电力系统自动化杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电力系统自动化 2018年第08期杂志 文档列表

特约主编寄语1-1

摘要：逐步摆脱化石能源依赖,实现大规模可再生能源发展是全球能源变革趋势。预计到2050年,可再生能源出力在能源消费总量中所占比例将达到80%。随着以风电和光伏为代表的大规模可再生能源接入电网,传统的电力系统频率控制问题面临新的挑战和机遇。

大规模可再生能源接入背景下自动发电控制研究现状与展望2-15

摘要：大规模可再生能源接入将导致注入功率的扰动增大而抑制频率变化的转动惯量减小,给电力系统自动发电控制带来新的问题和挑战。引入新型调频资源和应用先进控制方法是提升频率调节质量和效率的重要手段。首先,分析总结了大规模可再生能源接入对电力系统频率响应性能和调频需求两方面的影响。然后,从新型调频资源参与自动发电控制的可行性、经济性、有效性及控制策略等多个角度,综述了新型调频资源参与自动发电控制的关键问题和研究动态。归纳并讨论了几类先进控制技术应用于自动发电控制中的研究现状和应用前景。最后,对大规模可再生能源接入条件下自动发电控制的研究挑战和方向进行了总结和展望。

适应辅助服务市场化的自动发电控制调频容量实时计算方法16-21

摘要：针对辅助服务市场化后自动发电控制（AGC）调频容量计算必须满足实时精细化的要求,从省级电网发用电平衡出发,通过分析影响调频容量需求的各种因素,提出了综合考虑负荷、新能源功率波动、联络线交换计划、机组发电计划及相关性能评价标准的AGC调频容量实时计算方法,并以华北某电网为例进行了算例分析,计算出该电网所需的AGC调频容量与电网实际运行情况相吻合,结果验证了该方法的有效性。

大功率缺失下主动频率响应控制初探22-30

摘要：面对日益严峻的电网频率稳定形势,需要应用更好的方式对种类不断丰富的频率响应手段进行协调。在原有安全稳定控制构架基础上,提出一种主动频率响应控制框架与相关策略。其内涵是：针对大电网频率较为显著的空间分布特征,利用已趋成熟的先进通信技术,将＂源—网—荷—储＂侧种类众多的频率响应控制手段由传统的依据本地参量的分散比例反馈控制,转变为依据故障处参量的集中事件（或参量）前馈主动控制,通过各类手段间的优化协调充分发挥已有设备的控制效能,提高系统频率稳定控制能力。仿真分析表明,所提出的想法和控制思路达到了预期效果,可为多类控制主体参与频率响应控制提供参考。

含虚拟惯量的电力系统频率响应特性定量分析方法31-38

摘要：虚拟同步机可以使并网逆变器具有类似于同步发电机的外特性,从而使逆变器参与频率调节并为电力系统增加虚拟惯量。但目前,对于含虚拟惯量的电力系统的频率响应特性缺少定量的刻画指标,难以从理论上指导大规模电力电子设备接入时虚拟惯量的优化配置,也无法从理论上刻画虚拟惯量的加入对于电力系统频率响应特性的影响。针对这一问题,提出以系统相位扰动到频率输出的闭环传递函数（或传递函数矩阵）的H2与H∞范数作为描述系统频率响应特性的指标,从而定量刻画虚拟惯量的加入对系统频率的扰动抑制能力的影响。在此基础上,分析了同步发电机和虚拟同步机的频率响应特性,并进一步结合频率响应的时域波形验证该指标的有效性。

超速风电机组的改进频率控制方法39-44

摘要：开发风电机组的控制潜力向电力系统提供频率控制成为对风力发电的新要求。传统的针对超速风电机组的频率控制方法没有考虑对风电机组旋转动能的有效利用,缺乏根据风电机组运行状态对频率控制器参数进行整定的方法,尚未充分发挥风电机组的频率控制能力。因此,提出了超速风电机组的改进频率控制方法,将超速风电机组的转子旋转动能用于降低系统频率变化率,超速减载功率用于系统一次调频,提出了考虑风电机组运行状态的频率控制器参数整定方法。仿真结果表明,提出的控制方法能够充分利用风电机组的旋转动能和减载功率提升系统频率控制效果,同时防止风电机组过度响应,有利于风电机组安全运行。

含风电的交直流互联电网AGC两级分层模型预测控制45-50

摘要：随着大规模风电接入交直流互联电网,传统的自动发电控制（AGC）方法难以有效地抑制风功率波动带来的频率稳定问题。为此,提出基于两级分层模型预测的AGC策略。该两级分层控制方法在下层对多个区域电网采用分散式模型预测控制;在上层对下层分散的控制器采用动态协调控制方式。以含多电源的两区域交直流互联电网AGC模型为例,仿真结果表明：与集中式模型预测控制和分散式模型预测控制方法相比,文中所提控制策略不仅对频率和联络线功率等具有良好的控制效果,还兼具高可靠性。

考虑火电机组深度快速变负荷能力的频率控制51-56

摘要：风电的大规模并网和常规燃煤机组的快速爬坡能力不足对系统的频率稳定产生了严重的威胁。考虑到中国当前以燃煤机组为主的电源结构,通过合理利用火电机组深度快速变负荷能力提高机组动态特性是解决这一问题的有效手段,但是目前其在电力系统中的应用主要集中在调度上。文中提出了一种将火电机组深度快速变负荷能力应用在含风电电力系统的频率控制中的方法,该方法基于含风电电力系统的频率分析模型,首先在预测层面根据风电功率超短期预测的结果以及机组深度快速变负荷的经济性和安全性条件判断,合理制定火电机组深度快速变负荷状态的开关计划,然后利用所制定的开关计划进行实时风电功率激励下的系统频率控制,所提策略与传统自动发电控制策略紧密结合,工程上易实现。将所提方法应用于IEEE 10机39节点系统,仿真结果表明,所提方法能够有效提高含风电电力系统的频率控制能力,适用于高风电渗透率的互联电网。

考虑风速分区的风——储系统短期频率响应协同控制策略57-65

摘要：在高风电渗透率电力系统中,针对双馈感应风电机组的转子转速与电网频率解耦所造成的机组惯性与频率响应能力缺失的问题,提出了基于模糊逻辑控制的风—储系统协同运行控制策略。该控制策略通过在风—储控制系统中嵌入模糊逻辑控制器来决策风—储系统响应电网频率波动的总有功出力和风力机转子动能的调频参与系数。基于此,根据不同风速下的风电机组运行特性将风速分区,并针对各风速区间构建了适应该区间转速—功率特点的风—储系统运行策略,使风—储系统具备能适应多种风况的短期频率响应能力。仿真结果表明：文中所提出的风—储系统协同运行控制策略能有效提升风—储系统的惯性以及短期频率响应能力,不仅能使风—储系统的短期频率响应能力适应多种风况,还可避免风电机组退出调频造成的频率二次跌落问题,同时改善了高风电渗透率电力系统的频率稳定性。

分布式电池储能系统参与自动发电控制的协调控制方法66-73

摘要：分布式电池储能系统（BESS）的协调控制是储能应用中的关键问题。针对聚合多样性BESS参与自动发电控制的应用场景,文中首先提出了基于BESS集群荷电状态（SOC）的集群能量平衡反馈控制结构;然后针对充放电损耗与电池老化建立了BESS的服务成本模型,定义了每个控制周期的边际损耗成本和边际老化成本,据此提出了基于市场机制的无需迭代的控制方法,实现了控制目标在BESS集群内的实时最优分配;最后在仿真中对比了BESS聚合器的多种SOC控制方法以及BESS的多种协调控制方法,验证了所提出方法的有效性。

考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略74-82

摘要：随着储能辅助常规机组参与调频在电力系统中得到规模化的应用,如何制定合理的储能出力控制策略来实现储能和常规机组互补协调运行是储能调频应用中的关键问题。文中基于实时状态感知与综合研判,利用Logistic回归函数,构建储能自适应调频和自恢复储能荷电状态（SOC）两种工况的控制规律;将区域控制偏差信号划分成不同的状态区间以定量描述电网二次调频备用容量状态,得到电网调频需求和运行状态限制,兼顾储能调频能力及SOC自恢复需求,确定储能在不同区间上的出力目标和动作深度,实现储能和常规机组参与二次调频互补协调运行。在MATLAB/Simulink中构建储能参与二次调频两种典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在改善调频效果和储能SOC维持效果以及提高常规机组利用率等方面具有优势。

暂态稳定算例的高效筛除83-91

摘要：高效筛除稳定算例,是在不会将失稳故障误判为稳定的前提下,降低对算例集分析所需的总计算量。将扩展等面积准则（EEAC）的积分步长及映射步长同样减小,可以提高量化精度,但当步长减小到一定程度以后,精度将不再明显提升。将完全忽略时变因素的静态EEAC的结果与部分计入时变因素的动态EEAC的结果相比较,若两者给出的稳定裕度值足够大,且足够接近,就可提前终止EEAC的完整流程,直接确认该算例稳定。将此因果关系引入机器学习系统,获取算例稳定的充分性（非必要性）判据,并优化其相关阈值,通过分层框架筛除无风险的稳定算例。在判据与阈值都不加调整的情况下,用中国7个实际电力系统的28套数据考核其强壮性。包括支路两端不同时开断的故障在内,未发生上述风险性误判,而总计算量只有完整EEAC流程的27.9%。

考虑风电场出力波动区间的电力系统静态电压稳定裕度计算92-100

摘要：大规模风电接入电力系统使得静态电压稳定裕度（SVSM）计算需要考虑风电场出力随机波动的影响。采用区间数描述风电场出力的随机波动特性,基于连续潮流法和仿射区间算法,提出了含风电场的电力系统SVSM区间的计算方法。首先根据电压稳定极限点分岔类型的不同将风电场出力波动区间进行分段,然后采用连续潮流法分别求出每段区间中心值对应的SVSM,并根据相应分岔点类型计算出SVSM对风电场出力的灵敏度,最后结合线性规划模型优化噪声元范围以获得区间收缩结果,从而得到SVSM区间。采用相关角表示不同风电场出力区间的相关性,根据分岔点类型相同与否,采用不同的处理方法计算得到SVSM区间。以IEEE 39节点系统和某964节点实际省级电网为例,并与蒙特卡洛模拟方法比较,结果表明所提出方法计算得到的SVSM区间具有较高的精度,且计算量明显减小。

考虑经济性与可靠性的大小水电短期协调消纳模型101-109

摘要：在多级输电断面限制的富水电地区,开展大小水电的协调调度是提高水电整体消纳量的重要举措,但同时大规模小水电的并网也给电网运行带来了风险。为此,文中构建了兼顾系统经济性和可靠性的大小水电协调消纳模型,从可消纳电量、网损和梯级蓄能三方面衡量系统的经济性,并引入电力不足概率评估系统可靠性。模型求解方面：为准确表征系统可靠性,基于实时运行状态进行评估,并采用蒙特卡洛模拟求解;然后,通过梯级负荷切分与再分配的组合原理生成可行初始解,并采用考虑约束容忍度的改进粒子群优化算法求解协调模型,提高了搜索效率。实际应用表明,该模型可有效利用梯级大中型水电的调节能力,协调地区小水电送出,提高系统运行可靠性和水电整体调度效益。

高比例风电并网下基于卡尔多改进的深度调峰机制110-118

摘要：针对高比例风电并网下深度调峰中涉及的利益分配问题,在分析资源配置原则与不同类型电源调峰特性的基础上,提出基于卡尔多改进的风火复合系统深度调峰新机制,探讨通过调整参与者利益分配挖掘系统深度调峰潜力的实现方法。以纯凝、热电和风电三类机组为典型代表,分析其机组效益与约束条件表达,并在目标函数中增加补偿与分摊项,由此建立引入卡尔多改进机制的深度调峰数学模型。根据最优化条件和经济学原理,探究该模型中机组效益受补偿与分摊影响的变化规律,揭示卡尔多改进下深度调峰的决策机理。进一步建立了一种方便工程实现的机组补偿费用与分摊费用的分档确定原则,从而克服了求解基于卡尔多改进深度调峰数学模型的困难。算例仿真验证了新机制提高风电消纳的有效性和调整利益分配的合理性。

计及用户行为的需求响应对分布式发电系统充裕度的影响119-126

摘要：需求响应（DR）是未来新能源电力系统中的重要可控资源。随着可再生分布式电源渗透率的提高,DR资源在保证区域能源系统或分布式发电系统可靠性方面将发挥越来越重要的作用。文中首先基于改进后悔度匹配机制构建了考虑用户行为选择的DR动态时序模型,进而提出了基于序贯蒙特卡洛方法的DR资源对分布式发电系统发电充裕度的影响评估流程。通过算例仿真,分析了DR资源对于分布式发电系统发电充裕度的影响,定量说明了用户原始负荷特性以及行为选择都是影响DR可靠性效益的重要因素。

考虑DG接入影响配电网经济运行时间的线损分摊模型127-133

摘要：每一区域配电网都有使其网损达到最小值的经济运行区间,而分布式电源（DG）的接入会影响配电网的运行状况,有可能使配电网偏离或进入经济运行区间。为了维持配电网的经济运转,文中提出了一种考虑DG接入影响配电网经济运行时间的线损分摊方法。首先,基于等值电阻法计算配电网线损,以配电网线损最小为目标,引入配电网经济运行时间的概念,进而计算得到DG接入前后该时段配电网所处的负载区间;其次,通过分析DG接入前后配电网负载区间发生变化的原因,形成不同的DG并网运行场景;然后,在潮流追踪分摊网损的基础上,为不同运行场景下的DG分别设置不同的奖惩系数,修正DG线损分摊量;最后,以某地区实际运行的线路为例进行计算分析,并与潮流追踪算法计算的结果比较,验证所提方法的正确性和有效性。

计及谐波功率修正的独立微电网三相潮流计算134-142

摘要：以整流装置带负载为代表的非线性负荷是引起微电网谐波的主要因素之一,而微电网中的非线性负荷比例越来越高,在潮流计算过程中必须考虑谐波潮流与基波潮流的相互影响。提出一种计及谐波功率修正的独立微电网潮流计算方法,该方法立足于独立微电网的运行控制特点和三相非正弦条件下的电流物理分量功率理论,将微电网系统模型及整流装置谐波源耦合矩阵建模作为分析基础;通过对分布式电源节点以及整流装置接口的处理,先求解交流基波的三相潮流,再计算各节点三相谐波电压和注入谐波电流,并以谐波功率对基波功率的修正偏差作为潮流计算的收敛条件。算例分析表明,采用上述独立微电网潮流计算及功率修正方法得出的潮流结果与时域仿真结果之间具有较好的对应关系,验证了所提方法的有效性。