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中国电力系统安全稳定性演化综述

中国电力 2024年

作者：董武张健周勤勇张立波龚浩岳中国电力科学研究院有限公司

为提前采取措施防范电力系统安全稳定水平下降，需要明确新能源革命对中国电力系统安全稳定性演变的影响。根据中国电力系统发展过程中电网规模的大小及其增长情况，划分了中国电力系统安全稳定性的4个发展阶段。总结了不同阶段电力系... 详细信息

为提前采取措施防范电力系统安全稳定水平下降，需要明确新能源革命对中国电力系统安全稳定性演变的影响。根据中国电力系统发展过程中电网规模的大小及其增长情况，划分了中国电力系统安全稳定性的4个发展阶段。总结了不同阶段电力系统存在的典型稳定问题。分析了各个阶段影响电力系统安全稳定性的主导因素，厘清造成安全稳定性转换的机制和原因。指出了新能源革命下电力系统安全稳定性与电力系统规模呈现解耦的特点，并提出了构筑电网演化模型，建立稳定水平综合评估指标，以量化和预测未来电力系统安全稳定水平变化趋势的建议。

关键词：电力系统电网规模安全稳定性稳定问题演化

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基于旋转动能释放的风机一次调频策略优化

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 60-68页

作者：高俊诚郭剑波王铁柱马士聪罗魁侯玮琳中国电力科学研究院北京100192

电力系统发生扰动后的频率动态响应过程中,针对不留取备用功率而只依靠转子动能释放提供短时频率支撑的风力发电机组,提出一种调频策略以接近最小化调频代价.分析了调频能量释放对频率响应的影响,使用状态转移矩阵推导量化了不同时刻能... 详细信息

电力系统发生扰动后的频率动态响应过程中,针对不留取备用功率而只依靠转子动能释放提供短时频率支撑的风力发电机组,提出一种调频策略以接近最小化调频代价.分析了调频能量释放对频率响应的影响,使用状态转移矩阵推导量化了不同时刻能量释放对频率变化的作用;构建了基于聚合模型的调频能量短时释放的最优控制问题,从能量视角解析得到调频能量释放的最优轨迹;进一步考虑其实际实现方法,提出一种一次调频阶段风电机组短时频率支撑策略,将该策略应用于典型算例,验证了该辅助调频策略的有效性.结果表明:提出的调频策略能够在保证电网频率安全稳定的前提下,优化风电机组转子动能释放、降低风电机组调频代价,兼具可靠性与经济性.

关键词：风机转子动能释放一次调频调频能量暂态频率稳定最优控制

新能源并网换流器功率控制稳定机理分析及改进控制策略

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高电压技术 2024年第8期50卷 3736-3744页

作者：叶伟豪郭强赵兵兰天楷中国电力科学研究院有限公司北京100192

在大规模新能源并网的背景下,作为并网接口的电压源型换流器得到了广泛应用。为了探究新能源并网换流器接入弱电网的功率控制稳定问题,对比分析了换流器在不同外环控制策略下自身的无功支撑能力对系统静态稳定极限的影响,基于关键电气... 详细信息

在大规模新能源并网的背景下,作为并网接口的电压源型换流器得到了广泛应用。为了探究新能源并网换流器接入弱电网的功率控制稳定问题,对比分析了换流器在不同外环控制策略下自身的无功支撑能力对系统静态稳定极限的影响,基于关键电气量之间的数学关系,探究了有功控制的失稳机理,并提出了有功出力变化对无功输出的影响指标。研究结果表明:PQ控制更能适应变化的一次能源出力场景,面对有功出力变化,具有较强的抗扰能力;而PV控制由于具有更高的静态稳定极限,更适合弱电网。此外,为应对新能源出力波动的场景,提出了一种改进控制策略,该策略具有较高的静态稳定极限和无功控制响应速度快的特性,其抗扰能力相较于PV控制得到了提高,最后通过时域仿真进行了验证。

关键词：弱电网电压源型换流器功率控制小扰动特性稳定性分析小信号模型

适用于构网型新能源发电系统的MCSPWM多电平逆变器

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高电压技术 2024年第2期50卷 861-869,I0031,I0032页

作者：殷小东余佶成刘俊杰梁思远刘俭王健中国电力科学研究院有限公司武汉430074

构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性。在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用。为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调... 详细信息

构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性。在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用。为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调制(multi-carrier sinusoidal pulse width modulation,MCSPWM)策略,该逆变器在开关数量、管压应力、升压能力和控制难度等方面具有优良的综合性能。该文分析了该逆变器的工作原理和抑制电容充电电流尖峰的方法,在软硬件设计的基础上,成功研制了新型开关电容九电平逆变器实验样机。样机实验结果证明,所提出的拓扑在高频调制策略下具有输出2倍升压、双向功率流的能力,开关电容可自动均压,开关管电压应力不超过输入直流源电压Uin,并且开关电容纹波电压的峰峰值小于2V。新型开关电容九电平逆变器,在构网型新能源发电系统中具有潜在的应用前景。

关键词：开关电容九电平逆变器多重载波正弦脉宽调制高频调制构网型新能源发电系统工作模态预充电电路

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基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略

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高电压技术 2024年第3期50卷 1225-1234页

作者：康田园刘科研李昭中国电力科学研究院有限公司北京100192

针对高比例分布式光伏接入配电网引起的电压质量问题,提出一种基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略。首先分析了中低压有源配电网电压控制方式,提出一种光伏逆变器电压区间分区控制方法;然后,提出了中低压配电网2阶... 详细信息

针对高比例分布式光伏接入配电网引起的电压质量问题,提出一种基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略。首先分析了中低压有源配电网电压控制方式,提出一种光伏逆变器电压区间分区控制方法;然后,提出了中低压配电网2阶段分层控制架构,构建以网络损耗最小、电压偏差最小和分布式电源消纳最大为目标的优化控制模型;最后,结合IEEE 33节点算例以及某实际配电网算例对有源配电网分层控制策略进行验证。IEEE33节点算例表明,优化方法可使配电网整体损耗降低3.79%,电压偏差率降低27.29%;实际配电网算例结果表明,优化方法可使配电网整体损耗降低36.33%,电压偏差率降低62.59%,并可有效提高光伏消纳平衡能力,保障有源配电网安全稳定运行。

关键词：配电网高比例分布式光伏逆变器调节电压分区控制分层协调控制

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变压器油中微水的激光散射测量技术

高电压技术 2024年第8期50卷 3607-3615页

作者：袁田卫卓胡坤芳伍罡应斯蔡胜伟中国电力科学研究院有限公司武汉430074

变压器油中微水是影响绝缘性能的重要因素,为了克服现有检测方法稳定性差、主观性强、使用条件严苛等不足,通过数字图像量化波长为650 nm的激光在油中形成的散射光柱灰度,结合米氏散射和瑞利散射理论特征,利用光强衰减、区间灰度像素统... 详细信息

变压器油中微水是影响绝缘性能的重要因素,为了克服现有检测方法稳定性差、主观性强、使用条件严苛等不足,通过数字图像量化波长为650 nm的激光在油中形成的散射光柱灰度,结合米氏散射和瑞利散射理论特征,利用光强衰减、区间灰度像素统计等手段对比了变压器油的温度、颗粒度和微水含量(水分质量分数)等数据。研究发现:散射光强与微水颗粒的尺寸之间的关系为主导关系,但会受到油温度、颗粒度的干扰;油中温度升高会促使微水含量≤10×10^(−6)的微水颗粒合并为主导,而当微水含量(水分质量分数)>10×10^(−6)时,微水颗粒分解和合并逐渐达到平衡;油微水与光柱呈现明显的指数关系,通过调节数字图像灰度的敏感度,增加像素统计量匹配不同区间微水,可以降低数值波动,并给出了颗粒度和温度线性校准的实例。研究结果表明,所提方法能够实现变压器油中微水含量的测量,可用于油浸式变压器的油中微水检测。

关键词：变压器油微水激光光散射灰度颗粒度

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基于双层功率分配的智能配电网协同优化策略

高电压技术 2024年第7期50卷 3029-3038,I0012-I0014页

作者：张彬文王新迎李烨闫冬中国电力科学研究院有限公司北京100192

针对新能源出力的强随机性、间歇性影响配电网功率平衡问题,提出了一种融合多步贪婪策略改进的深度双Q网络(double deep Q network,DDQN)算法和一致性算法的双层功率分配策略,该方法在源荷波动情况下可自适应调整配电网各机组出力,保证... 详细信息

针对新能源出力的强随机性、间歇性影响配电网功率平衡问题,提出了一种融合多步贪婪策略改进的深度双Q网络(double deep Q network,DDQN)算法和一致性算法的双层功率分配策略,该方法在源荷波动情况下可自适应调整配电网各机组出力,保证功率调节的快速性和经济性。首先,基于“资源集群”的划分提出了分层分布式功率分配框架,将智能配电网功率分配问题分解为协调调度层和自治层功率优化分配模型进行求解。然后,协调调度层采用多步贪婪策略改进的DDQN算法来实现“资源集群”间的功率分配,自治层提出以成本微增量为一致性状态变量的功率动态分配方法。最后,典型智能配电网算例仿真结果表明,所提的双层功率分配策略能够在新能源波动情况下解决功率的优化分配问题;与多种方法相比,所提方法具有较快的收敛速度和较低的调节成本。

关键词：智能配电网功率分配多步贪婪策略深度强化学习一致性算法

新型配电系统形态演化与安全高效运行方法综述

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高电压技术 2024年第1期50卷 1-18页

作者：盛万兴刘科研李昭白牧可贾东梨中国电力科学研究院有限公司北京100192

配电网是实现能源转型的重要支撑点,“双碳”目标驱动的配电网将发生重大变革,已快速从被动配送网络向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变,呈现更强的“系统化”特征,即从配电网向配电系统转变。在此背景下,该... 详细信息

配电网是实现能源转型的重要支撑点,“双碳”目标驱动的配电网将发生重大变革,已快速从被动配送网络向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变,呈现更强的“系统化”特征,即从配电网向配电系统转变。在此背景下,该文首先从形态演化路径、多维度耦合关系以及核心研究手段3个维度梳理总结相关研究,并初步提出新型配电系统未来演化规律与演进方向构想。然后,对新型配电系统演进过程中涉及到的关键技术,即故障保护与自愈技术、振荡分析与抑制技术、系统稳定控制技术与协同调度技术进行了总结与讨论,并进一步通过分析关键技术在典型案例中的应用明确了现阶段技术现状与未来需求的差距。最后,对新型配电系统相关技术未来发展方向提出了展望。

关键词：新型配电系统分布式资源源网荷储形态演化故障与保护振荡协调调控

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“双碳”目标下我国能源电力系统发展前景

科学通报 2024年第8期69卷 983-989页

作者：周孝信赵强张玉琼中国电力科学研究院有限公司北京100192

习近平主席于2020年9月代表中国宣布应对气候变化的“双碳”目标,2021年3月部署了“构建清洁低碳安全高效的能源体系”“构建新型电力系统”的“十四五”重点工作任务^([1]),并相继出台了多项相关政策要求^([2~4]),明确了我国能源电力... 详细信息

习近平主席于2020年9月代表中国宣布应对气候变化的“双碳”目标,2021年3月部署了“构建清洁低碳安全高效的能源体系”“构建新型电力系统”的“十四五”重点工作任务^([1]),并相继出台了多项相关政策要求^([2~4]),明确了我国能源电力转型的实施路径.2022年10月,中国共产党第二十次全国代表大会报告进一步提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和.”

关键词：能源体系全国代表大会实施路径电力系统发展碳中和稳妥推进