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计及光伏阵列的光伏发电阻抗建模与特性分析

中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5122-5135页

作者：雷雨李光辉王伟胜何国庆郭梓暄新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

大规模光伏电站并网振荡风险急剧增高，序阻抗建模逐步成为广泛采用的分析方法。目前针对光伏发电的阻抗建模将光伏阵列等效为恒定电流源，未计及光伏阵列自身动态特性的影响。实际光伏发电系统中，光伏阵列输出电压、电流非线性且与幅... 详细信息

大规模光伏电站并网振荡风险急剧增高，序阻抗建模逐步成为广泛采用的分析方法。目前针对光伏发电的阻抗建模将光伏阵列等效为恒定电流源，未计及光伏阵列自身动态特性的影响。实际光伏发电系统中，光伏阵列输出电压、电流非线性且与幅照度和温度强相关，光伏阵列自身动态对光伏发电阻抗特性的影响存在且不可忽略。该文基于光伏发电交-直流小信号耦合关系，建立及光伏阵列的光伏发电阻抗解析模型，揭示光伏阵列动态特性对光伏发电交流侧阻抗的耦合机理，定量分析直流电容容量、直流电压环、光伏阵列幅照度和温度等因素对耦合特性影响规律。基于控制硬件在环仿真平台，开展计及光伏阵列的光伏发电系统阻抗扫描与振荡复现。研究表明，光伏阵列自身阻抗不可忽略，且与幅照度和温度强相关，通过直流母线耦合至交流端口，最终对光伏发电交流端口阻抗特性产生影响。直流母线电容容量、直流电压环带宽以及幅照度均会影响光伏阵列对光伏发电交流端口阻抗的耦合程度。

关键词：光伏阵列序阻抗建模阻抗特性耦合特性

基于实测数据的新能源场站一次调频性能分段评价方法

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电源学报 2024年

作者：包斯嘉施志明张建张军军新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院)

近年来直流输电和新能源发电占比快速提升，新能源机组参与电网一次调频的要求逐步被引入各地方的管理细则之中。但现行的基于模拟电网频率扰动测试的新能源场站一次调频性能评价方法侧重于场站一次调频性能综合评价而无法准确表征其初... 详细信息

近年来直流输电和新能源发电占比快速提升，新能源机组参与电网一次调频的要求逐步被引入各地方的管理细则之中。但现行的基于模拟电网频率扰动测试的新能源场站一次调频性能评价方法侧重于场站一次调频性能综合评价而无法准确表征其初始动态特性，不适用于现场实测数据分析。对此，本文提出场站一次调频性能分段评价方法。在阐述现有新能源场站一次调频性能评价方法的基础上，结合现场故障录波数据分析结果揭示现有评价方法的不足。继而依据一次调频动态特性及场站一次调频控制流程对实测数据进行分段分析与评价，实现对场站一次调频性能的全过程准确表征。测试结果表明所提的分段评价方法能够有效的应用于一次调频实测数据分析并准确的评价场站一次调频性能，为新能源场站的一次调频性能实时评估提供可选方案。

关键词：新能源场站实测数据一次调频动态特性分段评价

适用于风-光-火耦合系统运行控制的状态感知及预测技术

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高电压技术 2024年第4期50卷 1596-1607,I0036,I0037页

作者：唐冰婕陈宁张磊崔岩黄笑伯新能源与储能运行控制全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 南京210003 国网辽宁省电力有限公司沈阳110004

为了解决将可再生能源与火电集成耦合为一个发电主体后,耦合系统与现有电网调度体系不兼容的问题,提出了适用于风-光-火耦合系统运行控制的状态感知及预测技术。首先,针对耦合系统的运行特性,从“状态感知数据获取—运行状态评价指标建... 详细信息

为了解决将可再生能源与火电集成耦合为一个发电主体后,耦合系统与现有电网调度体系不兼容的问题,提出了适用于风-光-火耦合系统运行控制的状态感知及预测技术。首先,针对耦合系统的运行特性,从“状态感知数据获取—运行状态评价指标建立—运行状态划分”3个步骤提出运行状态的实时感知方法,实现了耦合系统运行状态的准确感知。然后,提出耦合系统整体出力预测方法,为电网调度提供功率控制指令的决策信息。针对耦合系统内部多电源的协同控制,提出多电源可行运行域建模方法,实现了耦合系统整体运行状态的预测。基于东北某地区实际算例及运行数据的仿真结果表明,所提方法能够有效实现风-光-火耦合系统的运行状态感知及预测,有助于提升耦合系统的整体运行控制性能并使其更好地融入实际电网的调度体系。

关键词：可再生能源耦合系统状态感知趋势预测可行运行域

基于介质碳化通道电阻与温度映射关系的光伏直流汇集系统早期故障判别

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电网技术 2024年第4期48卷 1645-1653,I0075,I0077,I0078页

作者：张旸贾科张恬昕施志明毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

光伏中压直流汇集系统中,极间短路故障过流很可能迫使换流器在几毫秒内闭锁,保护来不及动作,引发整个系统停运。该问题可通过提前识别并隔离直流线路中的早期故障来解决。然而在直流线路上,早期故障与绝缘缺陷尚缺乏明确的边界,故障检... 详细信息

光伏中压直流汇集系统中,极间短路故障过流很可能迫使换流器在几毫秒内闭锁,保护来不及动作,引发整个系统停运。该问题可通过提前识别并隔离直流线路中的早期故障来解决。然而在直流线路上,早期故障与绝缘缺陷尚缺乏明确的边界,故障检测判据的阈值难以给定。为此,该文提出了基于碳化通道电阻与温度映射关系的早期故障边界给定原则。基于早期故障发展机理,建立了电缆早期故障实验拟合模型,选取介质碳化通道电阻为故障特征量。在计及系统电压控制约束条件下,解析电缆层间温差与碳化通道电阻的映射关系,进而确定早期故障边界。在此基础上提出了基于故障介质碳化通道电阻值的早期故障判据。仿真结果证明了早期故障边界的合理性以及早期故障判据的有效性,能够为光伏中压直流汇集系统的持续安全运行提供保障。

关键词：直流汇集系统早期故障故障边界故障判别

基于因果正则化极限学习机的风电功率短期预测方法

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 127-136页

作者：杨茂张书天王勃现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京100192

随着风电并网比例的逐年提高,电力系统对风电功率预测的准确性和稳定性提出了更高要求。对于同一风电场而言,为了避免不同特征选择方法所选择的风电场特征子集不同,从因果关系的角度出发,提出了一种基于因果正则化极限学习机(causal reg... 详细信息

随着风电并网比例的逐年提高,电力系统对风电功率预测的准确性和稳定性提出了更高要求。对于同一风电场而言,为了避免不同特征选择方法所选择的风电场特征子集不同,从因果关系的角度出发,提出了一种基于因果正则化极限学习机(causal regularized extreme learning machine, CRELM)的风电功率短期预测方法。首先将极限学习机(extreme learning machine, ELM)建模为结构因果模型(structural causal model, SCM),在此基础上计算隐藏层神经元与输出层神经元之间的平均因果效应向量。然后将该平均因果效应向量与输出层权重相结合构成因果正则化项,在最小化训练误差的同时最大化网络的因果关系,以进一步提升模型的预测准确性和预测稳定性。最后,以国内蒙西某风电场数据为例,与采用特征选择或不采用特征选择的预测模型相对比,验证了所提方法的有效性和适用性。

关键词：特征选择因果正则化结构因果模型平均因果效应向量极限学习机

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含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风电场等值建模方法

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电力系统及其自动化学报 2024年

作者：韩平平王凯鹏吴红斌董玮新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院) 新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学)

为建立准确的具有主动支撑能力的直驱风电场等值模型，本文提出一种含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风电场等值建模方法。首先建立包含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风机并网系统模型，然后依据适应性分析选取转速、减载系数、惯性系数... 详细信息

为建立准确的具有主动支撑能力的直驱风电场等值模型，本文提出一种含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风电场等值建模方法。首先建立包含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风机并网系统模型，然后依据适应性分析选取转速、减载系数、惯性系数和阻尼系数作为分群指标；接着基于分群指标利用改进k-means算法对直驱风电场中的机组进行聚类分群，得到直驱风电场的等值模型；最后利用实际算例在不同场景下进行仿真和计算，对等值建模方法准确性进行验证。

关键词：直驱风机减载控制虚拟惯量等值建模

基于分段仿射阻抗模型的电压源变流器小扰动稳定域在线构造

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中国电机工程学报 2024年第14期 5667-5680页

作者：马悦鑫王鹏赵浩然贺敬罗嘉王金龙山东大学电气工程学院新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

近年来小扰动振荡事故频发，亟需建立能反映新能源并网系统全工况的在线稳定域。小扰动在线稳定域可以为时变性和波动性下新型电力系统的安全评估和控制优化提供强有力的支撑。因此，提出基于分段仿射阻抗模型的电压源变流器(voltage so... 详细信息

近年来小扰动振荡事故频发，亟需建立能反映新能源并网系统全工况的在线稳定域。小扰动在线稳定域可以为时变性和波动性下新型电力系统的安全评估和控制优化提供强有力的支撑。因此，提出基于分段仿射阻抗模型的电压源变流器(voltage source converter,VSC)小扰动稳定域在线构造方法。首先，该方法使用电压、功率和频域因子作为分区变量，离线构建VSC的分段仿射阻抗模型。在线计算时根据运行工况可以快速定位运行分区并确定对应的线性仿射模型，从而极大地提高阻抗计算的效率。其次，提出VSC稳定域边界点的双层优化模型，利用改进的广义奈奎斯特判据和复合形法进行快速求解。然后，通过改变双层优化模型的求解方向搜索边界点，基于分段拟合获取准确的边界解析式。最后，仿真算例和实验结果表明，分段仿射阻抗模型与全阶阻抗模型误差小于1%；该方法可以准确和高效地构建在线稳定域。

关键词：小扰动建模阻抗法分段仿射稳定域复合形法

面向新型电力系统发展需求的数值天气预报技术及应用综述

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电力系统自动化 2024年

作者：杨明李梦林王勃刘纯于一潇王传琦电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

新型电力系统以构建高比例新能源供给消纳体系为主线任务，其源网荷储的运行规律与气象变化紧密关联，电网运行调度、规划设计、防灾减灾等环节均需考虑天气的影响，电力与气象两个学科的融合发展成为必然。然而，从目前来看，鲜有研究... 详细信息

新型电力系统以构建高比例新能源供给消纳体系为主线任务，其源网荷储的运行规律与气象变化紧密关联，电网运行调度、规划设计、防灾减灾等环节均需考虑天气的影响，电力与气象两个学科的融合发展成为必然。然而，从目前来看，鲜有研究对面向新型电力系统发展需求的数值天气预报关键技术及其应用进行系统性梳理。对此，首先围绕气象观测、质量控制、资料同化、数值模式4个方面总结了数值天气预报的关键技术；然后，从源荷功率预测、风光资源评估、电网灾害预警3个方面综述了数值气象的典型应用场景及应用方式；最后，分析了新型电力系统对数值天气预报准确性、时效性和精细度方面的独特需求，探讨了数值天气预报技术在电力需求上存在的不足之处以及在需求驱动下关键技术提升之间的矛盾和促进关系，并在数据、模式和平台建设层面对未来电力与气象学科融合发展的重点研究方向进行了展望，以期为相关理论研究和实践应用提供参考。

关键词：新型电力系统电力气象数值模式资料同化

基于SOP动态一致性的退役动力电池模组筛选方法研究

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太阳能学报 2024年第2期45卷 274-282页

作者：颜宁钟瑶李相俊李洋姚清野马少华沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京100192 特变电工沈阳变压器集团有限公司沈阳110020

针对退役电池初始特性参数不一致性,多因素影响下电池模组筛选效果不佳的难题,提出一种基于SOP动态一致性的电池模组筛选方法。首先,为表征退役动力电池梯次利用筛选时初始特性,选取退役动力电池的端电压、容量和内阻作为静态筛选的参量... 详细信息

针对退役电池初始特性参数不一致性,多因素影响下电池模组筛选效果不佳的难题,提出一种基于SOP动态一致性的电池模组筛选方法。首先,为表征退役动力电池梯次利用筛选时初始特性,选取退役动力电池的端电压、容量和内阻作为静态筛选的参量,并提出基于密度思想的改进K-均值聚类的静态筛选方法;其次,从静态筛选结果中选取一致性较好的单体电池,建立电压、荷电状态(SOC)、电池健康状态(SOH)等因素与功率状态(SOP)的特征关系,对退役动力电池SOP动态特性进行估计;最后,将SOP一致性较好的退役电池串联成组,建立SOP与电池模组寿命损耗关联关系,基于SOP动态一致性进行电池模组的动态筛选。通过仿真分析验证所提筛选方法的有效性,可有效延长退役电池的使用寿命。

关键词：电池模组功率状态动力电池动态一致性静动态筛选寿命损耗