考虑各种因素对于电压稳定域的影响。其中隐函数求导法还能够计算状态变量对于独立参数变量的偏导数。在此基础上,建立了从功率注入空间到线路传输功率空间的映射关系,可以解析求出割集功率空阎电压稳定域的超平面近似表达式,从而避免了现有数据拟合算法的局限性,提高了计算速度。此外,文中考虑电力系统运行限制对于电压稳定的影响,提出了实用电压稳定域的概念,并计算了相应的切平面。进一步在电压静态稳定域切平面分析的基础上,提出了3类电压稳定指标,有利于综合评估系统电压稳定水平。IEEE9和IEEE39节点系统的仿真分析表明,所提出的电压静态稳定域的切平面分析法可准确评估系统的电压稳定水平,为电力系统的安全运行提供了决策依据。     

基于哈密顿理论的发电机汽门鲁棒非线性控制器设计

提出了利用Hamiltonian能量函数理论设计非线性鲁棒控制器的方法,设计了发电机汽门的非线性鲁棒控制器,并且给出了估计干扰抑制增益的一个充分条件,所得控制器结构简单,易于工程实现。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制规律的有效性。     

基于超导储能的暂态稳定控制器设计

设计了用于提高电力系统的暂态稳定超导储能(SMES)装置的非线性鲁棒控制器,并从数字仿真和动模实验两方面进行了验证。为了简化动态性能分析和控制器设计,在实验样机的基础上,提出了新的基于电流型变流器的SMES的动态模型,并将其转化为标幺制模型。通过外部干扰的引入,得到了装设SMES的单机无穷大系统的动态模型,并采用精确线性化方法和线性H∞控制理论设计了SMES的非线性鲁棒控制器。为了验证该控制器的效果,对装设SMES单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验,并将其与常规PI控制器进行了比较。仿真和实验结果都证明了非线性鲁棒控制器具有良好性能。     

并联型有源滤波器H∞控制设计

在并联型有源滤波器的控制过程中,前馈控制能够快速跟踪负荷波动,但需要精确的模型和参数。为了消除前馈控制指令与理想控制指令之间误差对补偿效果的不利影响,首先建立了并联型有源滤波器的数学模型。在此基础上,将误差看作是对控制系统的外部干扰,然后基于H∞控制理论,设计了并联型有源滤波器的鲁棒控制器。对于给定的干扰抑制比,通过求解Riccati方程即可得到相应的反馈参数;在Riccati方程有正定解的前提下,干扰抑制比越小,闭环系统的干扰抑制能力越强。该控制器补偿效果良好,同时还可保证闭环系统的稳定性。仿真分析表明,在所提控制器的作用下,无论是在稳定负荷还是在负荷突变的条件下,有源滤波器都有较好的补偿效果。