永磁直驱风机基于虚拟同步技术的高、低电压连续故障穿越策略

“双高”电力系统中,并网风机机端故障电压越发呈现高、低连续振荡的特点,这增加了机组穿越难度和脱网概率。该文基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术设计了一种直驱风机高、低电压连续故障穿越策略：有功控制通过改进VSG技术设计功率补偿项,对外增加系统频率支撑,对内减少母线电压波动;无功控制以行业标准为依据,通过向电网注入无功电流支撑电压恢复。其中,低穿时通过超速限功率、紧急变桨等变功率跟踪方法快速、精准平衡有功流动,高穿时通过动态调节直流母线电压增加网侧逆变器可控性,以此提高机组故障连续穿越能力。相较于传统电流源特性的双闭环控制,应用电压源特性的VSG技术有利于提升故障期间风机的电网支撑作用。设计的穿越策略可持续性更强,能承受长时间、多频次、大范围的连续故障电压冲击,提高了机组在恶劣工况下的并网生存能力。最后结合Matlab/Simulink仿真平台进行实验验证。     

考虑超调的虚拟同步发电机暂态功率振荡抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡和稳态偏差的问题。控制中增加暂态阻尼环节可以抑制振荡、避免稳态偏差,但存在较大超调问题。通过建立VSG在2种扰动下的有功闭环小信号模型,依据根轨迹分析振荡抑制效果,进一步结合零点分析超调,得到暂态阻尼策略下VSG超调的原因和特性,并提出2种基于有功暂态补偿的VSG功率振荡抑制策略：暂态前馈补偿和暂态反馈补偿。2种改进策略均可以提升系统的暂态阻尼,有效抑制VSG有功振荡,既不会增大稳态偏差,又能大大减小超调。通过MATLAB/Simulink仿真及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于数字孪生的虚拟仿真系统研究与应用

为解决全实物平台开发环境搭建困难、不便于测试与维护等问题,在研究PowerPC 处理器的实时嵌入式开发的基础上,采用数字孪生技术的设计思想,完成了一种拥有故障模拟与注入、协同仿真与模块化编程等功能的超实时虚拟仿真系统;提出了一种全数字仿真系统的设计与实现方法,基于数字孪生技术把硬件主板上的处理器以及外围设备虚拟化,集成到数字模型当中;各模型之间相互协同控制,实现CPU控制外部设备与动力学模型等设备之间的通信,以及数据收发、内存读写、串口输出等行为,最终实现与物理设备相同的功能;另外,采用了虚实结合的方法验证了运行结果的准确性,加快了软件执行效率,便于快速全面的系统开发与测试,从而更好地运用到各个领域当中。     

基于双 AWG 的新型 FBG 连续解调方法研究

为了实现基于阵列波导光栅(arrayed waveguide grating, AWG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin, FBG)的连续解调, 提出了一种使用两个 AWG 联合解调的方法。 在一个 AWG 相邻两通道光谱中间插入另一个 AWG 对应通道的光谱,组成最小 的光谱周期;每次测量均从三通道中选择光强度最强的两个通道,利用相对光强解调算法,根据其波长—功率关系对 FBG 中心 波长进行精确测量。 使用两个 100 GHz 的 AWG 搭建了实验平台,并对温度传感器的解调进行研究。 实验表明,在 0. 8 nm 的系 统最小动态范围周期内,实现了对 FBG 的连续精确解调,系统的解调线性度达 0. 999 1,波长精度达±4 pm。 对数据和实验结果 进行数学分析,可以将 C 波段范围分成多个波长周期,系统可以实现在 C 波段 40 nm 全周期范围内对单个 FBG 的连续解调。 该方法不但可以实现在 C 波段范围内基于 AWG 对 FBG 的连续解调,使得运用 FBG 可以连续感测外界物理量变化,提高了系 统的实用性。 而且,该方法能够准确解调出波长信息,为实现对 FBG 的连续精确解调提供了借鉴信息,有利于进一步扩大 FBG 的应用领域。     

考虑电能交互共享的虚拟电厂集群多时间尺度协调运行策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为整合“源-荷-储”多环节资源的新一代智能控制技术,能够打破地域限制,实现广域范围内的能源互联共享。为应对同一区域内不同VPP“源-荷”资源差异性,解决分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)波动性与用电行为不确定性造成的功率实时平衡问题,引入集群服务商对包含多类型VPP的集群进行合理管控,构建包含多异质DRE、可控机组、储能、电动汽车以及可控负荷的VPP集群系统架构。对VPP集群内部电能互济进行独立定价以激励VPP参与联合调度,针对随机变量可预测性和累积误差随决策时间推进逐步增加的特性,建立包含日前协调调度与日内滚动优化的两阶段联合优化模型,日前阶段侧重于多VPP集群参与外部市场交易和内部电能互济,日内阶段侧重于VPP功率平衡降低偏差,形成多VPP间电能共享交互的多时间尺度调度策略;最后,以整合不同分布式能源的多VPP集群系统为例进行仿真分析,结果表明,通过多VPP协调互动和多时间尺度滚动优化,有效改善VPP集群系统电能均衡问题,显著提升整体运行经济性。     

具有动态调节特性的光伏制氢双阵列直接耦合系统优化策略

氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列复杂模型,深入分析电解水装置自身工作特性,并利用最小二乘法对光伏最大功率曲线进行分段线性化处理。从光伏阵列以及电解槽阵列的I-U特性曲线匹配角度揭示直接耦合系统工作点的运行机理。仿真结果验证了所提策略的有效性,分析结果表明在保障高效率消纳光伏能量的同时,增加了系统的灵活性和产氢速率,对光伏电解水制氢技术的研究和氢能产业发展提供参考。     

支撑虚拟电厂互动的信息通信关键技术研究展望

包括分布式电源在内的需求侧资源(demandside resource,DSR)逐渐成为电力系统中不可或缺的重要组成部分,虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)可以有效整合各类DSRs,并充分发挥其在电力辅助服务中的巨大潜力。VPP的高效可靠运行和内部各主体间的灵活互动依赖于先进的信息通信基础设施,该文从VPP的基本概念、特性和国内外实践案例出发,对VPP基本通信架构和通信性能需求进行了分析,最后重点对支撑VPP灵活互动的几种信息通信关键技术进行探讨,并针对其在未来VPP中的应用思路和理念做出了思考,旨在为提升VPP灵活互动水平以最大限度发挥DSR资源的优势提供解决方案。     

基于可控负荷响应性能差异的虚拟电厂分类聚合方法及辅助服务市场投标策略研究

在辅助服务市场中,不同辅助服务产品对投标资源的时域响应性能有差异化需求。因此,虚拟电厂在对数目较多且响应性能差异明显的可控负荷进行聚合管理时,不仅需要考虑可控负荷的功率特性,也应考虑可控负荷的时域响应性能与不同辅助服务需求的契合度。首先,提出了一组反映可控负荷响应性能差异的指标——可控负荷调峰性能指标、可控负荷调频性能指标,并基于上述指标设计了两种分类方法,即指标排序位次分类法、指标权重分类法,将它们分别与NJW(Ng-Jordan-Weiss)谱聚类算法结合,实现了可控负荷的分类聚合。其次,以聚合所形成的虚拟机组作为最小单元,构建了考虑投标资源性能差异的辅助服务优化投标策略。最后,通过算例证明了指标排序位次分类法能够形成更好的投标策略,并验证了本文构建的考虑可控负荷响应性能差异的虚拟电厂优化投标策略的可行性和合理性。     

弱电网下无刷双馈风机稳定性分析及虚拟电感控制策略

无刷双馈电机(brushless doubly-fed induction generator,BDFIG)由于省去了电刷和滑环等结构,降低了故障率和维护成本,在海上风力发电领域有巨大的应用潜力。然而,无刷双馈风机系统与弱电网的交互作用和失稳机理尚未探明,给其实际应用和商业推广带来困难。为解决该问题,基于小信号建模方法,建立了计及电流环和锁相环影响的BDFIG系统输入导纳模型,探明了电网电压扰动在控制系统中的传递规律。特别是,分析了弱电网条件下,运行点(有功和无功电流)对系统稳定性的影响机理,并据此得出BDFIG系统电流指令的给定依据。同时,探明了虚拟电感参数对系统稳定性的影响机理,提出了一种虚拟电感控制的参数整定方法,以增强弱电网下系统的稳定性。最后,仿真算例验证了理论分析的正确性和虚拟电感控制策略的有效性。     

基于麻雀搜索算法的光伏阵列参数辨识

目前最为常用的光伏电池参数辨识方式是解析法与智能优化算法,麻雀搜索算法（SSA）是新提出来的智能优化算法,具备传统智能优化算法优势的同时,提高了运算速度,对传统算法易陷入局部最优的问题进行了优化。在对光伏系统智能化监测的需求下,提出了一种基于麻雀搜索算法的光伏阵列参数辨识方法辨识模型参数,然后对光伏阵列特性曲线进行拟合。通过实测数据对光伏电池的相关参数进行辨识,之后再对特性曲线进行拟合,结果表明采用该方法可以在保证计算速度的同时精确地对特性曲线进行拟合。