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基于电力电子变换器虚拟同步构网控制的电力系统暂态稳定极限提升方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：梁帅姚良忠徐箭程帆喻恒凝邓靖雷潘尚智交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学电气与自动化学院)

以电力电子变换器为并网接口的风电及光伏等可再生能源因其电源特性与同步发电机相比存在巨大差异，其高比例接入将使电力系统的暂态稳定性特征发生重大改变，给电力系统的暂态稳定性控制带来了新挑战。本文利用电力电子变换器的虚拟同... 详细信息

以电力电子变换器为并网接口的风电及光伏等可再生能源因其电源特性与同步发电机相比存在巨大差异，其高比例接入将使电力系统的暂态稳定性特征发生重大改变，给电力系统的暂态稳定性控制带来了新挑战。本文利用电力电子变换器的虚拟同步构网特性及灵活切换控制功能，提出了一种提升电力系统暂态稳定极限的构网控制方法。首先基于电力电子变换器虚拟同步构网控制的典型控制结构与控制策略，分析并给出了变换器与同步机并联系统的暂态稳定分析模型，然后基于虚拟同步构网控制变换器有功输出占比对系统暂态稳定性的影响分析，给出了通过灵活控制变换器有功输出提升系统暂态稳定极限的基本原理，在此基础上，以电压跌落深度为判据，设计了基于虚拟同步构网控制反馈模式自适应切换的变换器有功灵活控制方法，实现了电力系统暂态稳定极限的提升。最后通过对电力电子变换器并网系统的仿真分析，验证了本文所提暂态稳定极限提升控制方法的有效性。

关键词：电力电子变器构网控制虚拟同步控制高渗透率暂态稳定极限提升相平面

面向储能多应用价值协同的风光储系统日前优化调度方法

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高电压技术 2024年第6期50卷 2511-2522,I0004-I0006页

作者：赵小磊姚良忠刘运鑫赵波喻恒凝徐箭交直流智能配电网湖北省工程中心武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

在新能源发电侧配备储能不但可平滑新能源波动、移峰填谷、提高新能源的可调性及消纳能力,而且还具有峰谷套利等多方面应用价值。针对储能价值挖掘问题,首先分析了储能在具有互补性和关联性的峰谷套利、波动平抑、功率预测误差补偿3种... 详细信息

在新能源发电侧配备储能不但可平滑新能源波动、移峰填谷、提高新能源的可调性及消纳能力,而且还具有峰谷套利等多方面应用价值。针对储能价值挖掘问题,首先分析了储能在具有互补性和关联性的峰谷套利、波动平抑、功率预测误差补偿3种应用价值中所能够获得的收益,在此基础上提出了考虑储能多价值协同的风光储系统优化调度方法,以风光储系统总收益最大为目标,同时考虑到储能的损耗成本,对日前协同优化调度模型进行线性化求解,实现了储能同时响应多种应用价值需求的协同优化。最后对实际系统进行仿真,并与不同调度方案对比,结果表明:所提方法通过协同优化具有互补性和关联性的多种应用价值,在保障储能使用寿命的同时,能够更好地提高储能的利用率和收益,具有较好的经济性和适应性;不同储能容量配置下储能总净收益会随着容量增大呈现先增后减的趋势,其套利空间有限。

关键词：储能多应用价值互补性风光储协同调度线性化

基于一致性算法的区域网络集中式共享储能共享机制

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 231-237页

作者：余心悦李高俊杰王馨刘倩李勇汇杨军交直流智能配电网湖北省工程中心湖北武汉430072 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院安徽合肥230071

现阶段共享储能市场的交易机制存在准入门槛高、交易成本高、交易过程复杂等问题。在高渗透率新能源接入背景下,传统集中式调度方法存在调度中心通信压力大、可靠性差等问题,而分布式调度方法能通过降低市场交易成本来提高市场效率。针... 详细信息

现阶段共享储能市场的交易机制存在准入门槛高、交易成本高、交易过程复杂等问题。在高渗透率新能源接入背景下,传统集中式调度方法存在调度中心通信压力大、可靠性差等问题,而分布式调度方法能通过降低市场交易成本来提高市场效率。针对多座新能源场站与共享储能的标准纳什博弈关系,提出了基于价格一致性的共享储能实时共享机制。基于共享储能的实时交易机制,构建了新能源场站与共享储能运营商的分布式个体决策模型;为了实现去中心化共享,在区域共享网络中提出了基于一致性算法的共享储能实时共享机制,参与者通过交互共享电价达成价格认同,最终实现共享储能社会福利最大化。以新能源场站-共享储能网络为算例进行仿真,验证所提分布式调度方法能达到与集中式调度方法相同的效果,且适用性更优。

关键词：共享储能一致性算法标准纳什博弈共享机制商业模式

考虑制氢效率优化的氢-储-风直流微网功率协调控制

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电力系统自动化 2024年第13期48卷 19-29页

作者：尹德强姚良忠程帆徐箭吴鸣翟冬阳交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学) 湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 中国电力科学研究院有限公司北京市100192

利用风电等新能源制氢是提高新能源消纳能力的一种有效技术手段。为适应风电及负荷功率的波动性并确保制氢电解槽高效运行,提出一种考虑制氢效率优化运行需求的氢-储-风直流微网功率协调控制方法。根据制氢电解槽优化运行区间和直流母... 详细信息

利用风电等新能源制氢是提高新能源消纳能力的一种有效技术手段。为适应风电及负荷功率的波动性并确保制氢电解槽高效运行,提出一种考虑制氢效率优化运行需求的氢-储-风直流微网功率协调控制方法。根据制氢电解槽优化运行区间和直流母线电压波动范围,将直流微网划分为正常运行模式(即制氢电解槽优化运行)和极端运行模式(即制氢电解槽非优化运行)。在正常运行模式下,通过电解槽的自适应下垂控制和电池储能含虚拟电容的变系数下垂控制,将电解槽运行点维持在优化运行区间内,保证电解槽高效安全运行;在极端运行模式下,通过氢/储控制策略灵活切换以确保直流微网电压安全。所提协调控制方法不但可快速抑制风电及负荷功率波动所引发的直流母线电压波动,而且可维持制氢效率处于较高水平。最后,通过PSCAD/EMTDC的仿真算例分析验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：风电制氢直流微网优化运行区间效率优化功率协调控制

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面向需求侧市场化响应交易细则的高耗能负荷需求响应控制策略

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中国电机工程学报 2024年

作者：廖思阳谢濠聪徐箭孙元章柯德平蒋一博交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学电气与自动化学院) 国网(苏州)城市能源院有限公司

建设含高比例新能源的新型电力系统对电力系统的调节灵活性提出了新的要求。为充分挖掘需求侧灵活负荷资源，部分省份发布需求响应方案以引导电力用户参与削峰需求。需求侧中，高耗能工业负荷具备负荷单体容量大，功率可控性强等优点，... 详细信息

建设含高比例新能源的新型电力系统对电力系统的调节灵活性提出了新的要求。为充分挖掘需求侧灵活负荷资源，部分省份发布需求响应方案以引导电力用户参与削峰需求。需求侧中，高耗能工业负荷具备负荷单体容量大，功率可控性强等优点，但其参与需求响应受限于负荷正常生产需求与缺乏最大化响应收益控制策略。由此，本文以电解铜工业负荷为例，提出面向需求侧市场化响应交易细则的高耗能负荷功率控制策略。首先，分析电解铜负荷工艺流程环节功率调节可行性并建立对应功率控制模型。建立电解铜工艺流程RTN模型以描述负荷生产周期内生产状态，通过物料数量明确负荷功率调控边界。基于四川省需求响应实施方案交易细则，明确负荷响应收益结算机制及有效响应约束。考虑功率调控产生的额外成本，提出满足负荷生产安全与有效响应约束的最大化负荷响应收益的功率控制策略。最后在不同情景下进行了仿真，相较于仅满足中标响应需求，本文功率控制策略能够提升响应收益16%以上，并且在较长时间尺度响应中能够最大程度满足响应需求，验证本文功率控制策略的有效性，为工业负荷参与需求响应提供一种可行方案。

关键词：高耗能负荷需求侧响应资源任务网络模型调节成本市场化响应交易细则

基于暂态电势控制的双馈风机鲁棒自同步控制策略

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电工技术学报 2024年

作者：黄达柯德平杨欢欢徐光虎徐箭武汉大学电气与自动化学院交直流智能配电网湖北省工程中心武汉大学电气与自动化学院中国南方电网电力调度控制中心

在直接并网电压源型逆变器上广泛研究的自同步控制方法难以直接应用于双馈风机，其主要原因是受控的转子侧逆变器电压与并网的定子暂态电势是通过转子励磁绕组动态耦合的。因此，本文提出一种基于暂态电势控制的双馈风机鲁棒自同步控制... 详细信息

在直接并网电压源型逆变器上广泛研究的自同步控制方法难以直接应用于双馈风机，其主要原因是受控的转子侧逆变器电压与并网的定子暂态电势是通过转子励磁绕组动态耦合的。因此，本文提出一种基于暂态电势控制的双馈风机鲁棒自同步控制策略。通过转子侧逆变器电压控制暂态电势，所提自同步控制策略可有效计及风机机械和励磁动态，避免其对闭环控制系统稳定性的不良影响。此外，针对所提自同步控制中的PI参数，本文进一步提出了鲁棒PI参数设计方法，以应对由于风机参数不确定性带来的闭环系统稳定性问题。仿真结果验证了双馈风机在本文所提自同步控制策略下向电网提供支撑的有效性。同时，仿真结果表明具有鲁棒PI参数的自同步控制对风机参数的不确定性具有更强免疫能力，从而提升双馈风机自同步闭环控制系统在不确定性参数环境下的稳定性。

关键词：跟网型构网型自同步双馈风机鲁棒控制暂态电势

城市综合能源系统协同调控与互动交易研究综述

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高电压技术 2024年第4期50卷 1357-1375,I0001页

作者：马恒瑞王波王蔚董旭柱刘书福丁书伟交直流智能配电网湖北省工程中心武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 新能源电力系统智慧运行教育部重点实验室(青海大学能源与电气工程学院) 西宁810016

城市是工业、服务业的聚集地,是经济增长的主引擎,未来城市综合能源系统的发展目标将不仅仅局限于满足社会能源需求,还需要将视角提升到支撑城市全局发展层面。因此,城市综合能源系统协同调控与互动交易相关研究不仅是近年来研究的热点... 详细信息

城市是工业、服务业的聚集地,是经济增长的主引擎,未来城市综合能源系统的发展目标将不仅仅局限于满足社会能源需求,还需要将视角提升到支撑城市全局发展层面。因此,城市综合能源系统协同调控与互动交易相关研究不仅是近年来研究的热点问题,也是促进人类和城市可持续发展的必要解决问题。该文首先分析了相关研究的发展趋势和发文热度。然后在模型层面,分别讨论了城市综合能源系统的基本协同调控模型以及满足零碳需求、韧性提升需求、互动交易场景下的协同调控模型;在决策框架和算法层面,就目前常用的双层优化、鲁棒优化、人工智能优化方法分别进行概括分析;对城市综合能源系统仿真软件的特点进行了归纳总结。最后,对城市综合能源系统中多能源协同运行灵活性潜力挖掘、全设备模型建模方法与信息交换技术、多元用户互动特性分析、信息-物理-社会深度融合的需求和挑战进行了展望。

关键词：城市综合能源系统协同调控互动交易模型决策框架求解方法

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

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电力系统自动化 2024年第5期48卷 88-98页

作者：吴赋章杨军柯松向慕超凌在汛邓桂平交直流智能配电网湖北省工程中心湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430077

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考... 详细信息

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。

关键词：高渗透率电动汽车配电网交通网故障充电最大供电能力

面向直流受端新型电力系统暂态电压稳定的紧急控制策略

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 195-202页

作者：李轻言林涛杜蕙付希越李君徐遐龄李大虎饶渝泽交直流智能配电网湖北省工程中心湖北武汉430000 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 国家电网公司华中分部湖北武汉430077 国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077

在直流受端新型电力系统中,新能源电源及直流的接入导致同步机开机减少,动态无功功率相对紧张,暂态电压失稳风险显著增大。为高效快速获取紧急控制策略,即直流电流控制方案,并使其适应不同的电网运行方式和故障场景,尤其是电网拓扑结构... 详细信息

在直流受端新型电力系统中,新能源电源及直流的接入导致同步机开机减少,动态无功功率相对紧张,暂态电压失稳风险显著增大。为高效快速获取紧急控制策略,即直流电流控制方案,并使其适应不同的电网运行方式和故障场景,尤其是电网拓扑结构的变化,基于图卷积神经网络(GCN)对常规深度强化学习模型深度确定性决策梯度(DDPG)的网络结构进行改造,构建了GCN-DDPG融合模型。在此基础上,引入双评价网络机制和评价网络与动作网络非同步更新策略以提升算法效果。进一步地,在应用方面,基于GCN-DDPG融合模型构建紧急控制模型并将其下达至安控主站,安控主站将依据电网实际运行方式和故障等信息,对紧急控制策略进行在线量化计算,并发送至直流控保系统执行。最后,通过改造的IEEE 14节点系统验证所提方法的有效性和优越性。

关键词：高压直流输电直流受端新型电力系统暂态电压稳定紧急控制电流控制方案 DDPG GCN