未来高压直流电网发展形态分析
摘要：发展高压直流电网对大规模电能的远距离输送、促进新能源的并网及消纳、提高区域交流互联电网的安全稳定性具有重要意义。该文首先综述了直流输电技术的最新研究进展，总结直流电网的特点，探讨了直流电网的研究现状。在此基础之上，提出一种考虑我国能源资源及负荷分布特征的大规模新能源接入高压直流电网的典型拓扑结构，并指出发展高压直流电网的技术需求。结合我国目前电力系统的特征和直流电网的技术需求，分别从高压直流电网的新型关键设备、新型控制保护技术、可靠性评估和标准体系等方面展开分析，阐述了相关技术目前的研究基础和后续研究的重点方向，为我国直流电网的研究和建设提供技术参考。提高电力系统惯性水平的风电场和VSC-HVDC协同控制策略
摘要：针对海上风电场采用柔性直流输电（voltage source converter based high voltage DC，VSC-HVDC）接入陆上电网的技术方案，提出利用直流电容和风电机组转子动能去模拟同步发电机惯量的协同控制策略。通过网侧换流器直流电压滑差控制，在电网扰动下，直流电容能相应地吸收或释放能量。两端 VSC 交流系统频率通过风场侧换流器（wind farm VSC，WFVSC）的变频控制实现人工耦合，可以省去两端换流站之间的通信。为响应WFVSC的频率变化，风电机组功率控制器将调整功率指令值，使转子转速相应变化。通过一系列协同控制，海上风电场将参与电力系统频率控制。在允许的风电机组转速和直流电压变化范围内，该协同控制策略可提供大范围的惯量，增加系统稳定性。通过对负荷变化、风速变化和交流系统故障等工况的仿真，验证所提控制策略的有效性。用于在线预测静态电压稳定性的SIPSS-Lasso-BP网络
摘要：快速求解系统负荷能力极限是在线评估电力系统电压稳定性的基本要求。提出一种用于离线拟合并在线预测负荷能力极限的 SIPSS-Lasso-BP 网络。该网络由基于电网状态相似度指标（similarity index of power system state，SIPSS）的样本筛选方法、最小绝对值收缩选择（least absolute shrinkage and select operator，Lasso）方法和BP（back propagation）神经网络共同组成。基于SIPSS的样本筛选方法以样本负荷能力极限值和电网状态相似度量化指标为依据，对训练样本进行筛选。Lasso 方法对训练样本进行回归分析，确定各状态量中对负荷能力极限最具有解释性的系统状态量。BP神经网络通过精简后的训练样本来离线拟合负荷能力极限并用于在线预测。通过新英格兰39节点算例和某省实际算例对SIPSS-Lasso-BP网络的测试结果表明，该方法能够在保证预测精度的情况下明显提高 BP 神经网络的离线训练效率。柔性直流输电系统的设计及运行特性实验
摘要：柔性直流输电系统（high voltage direct current transmission system based on voltage source converter， VSC-HVDC）具有功率独立可控、可向无源负荷供电、能够抑制可再生能源并网发电功率波动等技术优势。该文研制了一套背靠背的VSC-HVDC实验样机，基于输电系统的工作机理设计了电压源换流器（voltage source converter，VSC）的电气参数及其控制策略，设计了输电系统控制功能协调的系统级控制与功率跟踪的换流器级控制结合的分层控制结构。在并网输电和向无源负荷供电工况下，对样机运行特性进行实验，结果表明，该样机并网输电时具备有功、无功功率独立可控，以及功率反转的能力，同时具有向无源负荷供电功能，且动态性能良好、运行稳定，验证了样机系统设计的正确性。考虑不确定功率注入的安全约束经济调度模型非有效约束识别方法
摘要：随着电网规模的扩大，数量庞大的安全约束给在线经济调度问题带来了极大的挑战，如何判别并剔除其中的非有效约束成为大电网安全约束经济调度问题研究的新方向。考虑大规模新能源并网给系统带来的不确定性，提出一种可快速有效地识别非有效安全约束的新方法。首先给出不确定情况下非有效安全约束的定义和识别非有效约束的充分必要条件；考虑到判别过程中求解大量线性规划的耗时问题，将原优化模型的可行域进行松弛，根据松弛模型的特殊性，利用连续贪婪算法快速剔除部分非有效约束，再利用充分必要条件进行离线计算，进而识别出其余非有效约束。通过24个时间段的9节点系统和96个时间段的IEEE 118节点系统仿真，验证了所提方法的快速性和有效性。另外，仿真结果页可为调度运行人员提供必要信息，统计出可能产生电力传输阻塞的线路情况。采用机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略
摘要：针对高风速条件下风力发电机组频繁启停问题，提出一种基于机组实时风速信息分类的有功功率控制策略，该方法根据风力发电机组的运行状态和实时风速等信息对机组进行动态分类，并按风电机组最大发电能力和运行约束条件建立有功分配模型。理论和仿真分析结果表明，对每类机组使用不同的分配方法，可有效提高风电场有功功率输出的准确性；同时可减少机组的启停频度，有效延长机组的使用寿命；与基于容量比例分配的风电场有功控制策略相比，该控制策略更加有效、合理。风电水电协同运行计划的优化
摘要：风电的随机波动和反调峰特性影响电网的运行，经常造成弃风。由于各方利益难以平衡，大规模全局优化调度难以实现。但是，可以利用水电机组的调节能力直接补偿风电的功率变化，充分利用风电能量和水电机组的容量；用相量测量单元（phasor measurement unit，PMU）建立风电和水电之间的直接联系，使风电水电协同运行（coordinated hydro and wind power generation，CHWG）可以将随机的风电转化成可以参与电力系统运行计划的电源。以风电水电协同运行理论为基础，建立风电场和水电厂协同运行的优化调度模型，在水电满足网络需求的条件下保证协同运行的发电机组共同按计划向电力系统提供有功功率。该模型考虑了风电预测置信度和电价，不但保持输出功率的平稳，而且可以根据电价变化优化确定输出功率。改进了粒子群优化算法，使其能够有效地求解优化调度模型。以华北地区某风电场不同季节的数据为例，验证了该方法的有效性。计及转子励磁控制的双馈感应发电机短路电流研究
摘要：双馈风电机组的规模化应用使电力系统的故障暂态特性发生变化。为了保障电力系统规划设计和保护控制的顺利实施，必须充分掌握双馈感应发电机（doubly fed induction generator，DFIG）输出短路电流的特征。目前双馈感应发电机的暂态分析尚未计及变流器励磁控制的影响，使双馈风电机组短路电流还难以准确分析和计算。针对DFIG转子侧变流器励磁控制与发电机电磁过程的复杂暂态耦合，通过构建包含变流器调控过程及发电机电磁暂态的转子回路动态模型，重点分析了电网对称短路冲击作用下DFIG的暂态扰动及其传递特性，推导了计及励磁调节作用的DFIG定转子短路电流简化表达式，分析了励磁控制下DFIG短路电流的特征以及控制方式对暂态行为的影响，利用时域仿真验证了理论分析的正确性。风能资源分布特性的改进最大熵方法
摘要：风速概率分布特性研究是风电场风能资源评估的基础，其结果将对风功率密度分布的估算产生影响。该文以最大熵原理的风速概率分布模型为基础，通过引入修正因子重新构造最大熵分布模型，并运用改进最大熵分布模型和两参数威布尔分布模型对风电场风速及风功率密度分布进行拟合，以判定系数和均方根误差两个指标来衡量该改进模型的适用性。研究结果表明，改进最大熵分布法与实测风速的分布更加匹配；而对风功率密度分布的拟合，虽然修正因子的不同指数值所对应的分布模型的拟合有一定起伏，但总存在某个值，其对应模型的拟合效果良好，由此可见，改进型最大熵分布可以适用于不同的风速与风功率密度分布状况，适合应用于风电场风能资源分布特性的研究以及区域风能资源的评估。考虑系统风险的输电网线路除冰优化调度
摘要：为了降低冰灾期间系统的运行风险，提出一种输电网线路除冰优化调度模型。由气象预测与线路覆冰预测得到冰灾期间线路的冰风荷载，以应力？强度干涉模型为工具计算线路的时变强迫停运率，作为冰灾期间系统风险评估的元件停运模型。考虑系统的运行水平与线路覆冰厚度等约束，以线路除冰停运计划为变量，以除冰期间系统的电量不足期望值最小为目标函数，建立动态0-1整数优化问题，采用遗传算法进行求解。以IEEE-RTS系统为研究对象，设计两组基于经验的除冰方案与优化模型求解的方案并进行比较。结果表明，在三组方案均保证线路安全的前提下，优化模型求解的方案，使系统在除冰周期具有最小的风险水平。该模型可作为冰灾前制定除冰计划的工具。考虑备用容量优化分配的含风电电力系统动态经济调度
摘要：风电随机性对电力系统安全、经济运行产生深远影响。该文在日前框架下，利用随机优化理论建立考虑辅助服务市场的电力系统动态经济调度模型。该模型除计及常规机组约束、风速预测误差与网络安全约束外，还将系统备用容量需求分解为自动发电控制（automatic generation control，AGC）容量与事故备用容量，考虑2类备用容量运行约束，并将两者购买成本分别计入目标函数，在得到发电机最优出力计划的同时，实现2类备用容量在各机组间的分时段优化分配。采用基于Bootstrap估计的样本平均值方法确定随机变量置信区间以避免复杂的卷积计算，将原问题分解为确定性非线性优化问题和解校验2部分，利用序列二次规划法求解后运用随机模拟方法进行线路潮流约束校验，并依校验结果调整约束条件重新求解。含风电场的IEEE 6机30节点、54机118节点算例验证了模型的正确性和算法的有效性。采用模糊自修正粒子群算法的碳排放权交易冷热电多目标调度
摘要：随着碳排放配额和交易机制的推进，CO2排放不再只是以固定形式作为环境惩罚成本来考虑，其排放权也可用于买卖交易，其交易价格由市场主导。为了综合考虑碳排放对冷热电联供系统的影响，引入碳排放权交易成本函数，建立考虑碳交易成本、燃料成本、环境成本的冷热电联供系统低碳调度多目标优化模型。提出一种模糊自修正粒子群算法求解此优化问题，通过利用模糊推理机制建立粒子适应度值隶属度函数，使得每次寻优过程中粒子可以充分根据自身当前适应度隶属度函数值来修正惯性权重的取值，进一步改善早熟的缺陷，增强全局搜索能力。算例分析结果表明，在保证系统负荷需求的前提下，考虑碳排放权交易成本后可有效控制 CO2排放总量和获取额外的收益，进而降低联供系统的综合运行成本。基于系统加速能量的切机控制措施量化研究
摘要：进行暂态稳定紧急控制时，首先需要确定合理的切机量。从发电机转子运动方程出发，定义并分析系统加速能量在系统稳定运行状态、故障切除时刻以及采取控制措施时刻的特性，指出等面积准则是系统加速能量在特定条件下的表达形式。在此基础上，推导在临界切机量时系统加速能量所满足的特性方程，提出一种基于系统加速能量的临界切机量求取方法。与基于等面积法则的传统方法不同，所提方法不需要计算系统的不稳定平衡点，积分路径拟合及积分计算过程简单。仿真结果表明，所提方法具有良好的应用前景。以直流逆变站为动态无功源的暂态电压稳定控制
摘要：受特高压直流送电容量大、多直流密集落点以及负荷高密度分布等因素影响，受端电压稳定问题已成为威胁电网安全稳定运行和制约负荷接纳能力的重要因素之一。通过逆变器准稳态模型，解析其无功消耗与送电有功间的强关联特征；通过时域仿真，明晰逆变器无功消耗与容性补偿器无功出力动态差异，明确该差异可使逆变站成为动态无功源，即直流有功回降后逆变站可向交流电网注入动态无功。在此基础上，提出改善受端电网电压稳定性的直流紧急控制启动判据和撤销判据，以及具备在线应用前景的基于逆变站换流母线电压受扰轨迹的直流紧急控制策略。呼盟—豫西＆#177;800 kV/8000 MW 特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果，证实了所提控制策略是提升受端电网电压稳定性和规避切负荷的经济有效措施。基于Mayeda生成树实用算法与粒子群算法的配电网络重构
摘要：网络重构是配电自动化的重要功能之一，随着智能电网建设的发展，其重要性越发显现。针对随机类优化算法用于配网重构计算速度慢的缺点，提出基于Mayeda生成树的新编码及解码策略，将该策略与粒子群算法相结合，得到配网重构新方法。基于Mayeda生成树的新编码及解码策略使随机进化优化解空间被限定在拓扑可行解空间中，从而无须进行拓扑放射性检测，提高了进化速度；同时，由于Mayeda生成树方法所形成树的不重复性（即不同的树支交换必定生成不同的树），使原网络的任一拓扑可行解必对应编码空间上的唯一一块连续空间，克服了编码重复度高的缺点而具有很高的进化效率。多个算例证明了该方法相对于其他方法的优越性；且随着系统规模的增大，优势越发明显。考虑暂态安全的预防-紧急协调控制问题研究
摘要：预防控制和紧急控制的协调可以降低总协调控制成本、降低失稳风险，但同时增加了问题求解的困难性。提出一种求解暂态稳定预防–紧急协调控制问题的新方法。首先通过引入系统暂态安全指标，整个协调控制问题转化为对一个二层优化模型的求解，其中上层通过调节协调参数最小化协调控制总成本，下层分别求解指定协调参数下的预防控制子问题和后续各故障下的紧急控制子问题。最后提出黄金分割法和逐次线性规划法相结合的混合方法求解该二层优化模型。新英格兰经典系统算例验证了所提方法的有效性。基于相对增益和改进粒子群算法的PSS与直流调制协调策略
摘要：现有电力系统稳定器（power system stabilizer，PSS）和直流调制多使用本地信号作为控制器反馈输入信号，控制器间的交互作用可能降低甚至破坏系统稳定性。提出了一种基于广域测量信号的 PSS 与直流调制协调策略，首先通过留数法选择对于振荡模态可观性较强的广域信号作为阻尼控制器备选反馈信号；其次通过相对增益方法选择使 PSS 和直流调制交互影响最小的备选信号作为最佳反馈信号；而后设计分散控制器，并运用基于混沌和差分进化的混合粒子群优化算法对 PSS 和直流调制控制器参数进行协调优化。最后，通过EPRI 36节点系统仿真验证了协调策略的正确性和有效性。分布式电源内阻抗引发前推回代潮流发散的问题
摘要：大量种类繁多的分布式电源接入可能运行在三相不平衡状态的配电网。分布式电源种类繁多,控制方式多样,并网阻抗等值参数取值范围较宽。前退回代是用于配网潮流计算的重要方法之一。通过数值仿真计算发现，分布式电源三序稳态模型的负序和零序阻抗在一定的取值范围内，会引起前推回代潮流计算发散。进一步分析潮流发散的原理，发现造成发散的原因是前推回代格式的谱半径大于1，并提出一种等值负序和零序阻抗补偿方法解决这一问题。
