关键词： 电力系统分析   实习   校企合作  

摘要： 针对"电力系统分析"课程理论性强、系统网络复杂多变,学生理解难度大的问题,本文提出了实践教学对"电力系统分析"课程的重要性。结合"电力系统分析"课程提出从教学内容、教学方法与手段、教学管理等方面改革创新;实践操作和实训教学是学生实现具有较强的动手能力、提高设计创意能力这一目标的有效途径。强调深化校企合作,不断在实习中完善"电力系统分析"课程的综合创造性实验、认知实习和操作实习多层次课内实践教学体系,以培养学生的基础研究能力、工程实践能力。

关键词： 可再生能源   场景生成   场景缩减   场景特性分析   工程应用  

摘要： 相比于常规能源,风电、光伏等可再生能源出力具有明显的随机性、波动性以及间歇性的特征,随着风电、光伏渗透率的不断增加,电力系统中长期规划运行与短期调度中都必须考虑风电、光伏出力的不确定性问题。电力系统场景分析由于可以概率性的描述风电、光伏出力的不确定因素因而被广泛使用,但精准刻画风电、光伏出力的随机性与波动性特征,以及如何解决大规模场景对电力系统规划造成时间复杂度较高的问题仍是目前场景分析亟需解决的方面。针对以上问题,本文提出了一种风电、光伏典型场景集生成方法,该方法分为场景生成与场景缩减两个方面:首先研究了基于预测出力的风电、光伏日前出力场景生成技术,以准确描述风电、光伏日前出力的不确定性特征;其次研究了一种面向时间序列分析的电力时序场景缩减方法,以对大量的风电、光伏以及负荷场景进行聚合缩减并达到可以精简数据、减少计算量的目的。本文首先详细的研究了含风电、光伏的电力系统场景分析理论,并对经典场景分析方法进行了归纳总结。其次在场景生成方面,本文重点研究了一种基于不等分预测箱技术与结合多元标准正态分布随机数与逆变换采样的风电、光伏场景生成方法,该方法首先建立符合风电、光伏历史统计数据分布特征的预测误差功率预测箱,并选用合适的分布函数拟合预测箱中的误差数据,其次利用多元标准正态分布随机数对预测箱中的误差数据进行逆变换采样,并最终叠加至预测出力上以生成日前风电、光伏出力场景,本文对生成的场景分别采用形态分析与相关评价指标验证了所提生成方法的合理性。在场景缩减方面,本文研究了一种基于改进谱聚类与遗传算法相结合的电力时序场景聚合方法,该方法首先针对风电、光伏负荷不同数据的结构特点,采用优化谱聚类算法构建原始数据的特征向量矩阵,并采用遗传聚类优化算法对优选后的特征向量进行聚类划分,并将最终划分结果映射回原始数据。本文分别采用标准时间序列、风电、光伏以及负荷实测数据对所提场景算法的分类效果进行评价,并验证了所提缩减方法的有效性。最后,本文分别将所提场景缩减与生成算法分别应用于考虑大规模风电接入的电网中长期确定性规划运行与短期随机调度的优化计算中,并通过对比分析不同算法间的相关评价指标,验证了所提场景生成与缩减算法在实际工程中的应用价值。

关键词： 电力系统分析   应用导向   教学方式   辅助教学手段  

摘要： 《电力系统分析》是电气工程专业电力系统方向学生的核心课程之一,其学习效果关系到学生在工作岗位上的能力与水平。当前,电力系统相关岗位对专业人才的实践能力要求越来越高,而传统《电力系统分析》课程教学一般以理论教学为主,较难结合实践应用。为适应电力系统专业人才培养需求,结合辅助教学技术手段的快速发展,本文探讨应用导向下《电力系统分析》课程教学方式,以提升课程教学效果,培养专业方向复合人才。

ISBN: (纸本)9787569102369

关键词： 储能系统   风电场   容量配置   不确定性   电力系统规划   电力系统分析  

摘要： 当今时代,全球社会正面临能源转型发展的关键时刻。一方面,全社会能量需求总量持续上升,日益减小的化石燃料存量难以支撑经济的长期高速发展;另一方面,化石燃料燃烧所排放的气体在一定程度上造成了大气污染和全球变暖等环境问题。为此,各国政府和组织机构都在努力发展新能源发电形式,力求大幅提升新能源在能源消耗结构中占比。但是,以光伏发电、风电为代表的新能源发电技术的出力多受到外部气象条件影响,发电功率呈现出较强的间歇性与波动性。因此,大规模波动性新能源接入电网势必将给电网的安全稳定运行带来不良影响。随着储能技术的发展进步,将储能设备与新能源打捆或者在电网中关键节点安装适量储能设备,并采用适当储能控制策略可以有效平抑电网功率波动、提升电网运行效率与新能源消纳率。为此,本论文将从电源侧和电网侧角度分别研究储能用于平抑联络线功率波动、风电功率平滑接入和协同电网优化运行等多种运行场景的储能配置问题,为不同场景电网的储能配置问题提供解决方案。本文所开展的重要技术课题研究主要内容有:1.研究了用于平抑地区联络线功率波动场景,基于理想低通滤波思想储能配置计算的历史数据及采样频率选择问题。依据所建立的计及储能运行连续性约束和荷电状态约束的基于理想低通滤波储能配置模型,求取了不同时间尺度及相应时间尺度不同功率平滑要求情况下的储能配置结果。同时,对历史功率数据进行频谱分析,结合储能配置结果讨论用于该种场景储能配置计算数据选择的合理性,为针对联络线功率波动场景储能配置计算及波动率控制标准制定提供参考。2.提出了基于移动平均滤波思想、Savitzky-Golay滤波思想等时域滤波思想的用于地区联络线功率波动平抑的储能配置方法。根据所获得的典型日联络线功率波动数据,计算基于所提出的时域的滤波思想和理想低通滤波思想等多种数字滤波思想的联络线功率波动平抑储能配置结果。研究用于储能配置计算数字滤波方法的滤波器在时域和频域中的滤波器核结构,讨论不同滤波方法在平抑波动中所起作用,以及滤波方法在依据不同类型典型日数据计算储能配置的适用性与局限性。3.为了实现风电场功率平滑接入电网,提出一种计及储能能量转换损耗的风电场储能协同优化控制策略。该储能控制策略由两个部分组成:在每个调度周期起始时刻,控制器检测储能荷电状态并结合调度周期预测平均风电功率计算周期上的调度目标功率;在调度周期内部,根据采样功率,通过模型预测控制策略调节储能系统充放电功率以使得风电储能系统有效跟踪设定目标功率。并在此基础上,给出一种不考虑储能运行约束的风电场储能配置工程设计方法。4.在风电场储能系统控制策略的基础上,提出了考虑储能运行约束风电场功率平滑的风电场储能容量配置方法。在调度周期内,运用Hildreth算法求解了计及储能运行约束的模型预测控制二次规划问题,该算法具有较强的稳定性,可以实现二次规划问题的快速求解。基于该控制模型,计算不同储能配置组合设置下系统优化调度平均波动率指标,并绘制储能配置决策图。在此基础上,根据决策图确定满足风电储能系统功率调度波动率指标要求时,所对应的最经济储能配置方案。5.从储能协同电网优化运行角度,提出一种考虑风电、负荷等可调度资源预测误差相关性的电网优化运行及储能配置一体化计算方法。问题的核心是通过优化储能系统容量及运行数据使得调度运行周期内平均投资成本及运行成本总和最小。在优化问题求解前,需要利用所建立的计及预测误差相关性的灵活性资源数学模型将优化问题中的机会约束转化为确定性约束。其中,优化模型考虑了包含双边功率传输和场景生成约束在内的两类网络功率传输过载机会约束,并给出了针对两种机会约束的转化方法。实际规划中,可以根据运行要求建立优化模型计算储能配置及优化运行策略,进而实现运行安全性和经济性的折中。

关键词： 《电力系统分析》   教学模式   教学改革与探索   仿真实践   柔性输电技术   基于项目   等效模型   交直流混合   项目实践  

摘要： 随着我国电力行业的快速发展,出现了区域电网系统、交直流混合输配电系统、柔性输电技术、新能源电网技术、智能电网技术等新现象、新技术。针对应用型本科教育课程教学侧重实践的要求,本文提出了一种基于项目实践的《电力系统分析》教学方式,使学生掌握在电力系统规划、系统分析中涉及的基本问题、基本现象,掌握《电力系统分析》的建模方法、分析方法、计算方法,由此构建一种新型的教学模式。

关键词： 电力系统分析   现代仿真软件   教学改革  

摘要： 为适应新形势下《电力系统分析》教学面临的任务,并结合长沙理工大学硬件条件和师资配备情况,提出了一种基于现代仿真软件的《电力系统分析》教学改革方案。拟从教学内容、教学手段改革创新入手,将现代仿真软件工具引入《电力系统分析》的课堂教学中,从而加深学生对基础理论的认识与理解,也培养学生的动手实操能力。

关键词： 电力系统分析   不对称短路计算   教学方法   仿真计算  

摘要： "以"电力系统分析"中的不对称短路计算这一重难点内容为例,进行教学方法的设计与探索。首先分析了不对称短路计算的理论基础及难点内容,然后结合仿真计算的方法,分析了故障后各种故障量的特征,加深了学生的直观印象,有助于加强对该内容的理解。

关键词： 泛雅网络教学平台   电力系统分析   教学改革  

摘要： 随着电力系统行业的数字化以及综合自动化水平的不断提高,对电力系统分析课程的教学提出更高的要求。探讨以泛雅网络教学平台作为依托,结合传统教学方式,对电力系统分析课程的教学内容、方法及手段等方面的改进。采用线上线下相结合的模式,使学生能够提前了解课程主要内容,有针对性地学习,提高学生积极性以及师生之间的互动性。

关键词： 直流配电网   母线电压控制   线路功率控制   灵活潮流控制   灵活系统运行方式   电力系统分析  

摘要： 面对能源危机的巨大挑战,大力发展可再生能源已经成为人类社会的必由之路。电力系统中的配电网是消纳可再生能源的主要场所。而当前的配电网在供电能力、电能质量、新能源消纳能力、新型负荷接入等多方面均有大量的亟待改进提升之处。在电力电子技术的快速发展和支撑下,直流配电网成为系统解决以上技术问题的有效途径。但是直流配电技术的的研究与实际应用之间还有很大的距离。本论文将针对直流配电网所面临的关键技术难题展开研究,在电力电子建模与控制、系统级灵活潮流控制、直流配网运行方式和直流系统中的非线性问题分析等多个方面开展系统深入的研究工作,为直流配电系统构建起全面而坚实的技术架构。本文所开展的关键技术问题的研究工作主要包括:1.针对直流配电技术的特点,提出了典型的直流配网结构。为实现对直流配网中母线电压的有效控制,针对双极直流配网,开展了用于连接交流网和直流网的VSC的拓扑结构和控制方法的研究,同时考虑了不同元件的协同控制、能量管理等问题。所提出的方法能够适应双极直流配电网场景,并有效提升了电能质量。2.研究了直流配网中的线路功率控制问题,提出了在直流配网的线路当中串联DC/DC变换器,从而主动控制线路功率的方式。着重分析了适用于线路功率控制的DC/DC变换器的拓扑结构、运行模式和控制方法,还对单条线路功率控制对全网潮流分布的影响进行了定量评估。3.针对系统级的直流配网分析,提出了母线电压控制技术和线路功率控制技术的元件模型。在此基础上提出了通过协调组织多个母线电压控制节点和多条功率被控的线路来共同实现系统级的灵活主动潮流控制。4.针对能够同时满足系统潮流控制和友好接入分布式电源与新型负荷的要求,提出了直流电网的扩展节点类型。在扩展节点类型的支撑下,一些原本不得不被舍弃的系统要求变得能够被满足,进而提升了系统运行的灵活性。同时,还提出了一种扩展节点类型的选择方法,该方法能够在保证系统可行性的前提下,最大程度上满足系统优先级较高的节点类型要求。5.研究了一种新型高性能直流电力系统分析方法。分析了电力系统电路结构当中具备线性特征的分量并定义了LRBNP(Linear Relationship Based Nonlinear Problem)。对所提出的理论进行了全面、详细、深入、严格的数学推导。从推导的结果当中,可以提炼出传统电力系统分析方法中难以被显性描述的变量关系。电力系统的拓扑分析结果和节点类型分析结果也被成功地从非线性方程组当中分离,并以常矩阵表征的线性关系表达。一些电力系统当中的抽象问题的数学和物理本质也能够被所提出的理论简洁深入地解释。从而直流配网中的非线性问题分析打下了坚实的基础。6.基于高性能直流电力系统分析方法,提出了用来解决电力系统中的LRBNP的通用迭代校正方法。基于基础理论和潮流计算的校正方法,提出了一种新型电力系统潮流计算方法。之后,在理论基础的支撑下,针对电力系统电压崩溃的数学和物理本质意义进行了讨论。最后,针对直流电力系统的静态电压稳定性分析问题,又提出了校正法和基于数学物理特征的直接法。新的潮流算法和静态电压稳定分析算法均在不影响精度的前提下大幅提升了整体运算速度。