通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究
摘要：化石能源消耗引起的环境问题日益突出,风力发电作为技术最成熟的清洁能源在全球范围内得到迅速的发展和应用。近10年来,我国风电发展迅猛,风电装机已跃居全球第一。目前,风电资源富集的西北、东北和华北地区消纳风电的空间趋于饱和,光伏发电也进入大规模发展阶段,迫切需要跨区外送。文章分析我国风电运行面临的主要问题,对位于我国东北和西北地区的大型能源基地通过特高压直流工程实现风、光、火电力大规模、高效率、安全外送的可行性进行系统的分析研究。提出基于年度输电量和典型风、光发电曲线的配套电源装机容量优化计算方法和调度生产模拟方法及其安全经济运行的必要条件。并结合新疆哈密至河南郑州特高压直流工程进行分析计算,优化配套的装机容量,提出重大电网安全技术措施。研究结果表明,在保障电力系统安全稳定的基础上,通过优化风、光、火电装机容量可以最大限度地减少弃风、弃光容量,从而实现我国大型能源基地及其风电、光伏等清洁能源的集约高效开发和利用。对优化调整我国电源结构、加快治理大气污染、实现节能减排目标具有重要意义。基于特高压输电技术的电力规划理论创新及实践
摘要：依托特高压输电技术,构建大范围资源优化配置平台、提升电网功能与价值,是加速电力、能源和经济转型的重要途径。文章运用大能源观,提出考虑多区域、多资源、多维度的新型电力规划理论。通过优化选择包含电力送受端的多区域电源扩展方案和跨区电力流规模、流向,实现发电能源、水、环境、土地等资源的优化配置。通过构建能源综合运输体系,促进可再生能源大规模接入和高效利用,改善生态环境。结合国家电网规划实践,提出未来我国电源开局、可再生能源消纳、电力流向与规模等规划方案。储能系统用于提高风电接入的规划和运行综合优化模型
摘要：针对大规模储能的日益广泛应用,提出一种储能系统规划和运行的综合优化模型,并给出模型的复杂度分析和求解方法。该模型基于双层决策问题,将规划和运行两个不同时间尺度的问题结合在一起求解,同时考虑储能系统规划与运行的相互影响。为求解提出的综合优化模型,提出基于遗传算法的数值算法。最后,在改进的IEEE 10机39节点系统和某省级电网中的仿真结果验证了所提模型的有效性,并根据仿真结果提出了储能布局的优化方法。研究表明,该综合优化模型可以实现储能系统用于提高风电接入能力的综合优化应用,适用于各种不同类型的储能系统及多样的应用场景,为大规模储能系统在电力系统中的应用奠定了基础。考虑风光荷联合作用下的电力系统经济调度建模
摘要：为了解决风光荷等多种随机因素对系统调度带来的问题,需进行含风力发电、光伏发电的电力系统经济调度研究。通过引入风电与光电功率以及负荷预测偏差的概率分布,并考虑各种随机因素之间的关联性,构建了风光荷的联合概率密度函数。建立了典型运行方式下失负荷风险模型和经济调度模型,该模型采用失负荷损失量约束取代一般调度模型的失负荷概率约束。利用改进的超分位数方法,采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合进行仿真计算。算例仿真结果表明：基于实际系统运行方式及随机因素关联性,根据典型运行方式经济调度模型,不仅能得到不同置信水平、随机因素不同关联程度的系统最优调度结果,还可在满足系统可靠性的前提下实现经济性最优。特约主编寄语
摘要：主动配电网是以公共配电网（可有条件孤岛运行）的方式,而微网是从专网（可无条件孤岛运行）的方式处理接入的分布式资源（分布式发电、可再生能源、交互式负荷、电动汽车、储能）,主动配电网与微网都是提高可再生能源渗透率与平滑负荷（削峰）的成本效益较高的技术手段,同属智能配电网研究的范畴。《中国电机工程学报》针对国内外这一智能配电网研究的热点问题,设定了＂主动配电网和微网技术研究＂专栏,本人非常荣幸地受邀担任此次特别策划专栏的特约主编。主动配电网保护方案的研究
摘要：主动配电网中含有分布式电源,故障电流的方向和幅值发生变化,传统配电网保护会因此发生误动或拒动。目前提出的解决方案大多需要引入电压信息,而配电网一般不具备此条件。文章研究了适用于主动配电网的保护技术,提出不需电压信息的方向元件,该方向元件利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位来判断故障方向,灵敏度高。提出4种不需电压信息的保护方案,包括方向过流保护、纵联方向保护、母线保护和广域保护方案,可以为主动式配电网提供比较全面的保护,灵敏度高,动作速度快,有利于提高主动配电网对分布式电源的容纳能力。Simulink仿真验证了方案的有效性。虚拟同步发电机及其在微电网中的应用
摘要：针对分布式电源并网逆变器的虚拟同步发电机控制策略及其在微电网中的应用进行研究。建立并网逆变器用虚拟同步发电机控制方案的数学模型，研究基于虚拟转矩和虚拟励磁的并网有功、无功调节方案，定量分析系统模型参数摄动对并网功率跟踪的影响，详细分析惯性和阻尼参数的整定方法，提出一种基于锁相环的虚拟同步发电机离／并网无缝切换控制策略，可模拟同步发电机的准同期并列装置。最后，针对一个典型微电网系统，利用PSCAD／EMTDc的仿真结果和一台50kVA样机的实验结果验证所提控制策略的正确性和有效性。结果表明，所提的并网功率调节控制策略具有较好的有功、无功跟踪性能；同时，还能很好地为系统提供惯性和阻尼，提高系统稳定性，此外，还能满足微电网不同运行模式之间的无缝切换。含V/f控制DG的微电网故障分析方法
摘要：微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源（distributed generation,DG）组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含V/f控制DG的微电网故障分析方法。通过分析DG的控制特性,充分计及控制策略的影响,理论推导出DG故障等值模型;利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立含V/f控制DG微电网模型,揭示DG在故障时的暂态特性;基于上述DG故障等值模型,建立微电网故障方程组,进而提出精确的微电网故障稳态分析解析法;最后,通过仿真算例,验证了所提方法的准确性和有效性。计及需求侧响应的微网综合资源规划方法
摘要：针对微网的特性及发展趋势,将需求侧处理成一种可以主动参与微网规划与运行的电源（即负荷减少的等效作用）,而不仅仅是被动接受电能的负荷,构建含需求侧响应具体措施——直接负荷控制建模的微网综合资源规划模型。以一个包含风机、光伏电池、蓄电池储能、柴油机及部分可控负荷（空调负荷）的微网为例,运用非线性规划工具求解综合资源规划模型,算例结果验证了该方法的有效性。通过需求侧响应主动参与规划削减峰荷,可以实现微网系统规划总成本最小的目标。算例的深入探讨给出了不同直接负荷控制策略、参数、成本下的对比分析,提出了规划建议。基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算
摘要：分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源（distributed generator,DG）装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。一种微电网无功均分的改进控制策略
摘要：受微电网线路阻抗不匹配等因素的影响，传统的下垂控制难以按照下垂增益合理分配无功功率，为了提高微电网中分布式微源输出无功功率的均分精度，又不至于降低电压质量，提出了一种基于同步思想的微电网无功均分改进下垂控制策略。该方法在传统下垂控制的基础上引入了无功补偿和电压恢复机制，利用中央控制器发出的低带宽同步信号的触发，无功补偿机制将修改下垂特性曲线的电压偏置，改善无功出力分配精度，而电压恢复机制则补偿由此造成的输出电压的降低，实现电压恢复。从理论上证明了该算法的稳定性，且仿真和实验结果均表明，改进下垂控制的无功均分方法实现了负荷有功和无功功率的合理均分，并具有良好的动态和稳态性能。多功能并网逆变器及其在接入配电系统的微电网中的应用
摘要：提出一种针对通过隔离变压器接入配电系统微电网的新型分布式电源多功能并网逆变器及其控制策略。综合运用瞬时无功功率理论和单位矢量的概念,根据分布式电源发电状态的不同,通过控制策略的设计,可以使多功能逆变器同时或分别实现由分布式电源向微电网注入功率的功能和在公在共连接点处进行谐波电流治理、负载无功补偿、负载三相不平衡和中性线电流补偿等并联型有源滤波器的功能。从而避免或减少对提高微电网电能质量装置的硬件投入,减少备总体积,使并网逆变器效益最大化。通过PSCAD仿真和实物搭建实验对该新型多功能并网逆变器及其控制策略进行验证,仿真和实验结果验证了相关设计的正确性和可行性。基于改进BBO优化算法和电网生存性的核心骨干网架构建
摘要：构建核心骨干网架,对于有针对性地加强电网结构建设、提高电网抵御自然灾害能力、合理科学地进行差异化电网规划具有重要的指导作用。基于生存性指标体系,提出一种线路总长度最小、生存性综合指标最大的核心骨干网架构建方法,以网络连通性和电网安全运行为约束条件,采用引入余弦迁移模型、早熟判断机制以及变尺度混沌和柯西变异策略的改进生物地理学优化算法（improved biogeographybased optimization algorithm,IBBO）搜索最优骨干网架方案,并与传统的生物地理学优化算法（biogeography-based optimization algorithm,BBO）、粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）、蚁群算法（binary ant colony algorithm,BACA）、遗传算法（genetic algorithm,GA）的搜索结果进行对比分析。仿真算例表明,所提方法准确有效,且具有收敛速度快和收敛精度高的优点。电力系统运行协同的经济调度
摘要：为适应电力系统不确定性程度增强的背景，在调度中充分发挥频率调节效应的作用，从新的视角给出了电力系统运行协同的经济调度思路。依据自动发电控制技术，在不考虑电压变化影响的前提下，将协同能力的定义划分为三类，即自动的协同能力、可控的协同能力和再可控的协同能力。与此相适应，在与调度紧密结合的前提下，又给出调度所面临自动的协同状态、可控的协同状态、再可控的协同状态的三状态概念。在此基础上，提出电力系统运行协同的经济调度模型。该模型将频率纳入决策中，针对不可控源波动预期，在模型中有效计及三状态所对应的约束，并给出予以解决的优化方法。最后通过10机算例系统，验证了所提方法在不确定性情景下，增强电力系统源平衡能力的有效性。基于微分博弈理论的含多电源区域电力系统负荷频率控制
摘要：针对由风电场出力变动对互联电力系统造成的频率偏差和联络线功率偏差问题,基于线性二次型软抑制微分博弈理论,对含有多电源区域电力系统的负荷频率控制进行了研究。在充分考虑区域内各发电机组的利益与运行特性差异的前提下,通过对目标函数权重矩阵的选取,设计了系统中各发电机组的非合作反馈纳什均衡控制策略。仿真结果表明,与采用不考虑扰动的微分博弈理论和最优控制理论设计的控制策略相比,软抑制微分博弈理论能够在实现系统控制目标的情况下,充分利用各发电机组的特性,平衡各发电机组的利益,同时控制策略对系统出现的外部扰动及内部机组参数变动具有较好鲁棒性。基于负荷重构策略的火电切负荷调峰方法
摘要：针对现有火电调峰算法难以同时兼顾复杂时段耦合约束和负荷深度调节需求的问题，提出了基于负荷重构策略的火电切负荷调峰方法。该方法通过趋势模拟、等比缩放和爬坡修正重构机组面临负荷过程，为切负荷算法提供直接可用的系统负荷，有效兼顾了时段耦合约束和负荷深度调节需求；同时，在切负荷过程中，根据相邻日与计划日的出力组合模式，动态修正部分衔接时段出力，确保衔接后出力过程满足机组控制约束和需求。所提方法经过华东电网直调火电系统仿真调度测试，得到了切实可行的机组运行计划，与传统方法相比，调峰效果更为明显，表明该方法能更好地处理复杂约束和负荷调节需求。低压配电系统单相非线性负荷谐波诺顿模型研究
摘要：谐波诺顿模型是一种简化的非线性负荷谐波模型,其构造和使用都是有条件的。对利用两种不同运行状态下的电压和电流波动量构造模型的方法（波动量法）进行理论分析,结果表明：电压波峰系数是影响低压配电系统单相非线性负荷谐波诺顿（Norton）模型成立的关键因素;模型只能在相同的波峰形态下构造（平顶或尖顶）,且仅适用于相应的电压波形环境。实验和系统实测数据验证了这一结论。大量的实测结果还表明：在民用低压配电系统中,供电电压几乎均呈平坦波形,这为非线性负荷的谐波Norton模型参数提取提供了良好的构造和使用条件。文中还对通过投切电容器产生电压和电流波动量的方法进行了合理性分析,证实所提方法能有效地获取负荷谐波Norton模型参数。按类别扩展不等式约束的内点优化算法
摘要：内点法是求解复杂优化问题的重要算法,对不等式约束的处理是影响算法性能的关键因素之一,更严苛的不等式约束标志着更好的优化指标和更差的收敛性。为缓解这种矛盾,提出一种按类别松弛不等式约束的内点法,称为类扩展内点法。通过在同种类别的不等式约束方程中增加相同的类扩展变量,并在目标函数中用罚因子迫使类扩展变量的平方和趋向0实现该目的。该方法在原优化问题有解时给出高度近似的结论,在某些优化问题因不等式约束过紧无解时给出约束需放开的幅度以及对应的最优解,在某些优化问题因迭代方向偏差无解时扩展有效的搜索路径而有解。最优潮流的算例验证了所提方法的有效性。
