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电网技术 2017年第05期杂志 文档列表

特约主编寄语1367-1368

基于间歇性风速的风力发电机功率输出模型研究1369-1375

摘要：随着风电渗透率的增加,间歇风速对系统运行的影响不可忽视。建立间歇性风速模型和间歇风速下的风机功率输出模型,对解决电力系统规划运行问题至关重要。间歇性风速模型可以确定历史风速数据中强波动性风速。间歇风速下的风机功率输出模型可以评估风速间歇变化过程的风电场输出功率。首先,根据混沌理论建立间歇性风速模型,确定间歇性风速区间以及区间内的间歇性风速。其次,利用动量-叶素理论建立风力发电机功率输出模型,根据风速变化时桨叶的受力情况,评估间歇风速下的风力发电机输出功率。最后,利用大同某风电场采集的数据验证所提方法的有效性。

风电功率波动特性的混合Logistic分布模型1376-1385

摘要：自然界中风固有的波动性直接影响风电功率的准确预测。因此,如何定量描述风电功率的波动性是解决该问题的关键。文中提出一种混合Logistic分布模型来定量描述风电功率的波动变化率,采用改进K均值聚类算法来确定模型参数。从不同采样间隔分布特性以及时间窗分布特性分析该模型性能,并将该分布模型与单一分布模型Normal分布、Logistic分布以及混合高斯分布等模型进行对比,通过利用吉林省某风电场的实测数据仿真实验,比较其评价指标,验证了该文提出模型的有效性。

基于特征聚类的区域风电短期功率统计升尺度预测1383-1389

摘要：区域风电功率预测对于保障风电消纳及电网安全经济运行具有重要意义。由于新建风电场在并网初期尚未建立预测系统及各风电场预测精度参差不齐,经典的单场功率累加法预测精度并不高。提出一种基于风电功率数据特征聚类的区域风电功率统计升尺度预测方法,首先使用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)法解析区域内风电出力特征,然后采用层次聚类法划分子区域,并利用风电场的相关系数和预测精度选取代表风电场,最后根据代表风电场的预测功率及权重系数完成区域风电功率的升尺度预测。应用冀北电网2015年的实际数据进行统计升尺度建模和方法验证。结果表明,相比累加法,文中提出的统计升尺度方法可改进区域风电功率预测精度,同时减少区域预测模型对单风电场数据完备性和预测精度的依赖。

风电场柔性直流并网与传统直流外送的源网协调控制策略1390-1398

摘要：针对西部高原地区风电场采用柔性直流并网与传统直流外送导致送端电网频率变化敏感的问题,提出传统直流、柔性直流、风电场参与送端电网频率调节的源网协调控制策略。首先,在传统直流和风机中引入一次调频特性和惯性控制环节的变功率附加控制,在柔性直流电网侧换流站引入变电压附加控制,风电场侧换流站引入变频和直流电压偏差附加控制;其次,协调了发电机、传统直流、柔性直流、风电场参与送端电网频率调节的时序;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型。仿真结果表明:该源网协调控制策略能增加送端电网的惯量,提高系统频率稳定性;能有效减小送端电网故障期间柔性直流的直流电压波动幅度。

海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时直流功率再分配策略1398-1406

摘要：大容量海上风电场通过多端柔性直流输电系统接入主网是未来极具前景的并网方式。研究了岸上换流站故障退出运行后,基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal HVDC,VSC-MTDC)直流功率的优化再分配策略。岸上健全换流站间的功率再分配可分为自消纳情景与无法自消纳情景。首先,针对自消纳情景,以减小潮流重分配对交流电网频率稳定影响为优化目标,合理地重新配置各受端换流站的控制器,使转移功率完全被故障端换流站所在交流电网消纳;其次,针对无法自消纳情景,保持故障端换流站所在交流电网内的其余健全换流站满发,并利用源侧风电场的桨距角控制以及虚拟惯量控制减小换流站退出功率冲击对岸上电网频率稳定影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建改造的39节点系统,所设计的直流功率再分配策略对系统频率稳定提升得到了验证。

大型光伏电站内网拓扑结构比较分析1406-1411

摘要：为迎接光伏电站平价上网的挑战,降低光伏发电的度电成本,提高光伏发电的经济性,光伏电站需要从提高能效和降低成本两方面着手。其中光伏电站不同的拓扑结构会影响电站能效和电站造价水平。参考实际运行的光伏电站案例以及设备的研究进展,从技术性能和经济性2方面对4种不同拓扑结构进行定量的比较分析。此外,文中着重研究了DC-DC变换器成本变化对系统度电成本(levelized cost of energy,LCOE)的影响。研究结果表明,系统效率高的拓扑结构,并不一定是最经济的解决方案。各种拓扑结构选择要根据具体应用场景综合分析。研究结果对大型光伏电站设计有一定的参考意义。

海上风电场经交流电缆送出系统的无功配置与协调控制策略1412-1421

摘要：海上风电具有广阔的发展前景。目前海上风电场普遍采用交流电缆送出方式,因电缆充电无功大,存在注入系统无功多、导致部分母线电压超标等问题。首先分析了海上风电机组的无功功率极限,计算了海上风电经电缆送出系统的无功/电压数值关系;从降低海上风电工程建设造价和充分发挥风电场参与系统无功控制能力的角度设计了综合利用风电机组无功输出能力和电网侧高抗的配置方案,在此基础上提出了海上风电场无功协调控制策略;采用中国江苏省实际电网结构,设计了海上风电场接入系统算例,基于实际风速数据进行了风电场满载、半载及轻载运行工况下的动态仿真验证,结果表明了所提配置方案和控制策略的可行性和正确性。

计及风电不确定性的随机安全约束机组组合1419-1427

摘要：随着风电接入电网的比例不断提高,风电的不确定性对电力系统的运行调度提出了严峻挑战。将满足一定置信水平的风电区间预测信息纳入到日前调度计划中有助于提高系统的安全性和经济性。为此提出了基于风电区间预测信息的随机安全约束机组组合模型(stochastic security-constrained unit commitment,SSCUC)。该模型将风电的不确定性用1个确定的预测风电场景和2个极限风电场景来表示,简化了问题的复杂度。同时,该模型引入了潮流约束和网络安全约束,保证了调度结果的可行性。为求解该模型,提出了基于广义Benders分解的计算方法。该方法将SSCUC问题分解为一个主问题和2T(T为调度周期)个约束潮流子问题,并通过交替迭代的方式获得原问题的最优解。4机9节点系统和改进118节点系统的计算结果验证了所提模型和算法的有效性。

含风电并网的直流互联电网分散协调调度方法1428-1434

摘要：对于含风电并网的直流跨区互联电网的日前安全约束机组组合问题,提出了基于目标级联分析法的分散协调调度模型。为充分利用直流联络线的灵活调整能力以提高风电的跨区消纳能力,对直流联络线的灵活运行特性进行了精细化建模,在此基础上,将直流联络线输送功率和发电机出力协调优化,将日前发电计划问题分解为上级调度中心负责互联区域间直流联络线潮流的协调优化主问题,以及下级调度中心以并行的方式独立优化各区域电网发电计划的子问题。以2区域12节点直流互联系统和由新英格兰39节点系统修改的2区域直流互联系统为例,验证了方法的有效性。结果表明所提方法符合我国电网分层分区的调度模式,并有助于提高风电的消纳能力。

柔性配电网:定义、组网形态与运行方式1435-1446

摘要：在电力电子化背景下,从功能角度定义了柔性配电网(flexible distribution network,FDN),并提出了FDN的典型组网形态及其运行方式。首先,介绍了FDN的概念及其关键组网设施——柔性开闭站(flexible switching station,FSS)。其次,探讨了FDN的组网形态问题,提出了从现有配电网过渡发展到FDN的思路,并就我国现有的典型架空网、电缆网接线模型,提出了针对性的FDN组网形态。再次,讨论了FDN在正常运行和N-1故障以及检修情况下的运行方式,并提出了FDN的N-1安全分析方法。最后,通过算例对FDN进行了正常运行和N-1下的定量分析计算;与传统配电网对比发现,FDN的组网形态更简洁灵活,能更好地均衡负载、能够有效提高系统安全性与供电能力。

非参数条件概率预测提高风电消纳的优化方法1443-1450

摘要：功率点值预测信息未充分考虑可再生能源的不确定性及波动性,在日前发电计划和备用决策安排中存在保守或冒进的风险。引入非参数化方法,根据历史风资源状况得到风电出力的非参数条件概率预测结果,建立风电日前消纳调度模型。该模型在不同资源主导因素所划分的条件空间子集中得到预测功率条件概率分布,能够反映弃风和失负荷风险,可以根据调度需求选取不同的预测功率置信区间,计及风电不确定性完整的条件概率信息。仿真算例验证了选取合适置信水平的风电非参数化条件概率预测方法在日前优化运行中有效提高风电消纳水平,并降低系统运行风险。

含风电场电力系统的鲁棒优化调度1451-1463

摘要：随着风电场大规模的接入电力系统,电网调度运行变得愈加困难。传统的调度方法无法考虑风电出力的不确定性,将威胁系统运行的安全性,因此研究计及风电出力波动性的电力系统安全调度具有重要意义。采用一种基于风电出力预测区间的调度模式来考虑风电出力的不确定性,在此基础上建立鲁棒优化调度模型,并考虑机组的自动发电控制(automatic generation control,AGC)响应来应对风电出力波动,维持系统功率平衡。然后在鲁棒调度模型的基础上建立新的经济校正成本模型来对比传统调度和鲁棒调度的经济性。该模型在目标函数中加入模拟场景下的弃风和失负荷的惩罚费用,利用风电模拟场景计算平均总运行成本。最后采用96个时段的10机算例和实际某省系统中24个时段的134台机算例对传统调度和鲁棒调度进行了对比分析,验证了所提方法的鲁棒性和经济性。

“高比例可再生能源并网”专栏征稿启事1459-

应对特高压直流阀组相继故障的跨区交直流协调控制方法1460-1467

摘要：特高压直流控制保护的最小单位由极控制保护变为阀组控制保护,有可能发生阀组相继闭锁故障,而传统交直流协调控制方法针对直流紧急功率1 s内仅能进行1次,无法多次动作,直流快速功率支援能力不能充分发挥。应对特高压直流换流器短时相继故障,提出延时调制直流的交直流协调控制方法,通过优化直流功率紧急控制时机,充分发挥了直流对切负荷措施的替代作用,解决了因直流功率调整功能约束导致切负荷量过大的问题。该方法已应用于华中电网跨区交直流协调控制系统。

面向统一计算分析的互联大电网一体化节点支路计算模型服务1468-1475

摘要：为提升各级调控系统全网统一在线分析计算能力,提出了一种面向统一计算分析的互联大电网一体化节点支路计算模型服务方法,并研发相关软件。该服务主要包括模型校验、分布式拓扑分析、数据交互及一体化节点支路计算模型生成功能。利用该软件,各级调控中心可按需实时获取全网节点支路计算模型,实现全网模型数据的实时共享,进而在线分析应用可利用“全网节点支路计算模型+本地物理模型”实现全网统一分析计算,有效提高其计算结果精度和完整性。在实验室仿真环境的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性,提升了多级调度数据模型共享效率。

特高压接入后省级电网适应性评估的方法和实例1476-1483

摘要：特高压交直流接入后显著影响省级电网运行控制特性。在分析特高压交直流电网自身特点的基础上,提出集输电能力分析、典型方式建立、安全稳定评估及应对策略、电压无功评估、短路电流分析、小干扰稳定分析为一体的省级电网适应性研究方法,揭示了特高压落点后应重点关心的省级电网自身问题和外部电网影响问题,并提出了应对策略。以河北电网实际运行数据为例,采用PSD-BPA电力系统仿真软件验证了所提方法的有效性。

节点电压为状态变量的交直流电网潮流算法1484-1491

摘要：当今,交直流电网快速发展,交流与直流的关联与耦合程度越来越强,交直流电网潮流问题必须得到有机、统一的处理。从同步电网角度出发,交直流电网潮流的本质依然显现交流电网的特性。由此,以包含电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的直流网络为例,以交流网络和直流网络的节点电压为最小状态集,推导换流站仅关联状态变量的功率方程,并通过对直流节点分类,在不同的控制方式下演绎相关节点潮流方程的修正,用牛顿-拉夫逊方法对其求解。修正方程式中的雅克比矩阵体现了交直流的耦合关系且维持良好的稀疏规律,可以实现在算法中沿用稀疏技术,有利于进一步分析和研究交直流电网性能。以修改的IEEE 57节点交直流电网为例,验证了所提算法的有效性和求解效率。