区块链技术在多元融合高弹性电网中的应用初探

多元融合高弹性电网通过构建源网荷储全向交互机制,显著提升了电网的互动与自愈能力。区块链技术采用去中心化理念和分布式记账模式,保障数据可信,打破信任壁垒,为电网多端友好互动提供了核心技术支撑。基于现有理论研究与工程实践,区块链的技术特征与高弹性电网的形态架构具有较强的理念契合性和技术互补性,区块链有潜力成为多元融合高弹性电网的重要赋能技术。面向多元融合高弹性电网的建设目标,刻画了区块链技术与高弹性电网深度融合的应用场景,梳理了建设高弹性电网过程中的关键痛点,阐明了区块链之于高弹性电网的技术赋能要素及匹配关系。面向高弹性电网的建设需求,提出了区块链系统的设计原则、评价指标以及设计流程,并以需求响应为例进行系统设计与性能测试,为区块链技术在高弹性电网中的应用提供理论支撑。     

有源型电能质量治理设备电网适应性评估方法

工程实践表明复杂电网环境对有源型电能质量治理设备性能的影响不可忽略。对此,提出了有源型电能质量治理设备电网适应性的概念及其评估方法。首先将电网适应性与稳定性、鲁棒性的概念进行对比,得出电网适应性的具体内涵。其次构建了电网适应性评价体系,该体系针对电压偏差、频率偏差、三相不平衡、电压谐波4种典型场景,围绕设备损耗、谐波发射水平、补偿性能、响应时间4个评价指标,基于决策试验和评价（DEMATEL）模型建立的模糊综合评价方法开展评价。最后,以某LCL型有源电力滤波器为例进行性能评估与分析,结果证明了所提方法的有效性。     

两级电力市场环境下考虑条件风险价值的新能源场站最优售电模型EI北大核心CSCD

为充分发挥能源资源优化配置作用,我国正逐步建成“统一市场、两级运作”的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,新能源场站参与省间电力现货交易的计划电力缺乏指导性是目前亟须研究的问题。对省间-省内两级电力市场的现行机制进行了深入研究,探讨了其运作框架。考虑省间电力现货交易与辅助服务市场的多时间、多空间耦合特性,构建了两级电力市场下新能源场站的售电决策双层优化模型,并基于条件风险价值法对下层模型进行转化,实现对新能源场站出力不确定性的控制。依托东北某省工程实际数据进行了算例分析,结果表明该模型能够在两级电力市场环境下提高新能源场站的市场收益。     

考虑碳交易收益和网损成本的发电权交易优化模型EI北大核心CSCD

随着“双碳”目标的提出,亟需完成电源结构调整和降耗减排的任务。提出一种考虑碳交易收益和网损成本的含新能源系统发电权交易优化模型,以推动各类发电厂商积极参与发电权交易。采用发电权日内多边协商交易模式,在降低交易偏差的同时提升交易效率并扩大规模;融合碳交易机制,构建风火、光火和火火多种发电权交易结构,充分挖掘各机组的减排潜力;基于功率分量理论计算交易前、后网损成本的变化,为网损费用的控制和结算问题的解决提供参考;以多边协商交易后综合收益最优为目标函数,考虑出力特性、系统安全等约束条件,建立日内发电权交易电量优化模型。改进的IEEE39节点系统仿真结果验证了所提模型的有效性。     

含混合多端直流的电力系统静态电压稳定域构建

针对含混合多端直流输电(Hybrid-MTDC)的交直流系统静态电压稳定域(SVSR)构建难题,提出一种含Hybrid-MTDC的交直流系统静态电压稳定域边界(SVSRB)快速搜索的预测-校正方法。计及多类型换流站的控制策略切换特性和站间控制策略协同,构建含Hybrid-MTDC的交直流系统连续潮流模型,搜索SVSRB上的首个临界点。借助获取的首个临界点信息,根据SVSRB拓扑特性,通过所提预测-校正模型实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSRB上相邻临界点的快速、准确获取,进而构建出含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR。通过含Hybrid-MTDC的IEEE 5节点和IEEE 118节点测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明所提方法可实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR高效、准确构建。     

计及老化线路电流承载能力退化特性的电力系统连锁故障分析

长期老化效应导致输电线路的电流承载能力退化以及老化失效风险增大,会使连锁故障风险进一步恶化。研究了输电线路老化对电力系统连锁故障的影响。首先,基于热平衡理论建立了输电线路老化相依的电流承载能力计算模型,阐述了电流承载能力与输电线路运行年龄的数值对应关系。在此基础上,综合考虑实时潮流和输电线路的老化效应,建立了包含实时潮流、运行年限、停运概率的三维映射关系,改良了输电线路动态停运概率模型。然后,通过引入概率阈值参数,建立一种改进的基于停运概率模型的连锁故障路径搜索准则,以连锁故障演化过程中的最大概率耦合事件为导向,在过滤低概率连锁故障路径的同时筛选代表性故障路径。最后,在改进的IEEE 39节点系统上进行了实例研究。算例结果证明,考虑线路老化效应后,由单线路意外事件触发的连锁故障事件增多,概率增大,其对应路径阶数增大,系统连锁故障风险明显升高,表明输电线路老化效应与连锁故障后果之间存在显著相关性。     

提升海上风电经柔直联网系统频率稳定性的协调控制策略

针对大规模海上风电经柔直联网引起的受端电网惯量降低、频率调节能力下降等问题,提出了海上风电与柔直主动支撑系统频率的协调控制策略。在惯量支撑方面,利用直流电容能量主动支撑系统惯量,并通过直流电压建立风机转速与频率的耦合关系,提出了基于差异化转子动能调节的风电场惯量支撑协调控制策略,以提升受端电网惯量水平。在频率偏差调节方面,根据本地直流电压偏差量,提出了基于风机变速控制与桨距角控制的风电场一次调频策略,并设计了基于附加桨距角控制的风电场二次调频策略,以提高系统的频率稳定性。最后,设计了多时间尺度频率支撑控制策略的协调配合流程,并基于RT-LAB OP5600实时数字仿真平台验证了所提策略可有效提升系统的频率支撑能力。     

基于时变因素的光伏发电系统可靠性评估

随着光伏发电的大规模发展,光伏电站的可靠性水平愈加受到重视。提出一种基于时变因素的光伏发电可靠性评估方法,通过分析光伏发电系统运行机理、元件失效模式及其对输出功率的影响,建立系统输出功率的概率模型,形成光伏系统可靠性评价指标,并构造光伏发电系统六状态空间模型。基于序贯蒙特卡洛方法,综合考虑气候条件、元件老化和光照强度,对某50 MW光伏电站运行可靠性进行评估。仿真结果表明,该模型及指标可有效反映系统的实际运行情况、出力水平和故障情况,为光伏电站运维提供支撑。     

分布式储能型MMC电池荷电状态均衡优化控制策略

为提高电池的能量利用率和解决电池因制造工艺、循环充放电次数不同以及老化程度不一致等因素导致的荷电状态(SOC)极度不均衡问题,提出一种兼顾电流波动抑制的分布式储能型模块化多电平换流器的电池SOC均衡优化控制策略。为准确控制充放电功率,采用双环控制：外环针对相间、桥臂间和子模块间电池SOC差异,建立离散时域预测功率模型,通过负反馈控制生成动态电流参考值;内环设计了模型预测优化控制策略,准确追踪动态电流参考值,实现电池SOC均衡、提高电池能量利用率,并提高系统的动态响应能力以及抑制电池电流纹波,延长电池使用寿命。最后通过在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型对所提出的控制器性能进行验证。     

考虑同步机制的双馈风电系统小扰动建模与稳定性分析

对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步发电机同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性。针对2种同步机制下的双馈风电系统,基于数学方程分别得出相应的小扰动模型,进而利用特征值分析法对系统小扰动稳定性进行研究。在StarSim硬件在环(StarSim-HIL)半实物仿真平台上搭建相关模型,通过仿真对2种同步机制下的双馈风电系统有功支撑等动态特性及小扰动稳定性进行了分析与验证。对2种同步机制的适用性进行总结,指出锁相环型控制虽然动态特性好、响应速度快,但是在弱电网下的小扰动稳定性及有功支撑等方面,虚拟同步发电机控制更有优势。