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基于电路等效的并网逆变器失稳分析与稳定控制

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2325-2341页

作者：高磊吕敬马骏超刘佳宁蔡旭电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海200240 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310000

以并网逆变器为功率接口的新能源发电系统在弱电网条件下易发生振荡失稳问题。该文将并网逆变器的控制回路可视化为电路元件组成的虚拟阻抗,基于该电路模型分析了弱电网条件下电流内环与锁相环交互作用导致并网逆变器振荡失稳的机理,在... 详细信息

以并网逆变器为功率接口的新能源发电系统在弱电网条件下易发生振荡失稳问题。该文将并网逆变器的控制回路可视化为电路元件组成的虚拟阻抗,基于该电路模型分析了弱电网条件下电流内环与锁相环交互作用导致并网逆变器振荡失稳的机理,在此基础上,提出了基于有源阻尼的稳定控制设计方法,并对不同有源阻尼控制的电路特性以及稳定性提升能力进行了对比分析。研究结果表明,针对锁相环引入负电阻造成的振荡失稳问题,阻抗-高通滤波器型有源阻尼控制策略具有更优的稳定性提升能力。最后通过PSCAD/EMTDC仿真和远宽StarSim控制器硬件在环实验对比了不同有源阻尼控制策略的振荡抑制效果,并验证了阻抗-高通滤波器型有源阻尼控制的动态性能。结果表明,所设计的稳定控制能够在200 ms内有效抑制系统振荡,并且可实现在短路比为1的极弱电网条件下稳定运行。

关键词：并网逆变器电路等效振荡稳定性有源阻尼虚拟阻抗稳定控制

基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

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电力系统自动化 2024年第1期48卷 109-118页

作者：张靖琛江全元耿光超马骏超王晨旭浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310014

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权... 详细信息

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此,基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式,针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点,以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法;基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式,构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制,设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构,并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性;最后,经算例仿真验证表明,所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可确保聚合服务高效可信,有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。

关键词：智能合约区块链负荷聚合商居民用户交易模式非合作博弈演化博弈主从博弈需求响应激励相容

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计及短期运行灵活性的城市能源系统扩展规划

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 659-668页

作者：卫志农杨立陈胜马骏超彭琰费有蝶河海大学能源与电气学院南京211100 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

城市是能源消费与碳排放的主力.在“双碳”背景下,促进城市能源系统低碳转型已成为当前城市规划的首要任务.然而,在新能源出力占比增加的同时,系统的灵活性需求也随之增加.为此,提出一种考虑长短期不确定性的城市能源系统扩展规划模型,... 详细信息

城市是能源消费与碳排放的主力.在“双碳”背景下,促进城市能源系统低碳转型已成为当前城市规划的首要任务.然而,在新能源出力占比增加的同时,系统的灵活性需求也随之增加.为此,提出一种考虑长短期不确定性的城市能源系统扩展规划模型,涵盖电、气、热多种能源形态,在规划的层面计及实时运行阶段的不确定性及运行灵活性,并采用随机优化方法进行求解.模型考虑新能源机组和能源枢纽中各类能源转换设备的容量扩建,通过施加碳排放配额约束来确保达成碳减排目标.算例结果表明,该模型能有效提高城市能源系统的经济性和新能源消纳率,并且可以满足不同的碳减排需求.

关键词：城市能源系统碳排放配额短期运行灵活性扩展规划能源枢纽

广义短路比在新能源多馈入配电系统中的适用性研究

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电力自动化设备 2024年第9期44卷 98-105页

作者：孙修锋余光正汤波辛焕海赵永光马骏超上海电力大学电气工程学院上海200090 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014

广义短路比指标计算简单且物理意义清晰,在主网下多馈入系统的小干扰稳定性评估中得到广泛的应用,但在多馈入配电系统中的适用性尚不明晰。为此,考虑了实际配电网与输电网的差异性,基于单馈入配电系统的特征方程探究了短路比与小干扰稳... 详细信息

广义短路比指标计算简单且物理意义清晰,在主网下多馈入系统的小干扰稳定性评估中得到广泛的应用,但在多馈入配电系统中的适用性尚不明晰。为此,考虑了实际配电网与输电网的差异性,基于单馈入配电系统的特征方程探究了短路比与小干扰稳定性之间的影响规律。构造了等效同构系统,并基于矩阵摄动理论严格证明了多馈入配电系统的主导特征函数与等效同构系统的主导特征函数满足一阶近似相等关系,从而实现了多馈入配电系统的简化与解耦。提出了适用于新能源多馈入配电系统的广义短路比指标,用以量化系统的小干扰稳定裕度,将广义短路比理论的应用范围拓展至配电系统。时域和频域仿真结果验证了所提分析方法的有效性。

关键词：小干扰稳定性多馈入配电系统广义短路比适用性

提高新能源场站稳定性的构网型与跟网型变流器容量配比估算

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5463-5472,I0003页

作者：辛焕海王宇轩刘晨曦鞠平马骏超但扬清黄林彬浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310007 苏黎世联邦理工学院信息技术与电气工程系瑞士苏黎世8092

大规模新能源接入使得电网短路比降低,系统电压支撑强度下降,导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力,在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统稳定性,但由于构网型变流器容... 详细信息

大规模新能源接入使得电网短路比降低,系统电压支撑强度下降,导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力,在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统稳定性,但由于构网型变流器容量与稳定裕度的解析关系不明,导致构网型变流器容量合理占比的理论值估算十分困难。该文针对新能源基地接入低短路比弱电网场景,从小干扰稳定视角探讨构网型与跟网型变流器容量配比的估算方法及其典型值。首先,对构网型变流器进行电压源等值,并通过广义短路比指标分析了构网型变流器配置比例对系统强度以及稳定裕度的影响规律;其次,针对改造构网型风电机组和额外加装构网型变流器两种技术方案,以行业相关标准为边界条件并结合典型升压变压器参数,估算了实际工程中容量配比的典型值;最后,利用多风电场系统案例验证了结论的有效性。

关键词：构网型变流器容量配比广义短路比系统强度

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串补电容对锁相环主导下变流器振荡问题的影响分析

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电力自动化设备 2024年第6期44卷 102-109页

作者：赵永光艾力西尔·亚尔买买提汤波孙修锋马骏超辛焕海上海电力大学电气工程学院上海200090 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014

串联电容补偿技术在电网中被广泛应用,然而串补电容的动态特性对锁相环型变流器的稳定性有重要的影响。为分析此影响,在极坐标下建立变流器经串补并网系统的阻抗模型,并导出考虑串补电容的广义阻抗判据。在此基础上,阐明了串补电容与锁... 详细信息

串联电容补偿技术在电网中被广泛应用,然而串补电容的动态特性对锁相环型变流器的稳定性有重要的影响。为分析此影响,在极坐标下建立变流器经串补并网系统的阻抗模型,并导出考虑串补电容的广义阻抗判据。在此基础上,阐明了串补电容与锁相环的动态耦合以及相应的稳定机制。进一步地,分析了电网强度、串补度和锁相环参数变化对系统稳定性的影响,并提出基于广义阻抗判据的锁相环参数设计方法,以提升变流器经串补并网系统的稳定性。研究表明变流器经串补并网后容易恶化弱电网下锁相环主导的次同步振荡问题,且提升锁相环比例增益可显著增强串补并网系统的稳定性。

关键词：串补并网系统变流器广义阻抗判据锁相环次同步振荡

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新型电力系统惯量特性及其实时感知技术

浙江电力 2024年第2期43卷 1-12页

作者：马骏超陆承宇王晨旭冯启帆夏杨红彭琰国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 浙江大学电气工程学院杭州310027

新能源并网将不断挤占常规机组开机容量,降低系统转动惯量和调频能力,导致频率变化加快、波动幅度增大,因此需要新能源机组提供主动惯性支撑。但是新能源机组动态特性完全不同于同步发电机,传统摇摆方程已难以全面刻画新型电力系统频率... 详细信息

新能源并网将不断挤占常规机组开机容量,降低系统转动惯量和调频能力,导致频率变化加快、波动幅度增大,因此需要新能源机组提供主动惯性支撑。但是新能源机组动态特性完全不同于同步发电机,传统摇摆方程已难以全面刻画新型电力系统频率受扰后的动态过程。为此,建立新型电力系统的惯量模型,可以准确刻画同步发电机、跟网型和构网型逆变器的惯量响应过程。提出惯量的实时测量方法,采用改进多项式曲线拟合法和系统辨识法,实现了对系统转动惯量和区域内惯量的准确感知。最后通过仿真,对新型电力系统等效惯量进行了量化评估,验证了所提的测量方法和数学模型的有效性。

关键词：电力系统惯量频率响应虚拟惯量惯量估计阶跃响应

基于RIVER2D的西藏扎拉水电站减水河段生态流量模拟研究

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水利水电快报 2024年第6期45卷 116-120页

作者：马俊超范晓志栾会长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

为了量化扎拉水电站减水河段内鱼类生长及繁殖所需的生态流量,以河道内的重点保护鱼类鮡科鱼类作为目标物种,采用水动力模型与栖息地模型耦合的RIVER2D模型,结合水深及流速两个影响鱼类生境的因子,推求各产卵区对应物种不同生命时期所... 详细信息

为了量化扎拉水电站减水河段内鱼类生长及繁殖所需的生态流量,以河道内的重点保护鱼类鮡科鱼类作为目标物种,采用水动力模型与栖息地模型耦合的RIVER2D模型,结合水深及流速两个影响鱼类生境的因子,推求各产卵区对应物种不同生命时期所需流量与可利用栖息地面积的关系曲线及分布图。结果表明:鮡科鱼类在4~9月的生长及繁殖期间适宜的生态流量范围为22.0~33.0 m^(3)/s。根据可利用栖息地二维分布图可知,鱼类有效栖息地集中分布在河道中心区域,流量增加后,有效栖息地由河道中间带状分布向河道两边延伸。研究成果可为鮡科鱼类的保护及电站生态调度提供参考。

关键词：生态流量 RIVER2D模型物理栖息地可利用栖息地面积扎拉水电站

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新能源电力系统振荡薄弱点定位方法研究

浙江电力 2024年第3期43卷 1-7页

作者：马骏超高磊陈晓刚吕敬彭琰王晨旭刘佳宁国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海200240 国网浙江省电力有限公司杭州310007

为减轻振荡对新能源电力系统的冲击,有必要在线评估系统稳定状态并定位系统振荡薄弱点,提前采取措施。为此,分别从端口频域特性和时域响应角度提出两种新能源电力系统振荡薄弱点定位方法。频域方法基于新能源场站端口阻抗特性评估系统... 详细信息

为减轻振荡对新能源电力系统的冲击,有必要在线评估系统稳定状态并定位系统振荡薄弱点,提前采取措施。为此,分别从端口频域特性和时域响应角度提出两种新能源电力系统振荡薄弱点定位方法。频域方法基于新能源场站端口阻抗特性评估系统稳定状态,并根据各新能源场站端口阻抗实部的大小定位薄弱场站。时域方法通过主动注入宽频小扰动信号,利用HHT(希尔伯特-黄变换)分析各新能源场站端口电流响应,提取薄弱模态的阻尼比,根据阻尼比大小定位薄弱场站。以三个风电场构成的小型新能源系统为例,对上述两种定位方法的有效性进行验证,结果表明两种方法均能准确定位系统振荡的薄弱点。

关键词：新能源电力系统振荡薄弱点定位频域时域希尔伯特-黄变换