随着双碳目标的提出,新能源发电得以快速发展,未来高比例新能源并网将对电力系统带来重大影响。分析了高比例新能源对电力系统建模、运行以及规划3个方面的影响,并梳理了高比例新能源系统在数学模型、运行规划方案、需求响应、储能技术以及人工智能等应用方面的研究现状,指出目前高比例新能源系统研究所存在的问题。最后,分别从系统建设、电网灵活性、新能源消纳技术以及智能化等方面对未来新能源电力系统的发展进行了思考与展望。
为推动国家“双碳”目标的实现,助力能源转型,储能电站作为促进新能源消纳,保证电网安全稳定运行的重要技术手段,两部委与地方政府部门相继出台多项政策促进我国新能源储能电站建设。从我国相继发布相关政策角度出发,剖析已建设储能电站及示范工程结构与工作模式;然后从全寿命周期角度出发,分析储能电站建设过程中所考虑的成本投入以及储能电站效益,以及部分成本测算需要考虑的主要参数;最后,结合我国现有能源结构给出相关建议,以期储能电站发挥新能源消纳等多重作用,为储能电站的建设运营提供依据和决策指导。
风-氢混合系统(W-HHS)参与电网调度时,氢储能系统(HESS)间歇工作的热能需求特性成为影响系统调度的关键因素。建立了具备余热利用系统的HESS模型,在HESS热量平衡和热功率平衡约束下,提出了以提高W-HHS运行收益为目标,满足混合系统输出功率跟踪电网调度曲线约束的W-HHS优化调度方法。最后,通过青海风电场数据对所提方法和模型进行了验证和分析。结果表明,HESS热平衡约束对W-HHS运行调度具有重要影响,所提方法能提高W-HHS运行的可靠性。参数分析说明,减小散热系数能够降低热平衡约束对W-HHS调度策略的影响,提高风电场并网功率。
在综合考虑调峰补偿收益和节煤收益情况下,提出了计及最小运行成本的储能参与电网辅助调峰协调优化控制方法。以系统净收益最大为目标,建立了储能参与电网辅助调峰的容量优化配置模型,分别利用人工蜂群(ABC)算法和粒子群优化(PSO)算法对模型进行求解,得到最优储能容量配置。以系统运行成本最小为目标函数,建立了储能参与电网辅助调峰的优化控制模型,协调优化后的系统弃风率降低为1.078 8%,系统总运行成本降到1 401.08万元。最后,通过某省电网实际运行数据仿真分析验证了所提方法的有效性和正确性。
目前的电力市场定价制度中,以电网为中心的中心化程度过高。随着科技的发展进步,区块链技术被引入到电力交易之中,成为了解决电力交易中心化程度过高的合理方案。为解决此交易过程中存在的安全性与隐私性的问题,本文设计了一种应用非对称加密技术,基于自动调价公式的区块链电力交易系统安全交易机制,且针对该机制设计了一种相应的价格回溯调节算法。最后通过数据验证在电力交易过程中调价和价格回溯的可行性。
随着双碳目标的提出,风能、太阳能规模化发展和技术进步,新能源将迎来高速发展,而新能源消纳问题依然严峻,准确评估新能源消纳因素对指定有效的消纳措施具有重要意义。分析新能源消纳形式,建立新能源消纳影响因素贡献度评估模型,从贡献度量化指标分析主要因素;基于时序生产模拟计算各边界条件下新能源利用率,提出新能源影响因素敏感因子计算方法。以新疆电网新能源消纳为案例,采用所提评估方法,评估各影响因素敏感性。分析表明,负荷增长、外送能力提升、资源特性、装机规模及接入时序等多种因素均对新能源消纳有不同程度的影响。
直流微电网孤岛运行模式下,当光伏出力或负荷突变时,直流母线电压产生较大波动。为稳定直流电压,混合储能系统进行快速充放电,传统比例-积分(PI)控制难以实现较好的控制效果。因此,提出一种基于深度强化学习的最优控制方法。首先分析直流电压控制非线性特性;给出基于输入/输出数据的深度强化学习算法框架与学习流程;设计状态空间、动作空间、奖励函数与神经网络,实现混合储能系统DC/DC换流器的最优控制;最后,在直流微电网系统中进行仿真,相比传统PI控制,所提方法能够减小直流母线电压波动,提升系统的稳定性
自储能背靠背电压源型换流器的多端柔性直流(VSC-MTDC)系统功率突变时,易引起较大的直流母线电压波动。为增强自储能背靠背VSC-MTDC系统协调控制能力,提出了一种基于虚拟直流电机的自储能背靠背VSC-MTDC改进电压裕度协调控制策略。储能DC/DC在一次调节过程中采用虚拟直流电机控制,给出了储能单元二次调节过程的时间参数整定方法,并建立储能与各端口在几种典型运行工况下的协调工作机制,提升系统功率的动态调节能力和直流母线电压动态稳定性。最后对系统各种运行工况进行了仿真分析,验证了所提协调控制策略的有效性。
随着新能源汽车的不断发展,由直流蓄电池导致的充放电速率慢、电压波动大以及电池寿命短等问题尤为突出,提出了一种基于超级电容的复合储能方案,并对其控制算法进行了优化。利用超级电容充放电速率快的特点,快速响应及补偿电机瞬态功率,从而降低母线电压波动,减少蓄电池暂态充放电频率,延长蓄电池使用寿命。同时在传统PI控制算法中引入电流前馈控制,进一步提升响应速度。对复合储能系统和电机控制系统进行了仿真,结果表明在汽车各种运行工况下,优化控制算法能够显著降低母线电压波动,提高电能质量。
LLC谐振变换器拓扑具有结构简单、效率高、功率密度大、集成化便利等优势,在中大功率直流电源中被广泛应用,但谐振过程较为复杂。采用单向LLC谐振变换器基本拓扑,提出 LLC谐振参数明确的优化设计方法。通过实验样机在开环调试下,得到欠谐振和过谐振状态下的实验波形,通过变压器一次侧开关管零电压开通(ZVS)和二次侧整流管零电流关断(ZCS)及直流增益的实现,验证谐振参数优化设计的合理性和普遍适用性。
高增益直流变换器是新能源发电技术中实现并网的重要环节。为得到较高电压增益,提出了一种基于耦合电感的零纹波高增益组合式Sepic变换器。根据Sepic拓扑结构进行改进并集成,形成组合式Sepic拓扑,并引入耦合电感提升增益,实现了较小占空比下较大电压增益。通过两个电感耦合与参数的合理设置,变换器近似实现输入电流零纹波。最后,搭建了1台输入电压48 V、输出电压400 V、额定功率100 W的实验样机。实验结果与理论研究结果相符,验证了理论分析的正确性。
在小功率开关电源中反激变换器应用广泛,同步整流技术的引入使反激变换器的工作效率得到显著提升。基于自驱同步整流技术原理,提出一种改进的反激变换器电压自驱同步整流线路。功率开关具备自动开通和定时关断功能,实现了宽输入电压范围的高可靠同步整流,最后实验验证了设计方案。
声音和振动是机械信息的直接载体,声振检测技术的推广为电网主设备的状态评价与机械缺陷的诊断提供了有效的手段,而人工智能技术的发展给基于声纹检测的电网主设备智能诊断提供了前所未有的机遇。通过对变压器开展振动声学信号的分析,通过多事件检测技术对变压器初始声纹数据进行预处理和清洗,应用人工智能和数据驱动算法,提取设备在不同运行工况声纹特征,挖掘高有功值和变压器声纹之间的的对应关系,探索表征其运行状态的有效方式。
