高风电渗透率孤立电网的运行与控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51477122
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0704.电力系统与综合能源
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Combined with the rapid growth of the power demand in western region of China and the present situation of wind power resources waste, a new wind power utility mode, as a supplement of large scale wind power remote transmission, is discussed. By researching on the complementarity of high energy-consuming loads and wind power, an isolated power grid with high-level wind power penetration is constructed, in which wind power, conventional power and high energy-consuming loads are in complementary operation. The key features that the isolated power grid with high-level wind power penetration distinguishing from the traditional power grid can be detailed in two aspects, the one is the balance randomly drifting in a wide range, the other is the small inertia characteristic. The characteristic of wind power fluctuating is decomposed into expectation value and forecast error in this project. The outputs of conventional generators are regulated to follow the expectation value of wind power through optimal operation. The operation aim is to realize the minimum wind power curtailments and minimum fuel costs in addition to maintain the frequency and voltage quality of the isolated power grid. Based on the research of distribution profiles and edge profiles of wind power forecast errors, the frequency deviations and voltage deviations of the isolated power grid are predicted. The frequency and voltage regulation strategies are applied to maintain the power quality of the isolated power grid. In emergency, the control of high-energy consuming loads are employed to balance the isolated power grid. By considering the interaction of frequency and voltage in the isolated power grid, a new idea that the active and reactive power control coordinately to utilize the wind power to the maximum is proposed.
结合我国西部地区电力需求的快速增长以及风电资源的闲置浪费的现状,本项目探讨了一种新的风电就地消纳模式,作为大规模风电远距离传输的补充。通过研究本地高耗能负荷与风电的互补性,构建风电、常规电源和高耗能负荷互补运行的高风电渗透率孤立电网。高风电渗透率孤立电网运行区别于传统大电网运行的关键特征在于高风电渗透率导致的平衡点大范围随机漂移以及孤立电网的小惯量特性。本项目将风电功率波动分解为期望值和预测误差,通过优化调度,调整常规机组来跟踪风电功率的期望值,在保证孤立电网频率和电压前提下,实现弃风最小以及燃料成本最小。通过对风电功率预测误差部分的分布特性、边界特性的研究,对系统频率偏差和电压偏差进行预测,并根据预测结果进行频率电压调节,保证孤立电网的电能质量。紧急情况下,将高耗能负荷引入到孤立电网控制中来,综合考虑孤立电网频率与电压的相互作用,提出频率电压协调控制以最大程度消纳风电的新思路。

结项摘要

本课题针对含高渗透率风电孤立电网运行与控制难题,从风电功率随机波动性刻画、孤立电网建模、孤立电网优化调度以及孤立电网安全运行等方面开展了系统深入的研究,取得了丰硕的创新性研究成果。.(1)建立了一套完整的表征风电功率随机性和相关性的条件概率分布体系,即截断通用分布模型、截断通用分布的混合形式和基于截断通用分布的混合形式和Couple理论的多风电场条件联合分布模型,提出了一种考虑多风电场时空相关性的高效场景生成技术,实现了风电功率预测误差的精确拟合和大规模随机优化问题的快速解析求解。.(2)建立了电解铝、矿热炉以及多晶硅等高耗能工业负荷频率电压耦合的功率调节模型,深入挖掘了高耗能工业负荷的功率调节潜力,实现了高耗能负荷由不可控向深度快速变负荷能力的转变,解决了利用高耗能负荷侧响应能力平抑风电功率波动的难题。.(3)提出了将风电场尾流效应及风速不确定性同时纳入到风电场调度模型的风电场内随机优化调度方法,提高了风电场优化调度模型的可行性;提出了含单风电场记忆多风电场电力系统随机经济调度方法,所提出的算法使多风电场电力系统随机经济调度模型能够包含足够数量的风电功率场景,避免了场景削减技术对随机性表征精度的降低。.(4)提出了含高渗透率风电孤立电网动态电压控制策略,基于广域信息简化等效模型,采用Padé近似法补偿广域控制时延;将非线性动态电压控制转化为易于处理的线性二次型跟踪控制,提高了孤立电网的快速动态电压响应特性;提出了基于深度快速变负荷开关技术的含风电孤立电网自动发电控制策略,进一步发掘了孤立电网中火电机组的调节潜力,提高了孤立电网安全运行裕度。.(5)提出了含高渗透率风电孤立电网频率电压协调控制策略,发明了引入频率反馈的发电机励磁电压调节方法,突破了含高渗透率风电孤立电网的频率-电压协调控制技术瓶颈,实现了孤立电网频率与电压的耦合控制。.(6)搭建了孤立电网频率电压协调控制硬件在环仿真平台,研制了基于广域信息的含高渗透率风电孤立电网频率电压协调控制系统,实现了该系统在实际含高渗透率风电的孤立电网的工业应用,保障该孤立电网的安全稳定运行。.课题发表了SCI论文16篇,EI论文19篇;授权国家发明专利8项,登记软件著作权1项;获湖北省技术发明一等奖一项,贵州省科技进步奖二等奖一项。培养博士4名,硕士12名

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(6)
专利数量(8)
参与AVC调节的STATCOM电压控制策略设计与仿真
  • DOI:
    10.16081/j.issn.1006-6047.2015.10.017
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电力自动化设备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐箭;袁志昌;汪龙龙;林建熙;杨银国
  • 通讯作者:
    杨银国
Modeling of wind farm output considering wind speed spatiotemporal distribution and wind turbine operational statuses
考虑风速时空分布和风机运行状态的风电场出力建模
  • DOI:
    10.1002/etep.2162
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    International Transactions on Electrical Energy Systems
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Xu Jian;Sun Hui;Gao Wenzhong David;Lei Ruobing;Ma Xi-Yuan;Sun Yuanzhang;Shi Wei
  • 通讯作者:
    Shi Wei
基于奇异值分解的含风电电力系统强迫振荡分析
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.151648
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐琪;徐箭;施微;王豹;雷若冰
  • 通讯作者:
    雷若冰
考虑交流电网调节能力的 VSC-MTDC 改进下垂控制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电力建设
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李子寿;周密;徐箭;兰天楷
  • 通讯作者:
    兰天楷
基于时序调度的钢厂负荷管理方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电气应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘冠中;冯 登;张亚伟;易先坤;徐箭
  • 通讯作者:
    徐箭

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其他文献

基于综合灵敏度分析的电压校正控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    电力自动化设备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    代飞;崔挺;徐箭;孙元章
  • 通讯作者:
    孙元章
基于改进小生境遗传算法的电力系统无功优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔挺;孙元章;徐箭;黄磊
  • 通讯作者:
    黄磊
河南电网输电能力可信性风险评估研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    电力系统保护与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓东;陈迁;余晓鹏;杨军;彭晓涛;方华亮;徐箭;程哲
  • 通讯作者:
    程哲
计及新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电力系统自动化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王静;徐箭;廖思阳;司马莉萍;孙元章;魏聪颖
  • 通讯作者:
    魏聪颖
基于通用分布的风电功率出力动态场景生成方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电测与仪表
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹慧秋;徐箭;洪敏;廖思阳;周过海
  • 通讯作者:
    周过海

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

徐箭的其他基金

基于节点动态短路容量的电压稳定分析方法及控制策略研究
  • 批准号:
    51007067
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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