规划、调度与控制

  • 基于分布鲁棒优化的含碳捕集电厂与电转气装置协同的日前低碳经济调度

    龚烈锋;徐箭;廖思阳;方珂;

    电网中接入碳捕集电厂与电转气装置对于实现碳减排、促进新能源消纳至关重要。首先引入碳交易机制,基于碳交易计算模型,建立采用综合灵活运行方式的碳捕集电厂和电转气装置的协同运行模式,分析其对新能源消纳和降低碳排放总量的促进作用。在此基础上,同步考虑碳捕集机组和火电机组的相关检修约束,构建机组检修-运行联合优化调度模型,验证机组检修-运行联合优化相较于分别优化的经济性和合理性。同时,在所建立的机组检修-运行联合优化调度模型中充分考虑大规模新能源的不确定性,提出基于数据驱动的检修-运行两阶段分布鲁棒优化算法,兼顾了系统经济性和鲁棒性。最后,基于Gurobi对改进的IEEE-39节点系统进行仿真验证,结果证明所提模型可显著降低碳排放,并进一步促进风电消纳,实现系统经济性及鲁棒性更均衡的检修-运行联合调度。

    2022年09期 v.55;No.306 865-875页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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  • 考虑工业用户响应意愿差异性的工业园区多类型负荷协同平抑风电功率波动控制方法

    蒋雪怡;徐箭;廖思阳;孙元章;

    提出了一种多类型工业负荷协调控制方法,以实现多类型工业负荷功率自动协同跟踪平抑风电功率波动。首先,针对工业园区内典型负荷如电解铝、矿热炉、多晶硅等,基于不同负荷的工业生产过程分别提出其功率控制特性模型。其次,考虑负荷生产特点与调控约束建立各负荷功率调节的边界条件,建立各负荷功率调节容量定量评估模型。最后,在负荷功率控制模型的基础上,考虑各负荷参与调控的响应意愿和公平性,提出了多类型工业负荷比例式聚合响应模型,并设计了自动平抑风电功率波动的负荷功率控制器。针对一个联网的典型工业园区,在RTDS上进行了仿真,仿真结果验证所提负荷协调控制方法能够有效平抑工业园区内的风电功率波动,从功率和电量2个方面实现了工业园区新能源就地消纳,并能够有效降低工业园区的容量电费。

    2022年09期 v.55;No.306 876-885页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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  • 考虑需求侧管理的孤岛微电网频率协调控制策略

    徐箭;谭昌奇;廖思阳;黎雄;余杰;

    大量分布式电源通过电力电子装置接入微电网,降低了系统的等效惯性,使得微电网孤岛运行时的频率问题尤为突出。为了提高孤岛微电网的频率调节能力,研究了多种分布式电源参与的孤岛微电网调频方法。在发电侧,设计了光伏参与一次调频策略,频率高于阈值时光伏开始减载,参与一次调频后光伏能够主动恢复至最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)模式下的功率。在负荷侧,充分利用负荷的电压特性,通过调整逆变器出口侧母线电压调整负荷所消耗的功率,使负荷侧能够主动参与孤岛微电网的频率调节,同时基于低阶系统频率响应(system frequency response,SFR)模型分析了各分布式电源一次调频参数对孤岛微电网频率的影响,以最大频率偏差量和母线电压为约束,提出了需求侧参与孤岛微电网频率协调控制策略。最后在RTDS仿真平台上搭建了微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

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  • 基于改进二阶粒子群算法的微电网群优化调度

    雷何;方仍存;杨东俊;黄志强;黄萌;

    分布式电源(distributed generators,DG)在电网中渗透率不断提高,微电网群(multi-microgrid,MMG)作为就地消纳DG的小型电力系统,能有效解决DG出力不确定性带来的问题。针对MMG优化调度问题,建立了基于运行经济性的协同优化调度模型。为提高模型求解的精度与速度,提出了一种改进的二阶振荡粒子群算法。该算法首先通过Logistic映射初始化种群,然后采用自适应动态方法改变惯性权重,并引入4个振荡变量增加粒子群的多样性,仿照微分方程根的特性确定振荡变量范围,使算法前期全局振荡收敛,后期局部渐近收敛。最后利用仿真案例验证了所提算法求解MMG协同优化调度模型的有效性。

    2022年09期 v.55;No.306 894-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 885K]
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  • 计及配电网综合弹性与经济性的储能优化配置研究

    楼平;张磊;刘莹;严慜;汪颖;刘慧自;

    配电网弹性是指配电网对扰动的抵抗力以及在遭受重大故障后的恢复力。现有大多数配电网弹性评估方法未全面考虑各种灵活性资源,缺乏全面的配电网综合弹性评估指标体系。首先,针对这一问题,考虑分布式发电、储能、可中断负荷等多种灵活性资源,从安全性、稳定性、可靠性、经济性4个方面提出一整套配电网综合弹性指标体系,并采用主客观权重法计算各指标权重,以全面量化配电网弹性性能。其次,以配置储能为提高配电网综合弹性的解决方式,构建以弹性性能和经济性最优为目标的储能优化配置模型,并采用二阶锥松弛技术对模型进行求解。最后,通过算例验证了该方法的有效性。

    2022年09期 v.55;No.306 901-909页 [查看摘要][在线阅读][下载 923K]
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  • 基于YOLOv5s的风电功率爬坡事件识别

    徐思卿;柯德平;徐箭;

    YOLOv5s是一种基于原始图像作单一回归任务的实时性检测算法,能快速和准确地进行图像识别。为提高风电功率爬坡事件识别的速度和准确性,提出了一种基于YOLOv5s图像识别的风电功率爬坡事件识别方法。首先,针对历史风电功率数据,采用LabelMe标注软件,建立具有标注信息的风电功率爬坡事件图像样本集,并按照一定比例将其分为训练集和验证集;然后,使用YOLOv5s有效提取爬坡事件训练集的不同层特征信息,从而加强对爬坡特征的学习,获得更加丰富的爬坡特征信息;最后,利用边界框回归思想,调整模型参数,寻找爬坡事件检测的最优模型,实现对爬坡事件的快速识别和分类。针对不同数据量的爬坡事件,与改进旋转门算法OpSDA对比检测时间,结果证明YOLOv5s算法能快速检测爬坡事件。

    2022年09期 v.55;No.306 910-918页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K]
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运行韧性与安全防护

  • 新型配电网运行韧性综述与展望

    孙建军;王灿;陈业伟;查晓明;黄萌;

    随着分布式电源和电力电子设备接入电网的比例越来越高,配电网所面临的环境日趋复杂,需构建能够有效抵御各种长短期故障的新型配电网。为此,针对配电网运行韧性的概念、内涵及其提升策略进行了综述和探讨。首先,根据故障时间尺度对扰动冲击进行分类,提出了应对短尺度冲击的配电网运行韧性概念。其次,基于随机扰动与波动作用下的电压特征分析和多种调控手段下的暂态交互机理分析,梳理了配电网运行韧性评估指标与评估方法。在此基础上,给出了新型配电网运行韧性的提升方法。最后,展望了配电网运行韧性的未来研究方向。

    2022年09期 v.55;No.306 919-929页 [查看摘要][在线阅读][下载 896K]
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  • 风电柔性直流送出系统送端不对称交流故障特性研究

    严佳男;许靖杰;时晓洁;林磊;李英彪;

    基于模块化多电平换流器的高压直流(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMCHVDC)输电系统为大规模远距离风电并网提供了一种经济高效的解决方案。其送端子系统换流器渗透率为100%,同时又缺少强电网支撑,从而导致该子系统过电流、过电压能力较低,因此研究该系统的故障特性对不对称故障穿越和负序控制策略优化具有重要意义。介绍了一种基于序分量分析的故障特性解析方法,在无任何负序控制工况下对不对称短路故障期间的关键电气量和故障特性进行了全面解析量化,为后续故障穿越和负序控制策略研究提供了重要的理论基础。此外,还在Matlab/Simulink中搭建了电磁暂态仿真模型,验证了解析结果的正确性。

    2022年09期 v.55;No.306 930-939页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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  • 新型电力系统下能量路由器母线短路故障研究

    桑子夏;卢生炜;颜炯;黄家祺;雷何;黄萌;

    能量路由器的直流母线短路故障类型多样,故障特性复杂,影响电网的柔性可控和安全稳定。针对能量路由器中模块化多电平变换器的母线短路,将故障过程按照谐振原理分为2个部分,分别进行理论分析,并根据对发生母线短路故障的模块化多电平变换器直流母线电容上R-L-C谐振电压以及故障点R-L-C谐振电流的理论推导,分析了数个关键系统元件参数对故障特性的影响,最后通过仿真对不同系统结构参数下的故障特性进行比较分析,验证了理论分析的准确性。

    2022年09期 v.55;No.306 940-946页 [查看摘要][在线阅读][下载 925K]
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电力电子新技术

  • 基于特征谐波线性相移PWM的并网逆变器特定间谐波抑制方法

    周锦涛;张慧;谢杰;徐磊;何怡刚;李其真;

    大规模电力电子设备接入电网带来一系列间谐波振荡问题,影响电网稳定与安全运行。从并网变流器的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制着手,提出一种线性相移PWM方法,对逆变器输出特定间谐波进行补偿,防止间谐波进一步传播放大。首先,分析了线性相移调制实现频率偏移的机理,在此基础上,提出了基于特征谐波线性相移调制的特定间谐波PWM控制方法。然后,建立了并网逆变器特定间谐波线性相移空间矢量脉宽调制(space vector PWM,SVPWM)双闭环控制模型。该方法可以实现特征谐波与目标间谐波之间±50 Hz的最大频率偏移,具有较好的特定间谐波补偿抑制效果。Matlab/Simulink仿真分析和RT-LAB半实物仿真实验验证了该方法的有效性。

    2022年09期 v.55;No.306 947-957页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K]
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  • 基于BP神经网络的宽频域特定间谐波优化PWM控制方法研究

    李其真;徐磊;张慧;何怡刚;谢杰;周锦涛;

    为解决传统的牛顿迭代法在求解超越方程组计算开关角时依赖给定迭代初值以及无法进行在线特定间谐波控制问题,运用非对称选择性消谐脉宽调制(selective harmonic elimination pulse width modulation, SHEPWM)方法,基于反向传播(back propagation,BP)神经网络,通过对特征谐波的相位进行相移调制实现特定间谐波控制。BP神经网络对原始数据进行训练,在特征谐波控制输入与开关角输出之间构建一种非线性映射关系,即可得到期望的特征谐波幅值、相位与开关角之间的非线性映射关系,不需要求解超越方程组,并且在相移调制过程中,可以利用训练好的BP神经网络实现开关角的在线计算。针对电网中宽频域范围内出现的4类间谐波,在Matlab/Simulink中分别进行基于BP神经网络的特定间谐波控制仿真,以及快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)分析,并计算输出波形的加权谐波失真率(weighted total harmonic distortion, WTHD)。与牛顿迭代法的对比结果说明了该方法有较好的特定间谐波控制效果,为特定间谐波的灵活控制提供了可能。

    2022年09期 v.55;No.306 958-965页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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  • 基于变量梯度法的下垂控制逆变器暂态稳定性分析

    戴炜;苟家波;李胜;甘德刚;唐英杰;田震;

    逆变器作为新能源并网的重要功率变换单元,其暂态稳定性对保障系统的安全稳定运行至关重要。在电网故障或其他大扰动下,采用下垂控制的电压源型逆变器会出现与传统同步发电机类似的功角摇摆,进而导致复杂的暂态失稳现象。针对单逆变器并网系统,建立了下垂控制逆变器的非线性动态数学模型。为了便于暂态稳定性分析,采用奇异摄动法实现模型降阶。针对非线性降阶模型,提出了一种基于变量梯度法的Lyapunov函数构造方法。基于Lyapunov稳定性理论,得到系统暂态稳定性判据,并对系统的稳定吸引域进行定量估计。最后,利用Matlab仿真验证了所建立的Lyapunov稳定性判据及所估计吸引域的准确性,揭示了扰动大小和持续时间对并网逆变器系统失稳的影响。

    2022年09期 v.55;No.306 966-972页 [查看摘要][在线阅读][下载 924K]
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