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电网技术 2017年第01期杂志 文档列表

电网技术杂志直流输电与直流电网

高压直流输电系统暂态过程的解析解法（一）：数学模型1-7

摘要：为清晰、准确地反映高压直流（HVDC）输电系统的暂态过程,采用状态空间法建立了HVDC系统的数学模型。在换流器交流母线三相电压基波分量作为输入的情况下,将换流器在不同工况下的拓扑结构表示成统一形式,从而使得HVDC系统主设备模型可用分时段线性微分方程组描述。通过引入辅助变量,将原非齐次线性微分方程组转化为齐次线性微分方程组,简化了其解的表达式。进一步,介绍了CIGRE标准测试系统中控制系统的主要结构以及锁相振荡器的控制原理,并列写出相应的微分代数方程。所推导的数学模型将为第二部分详细阐述算法流程提供基础。

高压直流输电系统暂态过程的解析解法（二）：算法与算例8-13

摘要：对高压直流（HVDC）输电系统的暂态过程提出了一种新的精确计算方法。将直流系统主设备与控制系统分开计算,其中将主设备部分描述成分时段的齐次线性微分方程组,采用解析方法进行求解;对包含非线性环节的控制系统采用变步长的数值积分方法,将二者结合即可得到精确时域响应。采用解析解法代替数值积分方法计算HVDC系统主设备中的暂态过程,使得计算过程不再受小的积分步长限制,且不存在截断误差与数值稳定性问题。通过一个典型的算例将解析解法的结果与PSCAD/EMTDC仿真结果进行了比较,说明了所提方法的正确性与有效性。

高压直流断路器限流优化控制方法及仿真14-21

摘要：高压直流断路器是直流电网的关键设备之一。基于直流断路器的限流控制方法可以使故障电流保持在参考值周围,为系统故障处理的控制策略提供时间,同时可以使保护区域免受故障端影响。首先对限流控制进行了分析,指出在系统参数一定的情况下,限流参考值的大小直接影响避雷器吸收能量多少,而避雷器投入个数的变化频率则影响很小。随后提出了一种限流优化控制方法,通过检测避雷器吸收能量多少来转换避雷器能量排序的触发信号频率。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真分析,验证了该优化控制方法的有效性,能够在保证避雷器吸收能量平衡的同时,减少避雷器投入次数,延长避雷器使用寿命,增强直流断路器的可靠性。

新一代大容量调相机在电网中的应用研究22-28

摘要：研究了新一代调相机在我国特高压直流送受端的应用。首先结合直流对于调相机的技术需求,研究了调相机模型,提出基于不同时间尺度的次暂态、暂态、稳态3种运行特性。然后,基于酒泉—湖南直流风火打捆送端,从增加系统短路比、降低新能源高压脱网风险、抑制稳态过电压等角度研究了调相机在特高压直流送端的应用效果;基于华东多直流馈入受端电网,从提高直流多馈入短路比、降低多回直流同时换相失败的风险、提升严重故障下的系统电压稳定水平等角度研究了调相机在特高压直流受端电网的应用效果。最后,从设备角度提出新一代调相机在运行维护、无功响应特性等方面相较于传统调相机的技术优势,旨在为调相机后续投入工程运行提供技术支撑。

电网技术杂志低碳电力技术

交直流混合微网功率控制技术研究综述29-39

摘要：微网是解决未来智能电网系统中大规模可再生能源接入问题的重要手段,其中,交直流混合微网兼顾了交流微网和直流微网二者的优点,将成为未来微网发展的主流。微网中通常采用电力电子变换器作为微源进行电能变换的接口,如何实现接口变换器之间功率合理配置是微网控制系统的重要目标。文章从交直流混合微网3个组成部分（交流子微网、直流子微网、交直流互联变换器）出发,对相应的功率控制技术进行了全面的阐述;总结并归纳出交流、直流子微网功率控制技术的通用之处和各自特点。最后,结合未来智能电网的特点,对交直流混合微网未来关键技术进行了讨论和展望。

考虑不平衡度约束的单三相混联多微网日前经济优化40-47

摘要：随着电网单区域内微电网接入数量增多,将形成运行模式及控制方式更加复杂的多微网。针对商业应用价值较高的光储型多微网,基于单三相混联拓扑提出了一种考虑不平衡度约束的模糊偏正粒子群日前经济优化策略。分析了基于分层分级的通信架构及信息传送方式,以双层滚动优化为结构,底层将各子微网的经济性作为优化目标,上层通过平衡底层优化后的各单相子微网联络线功率值得出各子微网相应出力。经实例验证,所提策略可行并有效减少该系统三相不平衡度。

计及可控负荷的微网自治调度模型48-54

摘要：随着清洁能源发电渗透率的提高,弃风弃光现象日趋严重。对微网运行架构及其内部源荷架构进行分析,针对清洁能源就地消纳提出微网自治策略,考虑可控负荷的参与,并建立了电热联合鲁棒调度模型。在模型中,利用鲁棒调度的思想对清洁能源发电及负荷不确定性进行建模,并利用可中断负荷措施对可控负荷的响应潜力进行发掘。仿真结果表明,可控负荷的参与提高了微网运行的灵活性,所提自治策略可有效消纳清洁能源发电,实现微网经济运行。加入鲁棒性控制后,系统调度结果趋于保守,备用和成本增加。

基于连续状态变量约束的微网虚拟储能系统最优平抑控制策略55-63

摘要：针对城市园区微网中存在的＂储-荷＂互动特性,对可控空调负荷群进行集群需求响应控制,调节空调负荷曲线形成＂虚拟储能＂效应。提出基于连续状态变量约束的最优控制（continuous state constraints-based optimal control,CSCOC）模型,考虑＂虚拟储能＂和储能电池协同运行特性,构建了平抑微网联络线功率波动的策略。最优控制模型包括：1）描述＂虚拟储能＂系统物理机理的状态空间方程;2）构建了以功率为基础定义的＂虚拟储能＂虚拟荷电状态（virtual state of charge,VSOC）,并给出＂虚拟储能＂系统、电池储能运行等式与不等式约束集;3）表示最优控制性能的目标函数。通过最优控制模型,实现微网联络线功率与设定目标参考值匹配。最后,通过算例进行灵敏度计算,分析了风电渗透率、电池容量等因素变化对最优控制算法的影响。结果表明,基于最优控制的＂虚拟储能＂和电池储能的优化协调,实现了精确追踪设定目标参考值的最优储能响应额度分配,能够保证电池储能荷电状态在合理范围之内,保证空调负荷运行的舒适性,维持用户进一步参与需求响应的积极性。

适应湍流风况变化的风能捕获量-载荷多目标优化最大功率点跟踪控制64-71

摘要：大型风力机广泛应用功率信号反馈（power signalfeedback,PSF）方法实现最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）控制。而目前该方法的改进大多仅专注风能捕获量的提升,忽视了由此导致的转矩剧烈变化对载荷的负面影响。因此,PSF方法的改进有必要在风能捕获和载荷之间进行权衡。根据对风能捕获量和载荷相互影响的仿真分析,发现两者的均衡协调需随湍流风况而改变。基于此,提出了考虑湍流风况变化的风能捕获量-载荷多目标优化MPPT控制。该方法基于恒带宽PSF方法,采用响应面模型离线构建风能捕获量-载荷均衡的决定参数（即带宽）的最优值与湍流风速特征指标的非线性函数关系,通过带宽设定值随风速特征的在线调整,实现了风能捕获量-载荷的多目标优化。最后,应用FAST（Fatigue,Aerodynamics,Structures and Turbulence）软件的仿真结果验证了该方法的有效性。

基于风电接纳空间电量回归模型的弃风率快速计算方法72-78

摘要：近年来,风电发展迅速,弃风也日益增多,对电网弃风率做出快速准确评估对指导新能源开发规划、制订常规电源年/月发电计划具有重要意义。提出了一种评估未来电网风电接纳能力和弃风情况的新方法。文中以一段时间的接纳空间电量来衡量此时间段的电网接纳风电能力,经理论分析、回归修正,得到接纳空间电量与备用率、负荷率、负荷电量、常规机组最小出力系数的计算模型。然后,分析弃风率与风电理论电量占接纳空间电量比例的关系,经曲线拟合得到弃风率与该比例的分段线性函数。最后,以接纳空间电量为桥梁,得到弃风率与备用率、负荷率、负荷电量、常规机组最小技术出力系数、风电理论电量的计算模型。利用该方法,算例中评估了我国北部某3个省份2015年的弃风率,与时序生产模拟的对比验证了所提方法的有效性。并定义弃风压力指数作为风电优先调度难度的评估指标。

基于改进CFD与小波混合神经网络组合的风电场功率预测方法79-85

摘要：风的间歇性和时变性制约电力系统能量平衡,准确的风电功率预测有助于电网减小旋转备用、合理制定检修计划。为减小预测误差,提出一种基于多计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）模型的新型风电场组合功率预测方法。首先,利用小波混合神经网络对数值天气预报降尺度;其次,提出了考虑多重尾流的风电场物理CFD模型,并建立了根据测风塔风速外推各台风电机组风速的加速比相关系数;最后,提出了仅考虑自由流场和带有激盘模型的变权重组合流场模型。实际算例仿真证明,所提出的预测方法更准确地反映了风电场实际运行状态,有效提高了预测准确性。

计及风电最优逆鲁棒指标的双层优化调度策略86-92

摘要：引入双层逆鲁棒优化方法来应对风电不确定性影响。同时为提高风电消纳能力,对抽蓄电站的抽水-发电工况进行优化,建立含抽水蓄能电站的双层逆鲁棒优化风电调度模型。该模型内层以发电总成本最小为目标,外层根据目标函数的理想扰动约束来引入风电出力的最优逆鲁棒指标（optimal inverse robust index,OIRI）,以此来分析发电总成本与消纳风电量之间的极限制约关系。利用在网格多目标细菌群体趋药性（grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC）算法中加入拓扑映射和二分法来求解该模型。最后应用某地区电网系统数据对模型和求解方法进行模拟,通过对比显示了所提方法的经济性和有效性。

面向不同投资主体的分布式光伏运营策略研究93-98

摘要：为解决不同运营模式的可行性和经济性问题,提高分布式光伏发电综合效益,研究了面向不同投资主体的分布式光伏运营策略。首先建立了分布式光伏的全寿命周期成本/效益模型,然后选取用户和能源投资商两种典型的投资主体,分别建立了业主运营、委外运营和合作运营3种模式下的经济性评估模型,重点研究投资主体、用户和第三方运营公司等利益主体的经济效益,通过敏感性分析确定分布式光伏的最优运营策略,并给出了最低电价补贴。算例结果表明,分布式光伏在不同运营模式下均有较好的投资回报;能源投资商为投资主体时,分布式光伏整体效益更大,利益相关者更多,最低电价补贴更小。

电流型降压桥式伪直流环节微逆变器99-105

摘要：随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器难以达到高效率,因此桥式电路为基础的微逆变器越来越受到重视。提出一种电流型降压桥式伪直流环节微逆变器。推导了能量缓冲电感的选择方法,得到了其中各开关器件的电流应力。对所提微逆变器与传统反激式微逆变器在开关管的导通损耗、二极管的导通损耗、伪直流环节滤波效果、开关损耗方面做了详细比较,所提微逆变器综合新能优于传统微逆变器。200 W样机的实验结果证明所提微逆变器性能优良。

基于鲁棒后悔度的光储微网优化调度106-111

摘要：提出了一种光储微网系统的鲁棒后悔度优化调度方法,以抑制系统中光伏输出和负荷需求的不确定性扰动。依据不确定参数的预测值及分时电价,动态非均匀划分调度时段以降低求解复杂度。考虑到蓄电池循环寿命在不同充放电深度下的损耗,构建光储微网鲁棒后悔度优化调度模型。由于模型求解属于一类带有非线性的双层优化问题,采用拉格朗日两段松弛和交叉熵混合求解算法获取鲁棒优化调度方案。算例仿真表明,所提求解算法能够实现最大扰动下的经济后悔度最小化,并且动态非均匀调度时段划分能够加快优化模型求解速度。相对于确定性优化调度,鲁棒后悔度优化能够有效减少不确定性因素对模型的影响,从而验证了所提优化调度方法的有效性和可行性。

弱电网下光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法112-117

摘要：当光伏并网逆变器接入弱电网时,较高的电网等效阻抗值使逆变器控制系统带宽减小、控制性能下降。针对此问题,提出自适应准比例谐振微分（PRD）控制方法,该方法首先对传统PI控制器进行改进,采用准PRD控制器实现零稳态误差跟踪并扩大系统带宽,然后采用双谐波电流注入法实现对弱电网阻抗的在线检测,最后将检测到的电网阻抗值作为控制量在线调整准PRD控制器参数,实现并网逆变器对弱电网阻抗的自适应控制。仿真和实验结果表明,该方法可实现对参考信号良好的稳态跟踪特性和动态响应性能,提高系统对时变电网阻抗的自适应性,改善并网电能质量。

多情景下的电能替代潜力分析118-123

摘要：国家电网公司于2013年提出实施＂电能替代＂战略,力求在终端能源消费环节实现用电能替代散烧煤、直燃油等化石燃料,最终实现能源发展方式的根本转变。为了对未来中长期电能替展趋势及潜力进行预测分析,定义电能替代量来量化电能替代潜力,建立了关于电能替代的环境负荷模型。将基于小波神经网络的智能修正预测模型嵌套在分析模型中,并通过脱钩理论模型确定多情景下的多种模型参数,实现对不同情景下终端电能替代量的有效预测。最后,对多种情景下未来中长期终端电能替代潜力进行了预测分析。

电网技术杂志电力系统

高频切机措施对失步振荡中心迁移的影响124-129

摘要：为减小失步振荡中心迁移对系统解列的影响,基于两机系统失步振荡中心迁移的一般规律,研究了高频切机措施引起的等效电抗及等效电动势变化,得到了切机后失步振荡中心迁移的函数表达式。同时提出了切机后失步振荡中心迁移的临界曲线和临界区域,得到了高频切机措施影响失步振荡中心迁移的规律。结合实际电网发生多重严重故障的案例,在失步振荡过程中,高频切机措施会使失步振荡中心朝被切电源一侧迁移,在进行高频切机时,应尽快切除稳定性较差机组,避免孤立系统出现二次失步现象,有利于孤立系统快速恢复稳定。仿真算例对工程实践中增加预想故障类型,考虑第三道防线措施相互配合,和布置解列装置安装点具有指导意义。