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电力系统自动化 2017年第01期杂志 文档列表

电力系统随机动力学研究展望1-8

摘要：随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

电转气设备与燃气机组的联合竞价策略9-17

摘要：电转气(P2G)设备和燃气机组作为联系电力系统与天然气系统的能源转换单元,是未来多能源互联系统的重要枢纽。在竞争性能源市场环境下,P2G设备和燃气机组如何构造竞价策略是相关各方关注的重要问题。对于P2G设备和燃气机组而言,在构造其参与竞争性电力市场和天然气市场的竞价策略时,这两个市场的出清价格未知,可以采用概率分布或其他方法进行模拟。在此背景下,发展了基于场景分析的P2G设备和燃气机组的最优竞价策略模型。首先,采用拉丁超立方抽样生成含概率信息的场景集合,用于处理采用概率分布模拟的市场出清价格,并对场景进行消减。之后,以收益最大化为目标,分别构建了P2G设备同时参与日前能量市场和调频市场的单独竞价模型及其与燃气机组的联合竞价模型,确定次日各交易时段的竞价策略。然后,针对具体的市场出清结果,采用夏普利值法对P2G设备与燃气机组的收益进行合理分配。最后,用算例对所构建的模型和采用的求解方法加以说明,并分析了P2G设备和燃气机组竞价策略的特征。

考虑配电网重构的区域综合能源系统最优混合潮流计算18-24

摘要：随着热电联产系统、中央空调及燃气锅炉等单元的广泛使用,区域综合能源系统(ICES)中电力、天然气和热力系统的耦合和联系日益紧密。从“源—网—荷”全环节出发,提出了融合配电网重构的ICES最优混合潮流算法来对ICES进行优化调度。首先,基于能源集线器理论,构建了ICES中能量中心(EC)的数学模型。然后,考虑ICES中三相不平衡配电系统、燃气管网及EC的相关约束,以运行成本最小为目标,提出了融合配电网重构能力的ICES最优混合潮流模型及求解方法。最后,利用典型ICES算例系统测试结果表明,所述方法通过将配电网可重构网络拓扑这一灵活可控元素作为控制变量有效集成到ICES“源—网—荷”最优混合潮流算法中,进一步降低了ICES的运行成本。

面向全景调控统一数据模型的缺失数据填补算法25-30

摘要：缺失数据填补是构建调度控制系统全景数据的关键步骤之一,有助于保证全景数据的完整性和准确性。文中根据电力调度控制系统的历史数据特征,提出了一种面向全景调控统一数据模型的缺失数据填补算法。针对构建全景数据过程中出现的不完整数据,该算法采用改进的混沌遗传优化方法估计不完整数据的均值和协方差对应的最佳参数,再利用改进马尔可夫蒙特卡洛方法根据已知数据估计缺失数据。结果表明,该算法能通过较少的迭代次数获得不完整调控数据的最佳参数,可以提高缺失数据估计值的准确性,进而保证数据的完整性和准确性。

面向智慧工业园区的双层优化调度模型31-38

摘要：将智慧工业园区作为用户侧参与电网优化调度的重要平台,分析了智慧工业园区内部负荷参与源荷互动运行的能力,针对智慧工业园区参与系统运行建立双层优化调度模型。其中,电网层以调度运行费用最小为目标,对智慧工业园区功率缺额或富余出力进行补偿或消纳,保证系统实时功率平衡;智慧工业园区层在保证自身收益的情况下,对园区内部可控负荷进行优化调度,实现负荷对系统运行的主动参与。模型中采用机会约束对清洁能源不确定性进行处理。最后,在算例中验证了所建模型的可行性,比较了双层调度模式与单层调度模式的优化差异,实现含智慧工业园区电力系统的经济运行。

直流纳网互联运行的在线能量管理方法39-47

摘要：针对直流纳网互联形成的纳网群,提出一种在线能量管理方法,在纳网内部层面与纳网交互层面实现能量流控制。基于李雅普诺夫优化理论,构建虚拟储能队列,提出以提高光伏替代率与保证队列稳定性为目标的数学模型,将能量管理问题解耦为每个时刻的线性规划问题,不依赖系统中的未来信息,只需获取当下时刻的信息即可对纳网之间的交换电量做出实时决策。通过实际采集的用户负荷及光伏数据构造了仿真算例,结果验证了所提能量管理方法在满足纳网用户负荷需求的同时,有效地提高了可再生能源在直流纳网群中的消纳。同时,测试结果表明该算法决策时间较短,能满足系统的实时性要求。

光伏出力随机性分量的提取和统计特性分析48-56

摘要：准确刻画光伏出力的随机特性对分析光伏电站并网的影响具有重要的作用。然而受日地运动和大尺度天气过程影响,光伏出力整体上却表现出日周期性和年周期性而并非一个单纯的随机序列,因此从光伏出力序列中区分规律性与随机性特征并正确提取出其随机性分量显得尤为重要。根据不同物理因素的影响,基于太阳辐射模型和最小二乘原理,提出了一种光伏出力随机性分量的提取方法。基于该提取方法,利用甘肃及德国的光伏实测数据对所提随机性分量进行了详细的统计特性分析。

计及电动汽车和光伏不确定性的主动配电网量测优化配置57-64

摘要：大规模电动汽车及分布式电源的发电并网使得配电网态势感知结果需要考虑更多的不确定因素。在利用动态概率密度函数表征电动汽车充/放电随机性和光伏系统出力间歇性的基础之上,基于加权最小二乘法方法,建立了含网络节点注入功率不确定性的主动配电网量测(数据采集点)优化配置模型,并采用一种自适应协方差矩阵进化策略对模型进行优化求解,从而可以得到在给定系统状态量估计误差允许精度下的数据采集点最优配置方案。通过某一电网算例计算分析,结果验证了所提模型和方法的可行性和有效性,可为主动配电网安全评估提供支撑。

含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置65-72

摘要：利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此,针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统储能,同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿,并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化,提出了考虑负荷响应的含风/光/抽水蓄能的海岛微网优化配置模型,并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性,家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率,以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。

风电汇集地区SVC控制方式对电压异常振荡影响因素分析73-78

摘要：随着风电渗透率不断升高,在大规模风电汇集地区由新投入静止无功补偿器(SVC)引发电压异常振荡的现象时有发生,引发了运行及研究人员的关注。基于典型大规模风电汇集地区无功电压控制现状,在DIgSILENT/PowerFactory中建立等效的系统模型,从SVC控制方式的角度出发,采用小干扰稳定特征值分析、时域仿真及波特图等不同稳定分析方法,对无功补偿装置恒电压和恒无功两种控制方式的适应性进行了比较与分析。并通过引入控制理论中对特定变量进行开环传递函数推导的方法,从新投入控制器的视角,以理论层面上对实际现场中新无功补偿控制器投入诱发振荡的现象进行了机理分析。研究结果表明:SVC不同控制方式随着系统变化的适应性不同,就系统已投入SVC风电场数目及系统阻抗方面的变化而言,对于大规模风电汇集地区的弱送端系统,无功补偿装置恒无功控制方式较恒电压控制方式的适应性更优。

适用于配电网规划的可靠性指标改进显式估算算法79-87

摘要：针对计及可靠性的配电网规划问题,提出一种可靠性指标的改进显式估算算法。以树编辑距离作为馈线拓扑结构间的差异性计量,对待评估区域内的配电馈线按拓扑结构层次聚类。将聚类中心作为区域典型拓扑,以它们取代传统估算方法中的简单辐射状结构,建立可靠性估算模型。模型基于各类拓扑结构的故障隔离能力与负荷转供能力,通过回归分析推导可靠性指标显式计算公式,并分析了不同停电方式与多种可靠性提升设备产生的影响。一个实际城市配电网的算例分析表明,算法在面对多样化网架结构时亦能保证较高的计算精度,且有助于提升配电网规划模型的求解质量与求解稳定性。

基于修正区域控制偏差的多区域协同控制技术 (一)驱动、现状与发展建议88-94

摘要：随着电网运行环境日趋复杂,各区域间相互影响不断加深,通过多区域协同控制技术实现区域间备用共享、提升区域协同控制水平已成为国内外的研究热点。文中阐明了协同控制的具体概念和驱动力,介绍了国内外相关应用技术的基本控制结构;从电网频率和联络线功率两个控制目标,分别介绍了目前协同控制应用技术的现状;在评述各种方法的基础上,提出了目前存在的主要问题,并展望了可能改进的方向。

基于动态分区的大电网紧急状态控制辅助决策95-101

摘要：针对当前状态和预想故障情况下的电网紧急状态,提出多区域多类型紧急状态时的动态分区方案自动搜索算法,为调度员制定调控措施和运行方式提供合理化辅助决策建议。首先,引入了以线路投切为手段动态调整电网分区结构的动态分区技术;然后,针对设备过载、电压越限等紧急状态,分别给出了单一紧急状态和多种紧急状态时的动态分区自动搜索算法;最后,提出了综合考虑安全性、经济性和可靠性的动态分区方案量化评价指标,该指标可用于确定最优动态分区方案。算例以实际电网中同时出现多种紧急状态为例,分析了动态分区方案制定过程。仿真结果表明,所提方法能够给出正确的辅助决策建议,有效消除电网的紧急状态。

基于PSD-BPA的电网运行方式数据自动整合与调整方法102-108

摘要：为了提高电网运行方式制定及潮流分析的时效性与准确性,以快速形成用于调度计划校核或实际运行状态评估的运行方式潮流数据为目的,提出了一种多源数据自动整合和潮流自动调整方法。首先,以电网运行方式为基础,将电网的调度计划或实际运行数据与电网模型数据整合,形成完整的PSD-BPA格式的运行方式。然后根据数据整合后有功及无功功率不平衡量及其在电网中的分布情况,逐区域调整分区功率,形成满足功率平衡的运行方式。最后通过计算系统的最弱传输路径,调整运行方式潮流收敛性,形成最终满足分析要求的运行方式,为调度计划校核或实际运行状态评估提供初值。云南电网的实际应用结果表明了该方法的有效性和实用性。

光氢混合发电系统功率协调控制109-116

摘要：结合绿色、高效的氢储能方式,提出了光氢混合发电系统功率协调控制策略。氢储能主要包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池,考虑到实际燃料电池和电解槽自身动态响应速度慢的特性,采用功率密度高、暂态性能好的超级电容器来弥补氢储能装置动态响应过程中的不平衡功率。光伏、超级电容器及氢储能各单元通过DC/DC变换器及功率协调控制策略,汇集与分配电能到直流母线,利用DC/AC并网逆变器接入交流系统。通过算例仿真分析,验证了所提协调控制的正确性和有效性。

采用功率坐标变换的微网并联逆变器控制方法117-121

摘要：下垂控制是微网中逆变器并联运行的常用控制方法,但有功功率—频率(Pf)下垂会导致稳态频率偏差,减小下垂系数虽可减小频率偏差但会影响控制性能。针对上述问题,将虚拟阻抗、下垂控制和功率坐标变换相结合提出新的控制方法,利用虚拟阻抗对有功功率P和无功功率Q进行坐标变换,得到广义有功功率Pd和广义无功功率Qd,并证明Pd和f存在下垂关系,Qd可通过虚拟阻抗的大小进行调节。然后,根据负荷功率因数选择虚拟电阻和虚拟电抗的比值,使Pd在稳态时趋于零,从而使稳态频率偏差趋于零,再按照逆变器额定容量的反比选择下垂系数及虚拟阻抗大小从而实现P和Q的按比例分配。所提方法可以使稳态频率偏差趋于零,并能实现有功和无功负荷的按比例分担,MATLAB仿真证明了所述方法的有效性。

模块化多电平换流器的快速电压模型预测控制策略122-127

摘要：针对传统模型预测控制策略用于模块化多电平换流器(MMC)时存在运算量庞大的问题,在分析MMC离散数学模型的基础上,通过优化控制目标实现方式、简化滚动优化过程,提出一种结合排序均压思想的快速电压模型预测控制策略。该控制策略针对三相MMC系统,基于电压矢量预测模型进行设计,可在保留传统模型预测控制算法优点的同时令运算量得到大幅度减小,使其应用不受MMC电平数量限制。通过在MATLAB/Simulink软件中搭建双端21电平的基于MMC的柔性高压直流输电(MMC-HVDC)系统模型进行了仿真验证,证明了所提控制策略的正确性和有效性。

新型桥式固态故障电流限制器128-133

摘要：文中提出了一种新型桥式固态故障电流限制器,该装置由二极管、晶闸管和限流电抗等组成。在系统正常运行时,新型故障电流限制器运行于整流桥模式,对系统影响很小;在故障发生时,限流电抗能自动无延迟地限制短路电流第1个峰值,且通过对晶闸管的控制,实现装置由整流桥模式进入限流模式,限制短路电流稳态值。该方案无需另设旁路限流电抗,也无需全控型器件,结构简单,可靠性高。文中提出了该方案的控制策略,并通过实际系统仿真分析及与现有桥式故障电流限制器对比,证明了该方案的可行性和技术优势。