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基于双锁相环的海上风场综合惯量调频策略研究

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发电技术 2024年第2期45卷 282-290页

作者：刘林王大龙綦晓周振波林焕新蔡传卫南方电网南方海上风电联合开发有限公司广东省珠海市519070 暨南大学能源电力研究中心广东省珠海市519070 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东省广州市510663

海上风电作为构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分将在沿海城市迅速发展,大规模海上风电并网将大幅削减系统惯量,降低频率抗扰能力。为此,提出基于双锁相环的海上风场综合惯量控制策略。首先,从理论上分析了锁相环对风机虚... 详细信息

海上风电作为构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分将在沿海城市迅速发展,大规模海上风电并网将大幅削减系统惯量,降低频率抗扰能力。为此,提出基于双锁相环的海上风场综合惯量控制策略。首先,从理论上分析了锁相环对风机虚拟惯量的影响机理,探究了参数变化下风机惯量支撑能力和系统频率响应特性;其次,通过分析锁相环参数变化对风机一次调频能力的消极影响,提出基于变参数-快速双锁相环的海上风场综合惯量调频策略;最后,通过仿真验证所提调频策略的有效性。结果表明,综合惯量控制策略在频率响应快速性、抑制测量噪声等方面均具有显著优势。

关键词：海上风场综合惯量控制调频策略新型电力系统锁相环

考虑改进粒子滤波SOH预测与经济优化的电动汽车集群调频策略

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电力系统及其自动化学报 2024年第12期36卷 54-65页

作者：孙英肖龙坤王天奕任博凯张磊河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300401

为应对电动汽车电池老化给电力系统带来的调频稳定性降低与成本升高等严峻挑战,提出考虑改进粒子滤波健康状态预测与经济优化的电动汽车集群调频策略。首先,基于蒙特卡罗与贝叶斯滤波原理,利用边界约束与指数罚函数通过改进粒子滤波预... 详细信息

为应对电动汽车电池老化给电力系统带来的调频稳定性降低与成本升高等严峻挑战,提出考虑改进粒子滤波健康状态预测与经济优化的电动汽车集群调频策略。首先,基于蒙特卡罗与贝叶斯滤波原理,利用边界约束与指数罚函数通过改进粒子滤波预测健康状态并重构电动汽车集群;其次,根据荷电状态与健康状态,结合比例-积分控制器,搭建集群变频率特征系数控制模型并引入系统调度模型;然后,以频率偏差与经济成本为目标函数优化调度指令;最后,仿真验证所提策略对降低调频偏差与经济成本都有良好效果,实现了电动汽车资源高效利用。

关键词：电动汽车调频策略健康状态改进粒子滤波荷电状态经济优化

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基于风光火差异化调频策略的电池储能协同优化配置

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上海交通大学学报 2024年

作者：程昊文李克成柳璐程浩忠桑丙玉上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室中国电力科学研究院

多样化调频资源是解决新型电力系统频率安全问题的有效手段和必然趋势。基于风电、光伏、火电与储能协同的差异化调频策略，提出了多场景下耦合长时间尺度规划与短时间尺度机组组合的电源侧电池储能优化配置方法。分别构建火储、风储... 详细信息

多样化调频资源是解决新型电力系统频率安全问题的有效手段和必然趋势。基于风电、光伏、火电与储能协同的差异化调频策略，提出了多场景下耦合长时间尺度规划与短时间尺度机组组合的电源侧电池储能优化配置方法。分别构建火储、风储、光储联合调频策略，将配套电池储能不同功能细化，增强其在调频过程中的灵活性。优化配置模型以风光火储投资成本与运行成本最小为目标，通过将电力系统能够释放的频率响应功率作为安全约束，以及进行高阶多机系统频率响应的时域仿真后校验，反馈频率安全割迭代求解。本文采用改进的IEEE 24节点系统验证了方法的有效性，电池储能能够在平抑波动、减少新能源弃能以及参与电力系统调频之间灵活选择。

关键词：调频策略优化配置机组组合频率安全电池储能

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节能路由器的动态调频策略研究

计算机工程与科学 2014年第3期36卷 433-440页

作者：史湘君嵩天北京市海量语言信息处理与云计算应用工程技术研究中心北京理工大学计算机学院北京100081

网络基础设施中路由器的电量消耗随着网络规模的不断发展已经不容忽视,节能路由器的研制与使用是绿色通信网络发展的重要步骤之一。在分析网络流量的特点和证明细粒度调频有巨大节能潜力的基础上,设计了可动态调整频率的节能路由器系统... 详细信息

网络基础设施中路由器的电量消耗随着网络规模的不断发展已经不容忽视,节能路由器的研制与使用是绿色通信网络发展的重要步骤之一。在分析网络流量的特点和证明细粒度调频有巨大节能潜力的基础上,设计了可动态调整频率的节能路由器系统架构,重点提出两类路由器的自动调频策略:微周期调频和阈值调频,深入分析了四种具体调频方法。结合不同的流量数据,通过实验评估了所提方法在各种网络中的节能效果,对接入网络的真实流量的实验结果显示,采用动态调频方法,理论上最大节能可达到40%左右,为节能路由器的设计与应用提供了参考依据。

关键词：绿色网络流量分析调频策略路由器

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基于分布式储能的光伏并网系统调频策略研究

电力电子技术 2020年第4期54卷 80-83,96页

作者：孔剑虹李平黄未许傲然国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110006 沈阳工程学院电力学院辽宁沈阳110136

针对光伏并网发电在系统负荷波动时不具备惯性和调频能力等问题,提出了基于分布式储能的光伏并网发电系统调频策略。首先,基于电力系统功频静特性进行了分布式储能参与系统调频特性分析,得到了含分布式储能的光伏并网发电系统频率调整方... 详细信息

针对光伏并网发电在系统负荷波动时不具备惯性和调频能力等问题,提出了基于分布式储能的光伏并网发电系统调频策略。首先,基于电力系统功频静特性进行了分布式储能参与系统调频特性分析,得到了含分布式储能的光伏并网发电系统频率调整方程;其次,建立光伏发电系统和分布式储能的控制策略和数学模型,提出了分布式储能参与系统调频的控制策略;最后,对电网频率跌落0.5 Hz时含分布式储能的光伏并网发电系统运行工况进行仿真和实验验证,证明了分布式储能参与光伏并网发电系统调频策略的有效性。所提研究可在一定程度上提升光伏发电系统并网可靠性。

关键词：光伏并网系统分布式储能调频策略

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大型风电场参与电力系统调频策略研究

大型风电场参与电力系统调频策略研究

作者：付楠华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在新能源技术快速发展的背景下,风力发电技术也得到了快速发展,大规模的风电并网已经成为趋势。由于风能具有波动性和随机性,风电渗透率的增加必然会给电力系统运行带来更大的挑战。由于风电机组无法响应电网频率变化,因此有必要对风电... 详细信息

在新能源技术快速发展的背景下,风力发电技术也得到了快速发展,大规模的风电并网已经成为趋势。由于风能具有波动性和随机性,风电渗透率的增加必然会给电力系统运行带来更大的挑战。由于风电机组无法响应电网频率变化,因此有必要对风电场参与电力系统调频策略进行研究。本文首先对风电机组的运行特性和调频策略进行了研究,分析和对比了不同控制策略的特点和适用范围。考虑到针对风电机组的调频策略适用工况区别,若对风电场内处在不同风速区的机组采取相同的控制策略,则不能充分发挥不同工况下风电机组的调频潜能。为了充分发挥风电机组的调频潜力,根据不同控制策略的特点,针对低、中、高风速的工况,分别设计了相对应的控制策略。在MATLAB/Simulink平台上搭建了含风电场的电力系统模型,验证上述控制策略的可行性。然后针对风电场内不同风速区机组运行状态的差异,为了保障风电场运行安全,设计了一种根据风电机组所处的风速确定减载率的一种减载策略,避免低风速区机组过度减载导致的运行安全问题。同时考虑到处在不同风速的机组减载备用容量不同,为了充分发挥各机组的优势,设计了一种基于权重系数的风电场内功率协调调度策略,该权重系数依据不同风速区内风电机组的备用容量而决定,让备用容量高的风电机组调频出力更多,提高风电场的频率响应能力。对上述控制策略进行仿真,验证可行性。最后基于MATLAB GUI平台设计了风电场调频可视化模拟平台,实现了图形可视化效果。

关键词：风电场调频策略功率协调调度可视化平台

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风火协同一次调频策略研究

风火协同一次调频策略研究

作者：史学健内蒙古科技大学

学位级别：硕士

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”的主要能源发展目标,大规模新能源的接入将形成以换流器为接口的高占比电力电子电力系统,逐步替代电力系统中传统同步发电机组,成为未来新型电力系统的发展趋势。然而,随着新... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”的主要能源发展目标,大规模新能源的接入将形成以换流器为接口的高占比电力电子电力系统,逐步替代电力系统中传统同步发电机组,成为未来新型电力系统的发展趋势。然而,随着新能源占比的不断增长,高占比电力电子化电力系统的转动惯量水平持续下降,显著降低了有功扰动故障下电力系统的调频能力,存在着一定的频率失稳风险。为此,新型电力系统背景下,以风电机组为代表的新能源发电系统应具备传统同步机组的频率响应能力,通过增加附加频率控制环节,提高系统的频率稳定性。本文从系统最小惯量需求出发,在全风速范围内研究风电机组输出惯量参与系统的调频机理,结合传统火电机组的惯量控制,考虑负荷的频率特性,全面构建了风火联合协同调频的控制方案与策略,并通过仿真算例验证本文所提方法及方案的有效性和可行性。论文的主要工作有以下几点:1、以双馈风电机组为研究对象,研究风电机组全风速段内惯量控制,通过采用转子动能控制与功率备用控制计算风电机组的输出惯量并评估风电机组的调频能力,其中转子动能控制策略下,研究风电机组的最优退出调频策略,避免系统发生二次频率跌落事故。根据风电机组的惯量控制与调频能力评估,建立风电场的等效惯量输出模型,研究风电场的惯量控制以及调频能力评估,保证风电场的最大发电效益。2、考虑同步机组调频特征、负荷的频率特性,计及频率变化率和频率偏移量的约束,研究系统有功扰动故障下最小惯量需求的评估方法。根据系统最小惯量需求,结合风电场的实时运行工况,提出风电场的惯量输出控制方法以及调频能力评估。结合火电机组的调频特性,考虑风电调频控制灵活、可塑性强的优点,构建风电场与火电机组的协同一次调频框架,研究风电与火电的协同调频策略。3、提出利用调度层实现风火协同调频策略,调度中心根据系统有功扰动故障特征以及风电机组和风电场的运行工况,结合系统的最小惯量需求,研究系统中风电场和火电机组调频功率的最优分配。在典型36节点算例基础上,搭建含风电、火电的大规模区域电力系统调频模型,验证本文所提调频方案以及调频策略的有效性和可行性。通过仿真结果表明,风火协同联合一次调频有效提高电力系统的频率响应能力,为高比例新能源电力系统运行提供一定的理论依据。

关键词：辅助频率控制调频策略惯量需求风火协同调频转子动能

基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调调频策略

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基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调调频策略

作者：隗霖捷西南交通大学

学位级别：硕士

随着能源危机和环境问题日益严峻,风电作为清洁的可再生能源在全球范围内得到了前所未有的关注。在我国风能资源丰富的地区,风电的渗透率已经超过20%,随着风电装机容量的不断增大以及渗透率的不断提高,大规模风电并网对电网的频率安全... 详细信息

随着能源危机和环境问题日益严峻,风电作为清洁的可再生能源在全球范围内得到了前所未有的关注。在我国风能资源丰富的地区,风电的渗透率已经超过20%,随着风电装机容量的不断增大以及渗透率的不断提高,大规模风电并网对电网的频率安全影响日益显现。双馈感应风力发电机组(DFIG,Doubly-FedInductionGenetator)已经成为现役主流机型,但是其转子转速与电网频率解耦的控制方式决定了其输出的有功功率无法响应电网的频率变化,当风电的渗透率不断升高时,电网的调频压力不断增大。因此,研究双馈风电机组的调频技术以及与同步发电机之间的协调调频策略具有重要意义。本文主要以双馈风电机组的调频控制策略为主要内容,在现有文献综述的基础上,研究双馈风电机组的调频技术。首先概述了国内外风电的发展历史和趋势,分析了现有风电技术快速发展过程中应该注意的问题,并对风电调频的相关技术做了综述。结合同步发电机的频率响应特性,对双馈风电机组的模拟惯量特性进行了理论上的分析。研究了双馈风电机组的模拟惯量控制,对模拟惯量控制的理论部分进行了介绍,给出了相关的控制框图,对传统的桨距角控制方式进行了改进,使其也具备了频率响应能力,并对双馈风电机组与同步发电机的频率特性作了比较。本文也分析了风电机组现有的定系数调频的不足之处,进一步给出根据风电场中每台风电机组的当前风速不断优化其调差系数的调频策略,使得风电场中的调频功率可以合理地分配。针对风电作为一种新的调频电源并入电网时,对双馈风电机组与同步发电机的协调控制理论进行了推导,在不同的风速段根据双馈风电机组的不同运行方式,定义了调频时的可变调差系数,并制定了相关的协调调频策略,仿真部分基于MATLAB/SIMULINK进行了仿真分析,仿真结果表明,所给出的可变系数调频策略有利于平滑风电场的风电功率波动,可使双馈风电机组的储备功率更加充分地参与调频,并有效减轻同步发电机的调频压力。

关键词：双馈风电机组渗透率可变调差系数调频策略

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适用于频率控制的风电场建模与调频策略研究

适用于频率控制的风电场建模与调频策略研究

作者：栾贻贺哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

风电机组的大规模并网会降低电力系统的整体惯性,影响系统的频率稳定性,因此研究风电场参与系统调频过程十分必要。参与调频过程的风电场通常采用单机等值模型,由于风电场不同风速下的风电机组调频能力存在差异,单机等值模型很难满足精... 详细信息

风电机组的大规模并网会降低电力系统的整体惯性,影响系统的频率稳定性,因此研究风电场参与系统调频过程十分必要。参与调频过程的风电场通常采用单机等值模型,由于风电场不同风速下的风电机组调频能力存在差异,单机等值模型很难满足精度要求,传统的交直流并网调频控制策略也存在一定的局限性。本文基于直驱风电机组,就机组的建模、适用于调频控制的风电场等值建模和交直流并网调频控制策略展开研究。研究了直驱风电机组的本体模型和稳态控制模型,针对风电机组参与系统调频过程,在有功功率控制环节附加转子惯性调频控制策略,包括虚拟惯性控制、下垂控制和综合控制。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建风电场模型和同步发电机模型,接入或者切除负荷使系统频率下降或者上升,验证调频控制策略的有效性。验证结果表明虚拟惯性控制可以减小频率的变化率,下垂控制可以减小频率的变化范围,综合控制结合两者优点,调频效果最优。为弥补风电场单机等值模型参与调频控制精度低的问题,对不同风速下的风电场参与调频时系统频率曲线进行分析,提出适用于频率控制的风电场等值方法。根据频率曲线的聚群特性,得到分群指标,系统频率下降和频率上升时分群指标不同,按照分群指标划分风电机组,将各群内的风电机组等值为单台,整个风电场等值为多台风机。利用实际风速对等值方法进行仿真验证,结果表明本文提出的等值方法相较于单机等值模型具有更好的等值效果。分析电力系统的频率特性和系统惯性对频率特性的影响,针对风电场交流并网参与调频过程,研究风电渗透率和调频控制系数对频率特性的影响。综合考虑直驱风电机组中存储的有效动能,计算虚拟惯性时间常数,并且基于虚拟惯性时间常数提出自适应系数调频控制方法,为系统提供有效功率支撑的同时保证自身的安全稳定运行。建立直驱风电场经MMC-HVDC并入电网的综合系统模型,针对风电场经直流并网参与调频附加通信环节存在延迟时间的问题,提出风电场和MMC协调频率控制策略,主要包括GSMMC直流电压控制、WFMMC频率控制和风电场有功功率控制。研究直流电压控制系数和有功功率控制系数对协调控制效果的影响,最后仿真验证了所提协调控制策略在系统频率下降和系统频率上升时的调频效果。

关键词：直驱风电场调频策略等值模型自适应协调控制