目錄TOC\o"1-3"\h\u11521第1章新能源高精度功率預(yù)測(cè)技術(shù) 576641.1 5270861.1.1 516971.1.2 6229361.1.3 993011.2 11310781.2.1 1165981.2.2 11234491.2.3 12266831.3 14233511.3.1 14189561.3.2 16120001.3.3 1647061.3.4 17181.4 1817357第2章新能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù) 1945852.1 19237142.2 2567802.2.1 2539122.2.2 26195912.2.3 2835392.2.4 30151082.3 312980第3章新能源主動(dòng)支撐技術(shù) 32201853.1 32278833.1.1 3217483.1.2 3569623.1.3 36154823.2 38285183.2.1 38154933.2.2 40258433.2.3 44143293.3 459963第4章 47315444.1 47203144.1.1 47649（1） 4712844（2） 4732738（3） 4762264.1.2 47174014.2 49135824.3 50196874.4 55119074.5 5638144.6 5771784.7 5828651第5章新能源快速頻率響應(yīng)技術(shù) 59122415.1 59299995.1.1 59119865.1.2 60230125.2 60125825.2.1 60165535.2.2 64138805.3 68321165.3.1 68131705.3.2 7192365.4 75146685.4.1 75101035.4.2 76271205.4.3 76307985.4.4 7755735.4.5 78178805.5 7813738第6章 79229836.1 79306276.2 7942646.2.1 79312956.2.2 80149016.3 81297146.3.1 81188016.3.2 83122606.4 85149856.4.1 85193446.4.2 8512236.5 8822185第7章暫態(tài)安全穩(wěn)定緊急控制技術(shù) 89248657.1 8959707.1.1 89128337.1.2 95120307.1.3 96637.2 99260847.2.1 99219917.2.2 99234137.2.3 101247627.2.4 10128337.3 10210700第8章 103204258.1 10312678.1.1 10399868.1.2 10459828.2 105125768.2.1 10561558.2.2 106104108.2.3 109166038.3 11029578.3.1 110238918.3.2 112203218.4 1133143第9章 1142179.1 114133169.1.1 114286229.1.2 117257879.1.3 119216359.2 1208179.2.1 121119.2.2 12197289.3 123309819.3.1 12486979.3.2 126120369.4 127第1章新能源高精度功率預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)同一風(fēng)電場(chǎng)分析不同年份的風(fēng)速頻譜規(guī)律，如圖11基本符合威布爾分布，但是峰值和數(shù)據(jù)偏差情況都有較為明顯的差異。說明對(duì)中長期尺度的調(diào)度問題，如果直接按照歷史數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)，可能導(dǎo)致較為嚴(yán)重的偏差。圖1-1寧夏麻黃山第一風(fēng)電場(chǎng)2013—2017等統(tǒng)計(jì)方法，以及小波分析的方法。小波分析方法，是一種源于ou變換的分析時(shí)間序列能量的局部變化的數(shù)學(xué)方法。ou變換的優(yōu)點(diǎn)是能夠給出時(shí)間序列中包含的頻率成分。但變換之后使時(shí)間序列失去了時(shí)間信息，不能告訴人們?cè)谀扯螘r(shí)間內(nèi)發(fā)生了什么。為了克服ou變換小波分析中用得最多的另一個(gè)指標(biāo)是振幅的平方，即小波能量譜，為了便于比較，小波能量譜也需要進(jìn)行歸一化。可以推導(dǎo)，能量譜的期望值等于序列xn的期望值的倍。對(duì)于白噪聲系列，xn的期望值為σ2，能量譜的期望為σ2（σ2為方差）。故采用小波能量譜n（）2σ2的歸一化方法，其意義也就是相對(duì)于白噪聲的能量量級(jí)，一般通過強(qiáng)能量富集的尺度來判斷序列的周期。首先對(duì)一年的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行概率密度函數(shù)擬合。由于15min的風(fēng)速數(shù)據(jù)屬于高頻時(shí)間序列數(shù)據(jù)，在研究密度函數(shù)時(shí)噪聲過大，所以考慮對(duì)圖1-2為寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)2015年10m測(cè)風(fēng)塔的每日平均風(fēng)速的直方圖?？梢园l(fā)現(xiàn)圖像呈現(xiàn)右偏（即頻率最高點(diǎn)偏左）。在常見的概率圖1-2采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Gamma分布和Weibull分布等三種有右偏性質(zhì)的概率密度參數(shù)分布，對(duì)寧夏賀蘭山第四風(fēng)電廠2015年測(cè)風(fēng)塔10m高度表1－1圖是Q-Qplot，當(dāng)擬合的結(jié)果落在45°直線上，此時(shí)擬合效果最好。第三張圖是從概率分布函數(shù)圖像的角度進(jìn)行了比較。第四張圖是P-Pplot，類似第二張Q-Qplot，同樣是擬合結(jié)果落在45°直線上時(shí)擬合效果最好。從擬合結(jié)果看，對(duì)數(shù)正態(tài)分布和Gamma分布的擬合結(jié)果較好，Weibull分布圖1-3上面是從圖像直觀的角度對(duì)擬合的概率密度函數(shù)效果進(jìn)行了分析。接下來，從更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)角度，對(duì)擬合的概率密度函數(shù)進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。分別采用卡方檢驗(yàn)、oogoovnov檢驗(yàn)和von檢驗(yàn)對(duì)風(fēng)速概率分布的擬合結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過計(jì)算，三個(gè)擬合的概率密度函數(shù)都通過了擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，結(jié)果如表1－2所示。這表明三種概率密度函數(shù)都可以對(duì)2015年寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)10風(fēng)速進(jìn)行很好的建模。表1－2對(duì)2016年和2017年寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)10m測(cè)風(fēng)塔的每日平均風(fēng)速進(jìn)行擬合，來測(cè)試寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力資源在時(shí)間分布上是2016年和2017年計(jì)算的模型參數(shù)估計(jì)結(jié)果如表1－3和表1－4表1－32016表1－42017圖1-42016圖1-52017Weibull分布對(duì)寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)2015—2017年的10m測(cè)風(fēng)塔每日平均風(fēng)速數(shù)據(jù)建模效果很好，并且同一密度函數(shù)模型在不同年份間參由于西北地區(qū)的風(fēng)況復(fù)雜，盡管對(duì)于日平均風(fēng)速來說，對(duì)數(shù)正態(tài)分布、分布和bu分布等單分布概率密度可以較好地估計(jì)風(fēng)速和風(fēng)能的概率密度，對(duì)于15n次記錄的數(shù)據(jù)來說，由于數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大，單分布概率密度估計(jì)的效果未必會(huì)很好，為解決這個(gè)問題，提出使用混合bu分布模型來估計(jì)風(fēng)速和風(fēng)能的概率密度?；旌蟗u分布通過將不同bu分布進(jìn)行加權(quán)，從而獲得更為精確的概率密度估計(jì)。圖1-6甘肅風(fēng)電場(chǎng)2017甘肅中節(jié)能昌馬大壩風(fēng)電場(chǎng)和寧夏賀蘭山第四風(fēng)電場(chǎng)的每日平均風(fēng)速概率密度函數(shù)模型的參數(shù)如表1－5表1－52017似性和延時(shí)性。圖1-7是在同一風(fēng)向時(shí)刻，3個(gè)不同地點(diǎn)的風(fēng)速曲線圖。其中，1點(diǎn)和2點(diǎn)的距離是20km，2點(diǎn)和3點(diǎn)的距離是10km。圖1-7圖18是在同一風(fēng)向時(shí)刻，不同點(diǎn)相互之間的風(fēng)速曲線相關(guān)圖。圖中點(diǎn)的縱坐標(biāo)軸的響應(yīng)值代表下風(fēng)點(diǎn)的當(dāng)前時(shí)刻風(fēng)速時(shí)間序列數(shù)據(jù)和上風(fēng)點(diǎn)1h前風(fēng)速時(shí)間序列數(shù)據(jù)的相關(guān)度，p代表的是提前時(shí)間長度。在圖18中曲線1是相距10k的兩點(diǎn)風(fēng)速的相關(guān)曲線，曲線2是相距20k圖1-8在相關(guān)系數(shù)、夾角余弦以及斯皮爾曼秩相關(guān)系數(shù)等適合反映未來變化趨勢(shì)的指標(biāo)里，對(duì)于有限的樣本容量1，2，3，…不同指標(biāo)的有效性還存在差異。一般而言，點(diǎn)估計(jì)置信區(qū)間窄的指標(biāo)，該點(diǎn)估計(jì)的數(shù)值更接近真值，因此具有更好的有效性。圖19是相關(guān)系數(shù)、夾角余弦的置信區(qū)間在［3，150］的示意圖。圖19中、為變量、的均值。表示相關(guān)系數(shù)的總體參數(shù)，為有限樣本容量下的樣本相關(guān)系數(shù)?？梢圆捎?個(gè)相互獨(dú)立的正態(tài)分布隨機(jī)變量1、2、3構(gòu)造出兩個(gè)新的具有指定相關(guān)系數(shù)的正態(tài)分布隨機(jī)變量、。圖1-9測(cè)的不準(zhǔn)確（包括儀器誤差，觀測(cè)點(diǎn)在時(shí)間和空間上不夠密集引起的插值誤差）模式初值的初始場(chǎng)總是含有不確定性。同傳統(tǒng)的單一確定論的數(shù)值預(yù)報(bào)不同，集合預(yù)報(bào)是從一群相關(guān)不多的初始出發(fā)而得到一群預(yù)報(bào)值的方法，這就是經(jīng)典的集合預(yù)報(bào)概念。顯然，經(jīng)典的集合預(yù)報(bào)僅僅是一個(gè)初值問題，對(duì)于集合預(yù)報(bào)初始場(chǎng)的生成（即生成一些微小的擾動(dòng)疊加到原始的初值上）目前有隨機(jī)擾動(dòng)、繁殖法、奇異向量法等等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得集合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化成為可能。課題研究使用的數(shù)據(jù)有中國電力科學(xué)研究院數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中心3km×3km數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的歷史預(yù)報(bào)結(jié)果和中國范圍內(nèi)國家氣象站10以東北地區(qū)為例，春季大風(fēng)天氣較多，大風(fēng)日數(shù)占全年的40以上。春季冬季風(fēng)減弱，高空環(huán)流形勢(shì)經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)變，高空槽脊移速較快。因高空槽脊活動(dòng)多，冷空氣活動(dòng)頻繁，地面蒙古氣旋活動(dòng)增多。地面氣旋以東移為主，低壓中心大多在40動(dòng)時(shí)易造成大風(fēng)天氣。天氣系統(tǒng)的發(fā)展和演變本質(zhì)上是大氣高低層的動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)的發(fā)展和演變，大氣的動(dòng)力和熱力狀態(tài)可由不同的氣象因子描述，在氣象上高空的熱力和動(dòng)力狀態(tài)通常用等壓面上的要素描述，如經(jīng)常用500k等壓面上的溫度場(chǎng)、位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、渦度場(chǎng)等氣象要素場(chǎng)或物理量來描述該層大氣的動(dòng)力和熱力特征，同時(shí)，地面的動(dòng)力和熱力特征可用海平面氣壓場(chǎng)、24 h變壓場(chǎng)、濕度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)等氣象要素來述。冬春季東北地區(qū)受地面冷高壓、高空槽、地面氣旋、冷鋒等天氣系統(tǒng)的影響，在考慮天氣類型識(shí)別時(shí)，選取的氣象因子應(yīng)該盡可能描述上述天氣系統(tǒng)。經(jīng)初步分析，選取的主要?dú)庀笠蜃佑校?00k高度場(chǎng)、500k溫度場(chǎng)、850k溫度場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)、地面24h變壓場(chǎng)、k高度場(chǎng)南北差、海平面氣壓場(chǎng)南北差等。夏秋季東北地區(qū)受地面冷空氣、高空槽、高空低渦（冷渦）、地面氣旋、地面切變線等天氣系統(tǒng)影響，同時(shí)充分考慮夏季不穩(wěn)定能量的積累和釋放，主要選取的氣象因子有：500k高度場(chǎng)、500k溫度場(chǎng)、850k溫度場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)、地面24h變壓場(chǎng)、（對(duì)流有效位能）、指數(shù)、（假相當(dāng)位溫）、（雷電潛勢(shì)指數(shù)）等。在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中，高空形勢(shì)場(chǎng)（500kPa、700kPa等高度上的高度場(chǎng)、溫度差等要素）優(yōu)于地面要素求解，模式能否把高空形勢(shì)場(chǎng)更準(zhǔn)確表達(dá)高空形勢(shì)場(chǎng)。基于準(zhǔn)確模擬的500kPa位勢(shì)高度場(chǎng)以及850kPa溫度場(chǎng)，綜合考慮其配置下天氣形勢(shì)，有助于下一步進(jìn)行準(zhǔn)確的天氣景場(chǎng)數(shù)據(jù)做集合預(yù)報(bào)的參數(shù)化方案擾動(dòng)，每個(gè)數(shù)據(jù)源有10個(gè)集合預(yù)報(bào)成員，共有40進(jìn)行了多個(gè)物理過程的擾動(dòng)。該系統(tǒng)每天進(jìn)行2次預(yù)報(bào)，每次預(yù)報(bào)時(shí)長72h，時(shí)間分辨率為1h，空間分辨率為9km×9km模式針對(duì)全國地區(qū)和地區(qū)氣候特點(diǎn)，為全國劃分了5個(gè)預(yù)報(bào)區(qū)域，研究了重點(diǎn)區(qū)域的氣候特點(diǎn)，通過模式的敏感性試驗(yàn)，從常見的參數(shù)化組合方案中，挑選出了5組適用于各個(gè)預(yù)報(bào)成員子區(qū)域的數(shù)值模式參數(shù)化方案組合（即參數(shù)化擾動(dòng)方案），為下表1－6中的方案1方案5這組參數(shù)化方案模擬效果近似但各不相同，適合作為物理過程的擾動(dòng)方案。表1－6本書以國際先進(jìn)的（leournonao，實(shí)時(shí)四維資料同化）技術(shù)為基礎(chǔ)，四維資料同化技術(shù)廣泛用于實(shí)時(shí)中小尺度天氣分析和預(yù)報(bào)研究以及業(yè)務(wù)應(yīng)用。同時(shí)，該模式系統(tǒng)也廣泛用于重建數(shù)年到幾十年局地區(qū)域的微氣候再分析，并成功用于全球30年40k制，建立高分辨網(wǎng)格化微氣候再分析資料庫和實(shí)時(shí)中、小、微尺度天氣分析及臨近、短、中、長期預(yù)報(bào)系統(tǒng)。圖1-10全國9km×9km分辨率集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)常用參數(shù)化方案模擬效果圖，從中挑選出最優(yōu)的5全球的集合模式擾動(dòng)生成一般只考慮初始場(chǎng)，而中尺度集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)需要表達(dá)與建模系統(tǒng)的其他方面相關(guān)的不確定性。中尺度模式中的比較大的錯(cuò)誤往往會(huì)導(dǎo)致不切實(shí)際的集合預(yù)報(bào)中的小散布和大系統(tǒng)誤差。因此采取適應(yīng)控制中尺度天氣預(yù)報(bào)的廣泛因素，多攝動(dòng)方法的設(shè)計(jì)構(gòu)造。這包括對(duì)模型初始條件（）、側(cè)向邊界的擾動(dòng)條件（）、模型的物理參數(shù)化方案（）和下墊面（）特征。在集合系統(tǒng)中，的擾動(dòng)生成方法包括從不同的全球模式中獲得和使用3技術(shù)添加大尺度相位誤差及誤差統(tǒng)計(jì)。擾動(dòng)生成方法是使用集合變換卡爾曼濾波（）的方法產(chǎn)生擾動(dòng)觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析的權(quán)重。擾動(dòng)包括交替采用不同的參數(shù)化方案和擾動(dòng)一些參數(shù)化方案中最敏感和最不確定的參數(shù)。最后，構(gòu)造擾動(dòng)來考慮陸面特征（如反照率、植被等）土壤熱濕狀態(tài)的集合，以方便擾動(dòng)的形成。料進(jìn)行同化。同化的具體方法是，將觀測(cè)信息從觀測(cè)點(diǎn)上擴(kuò)大到其周邊的空間和時(shí)間（東西向x，南北向y，垂直向z和時(shí)間四個(gè)維度）。其觀測(cè)逼近到模式參數(shù)可以寫作：不難看出，實(shí)際上就是把氣象觀測(cè)逐個(gè)地注入模式中，與模式在動(dòng)力、物理、三維空間和時(shí)間維度上不斷地進(jìn)行消化磨合，從而產(chǎn)生連續(xù)、精確的、動(dòng)力和物理一致的全變量網(wǎng)格化氣象分析場(chǎng)。多年的連續(xù)分析就構(gòu)成了微氣候資料集。實(shí)時(shí)的分析可供實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)使用。式的非物理調(diào)整。我國西北地區(qū)地形復(fù)雜，在該區(qū)域內(nèi)風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)效果并不理想。因此，實(shí)時(shí)四維數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的試驗(yàn)區(qū)域首選該區(qū)域。模式采用四層嵌套，模擬區(qū)域的水平網(wǎng)格數(shù)分別為208k139k、220k145k、181k163k及154k145k，相應(yīng)的網(wǎng)格距為24.3k、8.1k、2.7k及2.7k，如圖11所示。垂直分層為37層，微物理方案采用6方案，長波輻射方案采用方案，選用odd短波輻射方案，陸面過程方案選擇o方案，邊界層及近地面層方案均采用了方案，積云參數(shù)化方案選擇方案。udgn計(jì)算每個(gè)積分時(shí)步進(jìn)行2次，同化的觀測(cè)要素為風(fēng)、氣溫以及水汽，各要素水平影響半徑分別設(shè)為220k、90k、36k及36k，垂直方向影響范圍為0.1（值），1.200h、0.800h、0.667h和0.667h圖1-11風(fēng)是氣象學(xué)范疇，其本質(zhì)是復(fù)雜氣象物理過程相互作用的結(jié)果。由于風(fēng)是物理過程，其相應(yīng)物理現(xiàn)象就應(yīng)具有物理規(guī)律和物理特性，風(fēng)過程方法的提出正基于此。通過對(duì)實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和實(shí)際風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差情況的分析發(fā)現(xiàn)，中尺度能夠較準(zhǔn)確把握未來較大尺度的天氣過程，但在小尺度下即風(fēng)過程內(nèi)部卻不能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)風(fēng)況的變化。如果在不同風(fēng)過程中，反應(yīng)，那么通過不同風(fēng)過程的劃分能夠進(jìn)一步區(qū)分和識(shí)別預(yù)測(cè)誤差的不同特性。低出力風(fēng)過程是指風(fēng)速較低的持續(xù)過程，風(fēng)電機(jī)組出力持續(xù)在很低水平或根本無出力。低出力風(fēng)過程在所有風(fēng)過程中占很大部分，夏季等能夠預(yù)測(cè)其趨勢(shì)，但內(nèi)部波動(dòng)性卻無法準(zhǔn)確把握，因而表現(xiàn)為量化誤差很小，預(yù)測(cè)精度卻很差。其數(shù)學(xué)模型界定如下：式中，o}為低出力風(fēng)過程，假設(shè)該過程由n點(diǎn)序列組成（下同）；1和n為該過程的起點(diǎn)和終點(diǎn)（下同）為該過程中所包含的所有極大值點(diǎn)；為過程中所包含的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)；和表示與低出力風(fēng)過程緊密相鄰的兩端極大值點(diǎn)，使它們大于閾值1是為了保證低出風(fēng)過程取得最長的序列；1和η2為閾值系數(shù)，根據(jù)不同風(fēng)電場(chǎng)的具體風(fēng)況條件設(shè)定，一般1取0.5左右，2取1左右。小波動(dòng)風(fēng)過程一般由局部氣流引起，夏季出現(xiàn)較多。從起風(fēng)到結(jié)束持續(xù)時(shí)間較短，一般在20：00～30：00（15n點(diǎn)），電機(jī)組有一定驅(qū)動(dòng)作用，但總體出力較低。小波動(dòng)風(fēng)過程大多由局地性氣流所致，預(yù)測(cè)很不準(zhǔn)確。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，該過程的主要誤差來源是不能準(zhǔn)確把握起風(fēng)和止風(fēng)時(shí)刻，且風(fēng)速接近風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，極容易出現(xiàn)無風(fēng)預(yù)測(cè)和有風(fēng)不預(yù)測(cè)情況。該過程數(shù)學(xué)模型如式（110）所大波動(dòng)風(fēng)過程一般由較強(qiáng)對(duì)流天氣引起，一般在秋冬季節(jié)出現(xiàn)較多。與單獨(dú)小波動(dòng)風(fēng)過程外形相似，但大波動(dòng)風(fēng)過程的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度比后者大很多。大波動(dòng)一般持續(xù)在50～80點(diǎn)，過程中極大風(fēng)速很大，經(jīng)對(duì)全國多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)分析，在某些風(fēng)電場(chǎng)中，其強(qiáng)度能使風(fēng)電機(jī)組切除。過程中隨機(jī)波動(dòng)相對(duì)較少，能較準(zhǔn)確地把握，特別是氣象環(huán)境相對(duì)簡單時(shí)，如1數(shù)學(xué)模型如式（111）所示。上述5數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是風(fēng)電功率短期功率預(yù)測(cè)最主要的輸入條件，而把握較為穩(wěn)定的天氣事件，而對(duì)于穩(wěn)定性較差的天氣事件，對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，則可在一定程度上降低預(yù)測(cè)誤差。綜上，本項(xiàng)目的基本思路如下：以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用主成分分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，針對(duì)降維后的主成分?jǐn)?shù)據(jù)，采用聚類分析的方法將原始型。對(duì)于未來的氣分型的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)算法流程見圖112。圖1-12圖1-13根據(jù)預(yù)測(cè)的時(shí)間尺度可分為超短期預(yù)測(cè)、短期預(yù)測(cè)和中長期預(yù)測(cè)。所謂的超短期并沒有一致的標(biāo)準(zhǔn)，一般可認(rèn)為不超過30的預(yù)測(cè)為超短期預(yù)測(cè)。而對(duì)于時(shí)間更短的數(shù)分鐘內(nèi)的預(yù)測(cè)，主要用于風(fēng)力發(fā)電控制，電能質(zhì)量評(píng)估及風(fēng)輪機(jī)機(jī)械部件的設(shè)計(jì)等。這種分鐘級(jí)的預(yù)測(cè)一般不采用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。短期預(yù)測(cè)一般可認(rèn)為是0.5～72.0h等。對(duì)于更長時(shí)間尺度的預(yù)測(cè)，主要用于系統(tǒng)檢修安排等。目前，中長期預(yù)測(cè)還存在比較大的困難。從建模的觀點(diǎn)來看，不同時(shí)間尺度是有本質(zhì)區(qū)別的，對(duì)于0～4h預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)也可以得到較好的預(yù)測(cè)結(jié)果，如果采用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，可以得到更好的預(yù)測(cè)結(jié)果。對(duì)于時(shí)間尺度超過4h預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)無法反映大氣運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，因此也難以得到較好的預(yù)測(cè)結(jié)果，所以現(xiàn)在研究的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)都把數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為一組重要輸入數(shù)據(jù)?？紤]了地形、粗糙度等信息采用物理方程進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法稱為物理方法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出其內(nèi)在規(guī)律并用于預(yù)測(cè)的方法稱之為統(tǒng)計(jì)方法。如果物理方法和統(tǒng)計(jì)方法都采用則稱之為綜合方法。物理方法和統(tǒng)計(jì)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。物理方法不需要大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，但要求對(duì)大氣的物理特性及風(fēng)電場(chǎng)特性有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述，這些方程求解困難，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間較長。統(tǒng)計(jì)方法不需要求解物理方程，計(jì)算速度快，但需要大量歷史數(shù)據(jù)，采用智能方法從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，得到氣象參數(shù)與風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的關(guān)系。我國風(fēng)電場(chǎng)具有完備的滿足風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的需要。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)包含著大量的參數(shù)序列，參數(shù)的選擇是模型成敗的關(guān)鍵。從物理意義上考慮，風(fēng)能與風(fēng)速的3次方成正比，因此風(fēng)電場(chǎng)輸出速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度等數(shù)據(jù)都可能是輸出功率的影響因素。一般風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的風(fēng)速范圍為3～25m/s，陸地上極限風(fēng)速一般不超過30m/s。當(dāng)然，不同地區(qū)極限風(fēng)速是不一樣的?？梢圆捎萌缦碌姆綀D1-14和氣候特點(diǎn)，構(gòu)建了寧夏新能源資源穩(wěn)定波動(dòng)規(guī)律描述模型和混沌強(qiáng)度表征指標(biāo)，采用模式構(gòu)建了面向?qū)幭牡貐^(qū)的集合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模矯正混沌特性帶來的局部誤差，提升了寧夏地區(qū)風(fēng)速、輻照強(qiáng)度的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度；以集合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為輸入，在資源時(shí)空關(guān)聯(lián)特性分析、特征信息提取和引入的基礎(chǔ)上，采用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了多模型自適應(yīng)切換的人工智能預(yù)測(cè)模型，極大地提升了預(yù)測(cè)模型的性能。第2章新能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù)圖2-1圖2-2圖2-3設(shè)兩個(gè)電站歸一化后的功率差值為圖2-4對(duì)于兩個(gè)隨機(jī)變量{（xi，yi）}之間的關(guān)系，通常采用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行描述。皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)（Pearson'sproductcorrelationPPMCC），肯德爾秩次相關(guān)系數(shù)（Kendall'stau，KT）和斯皮爾曼秩次相關(guān)系數(shù)（Spearman'srho，SR）最為經(jīng)典，應(yīng)用最為廣泛。本文的分析表2-1依據(jù)式（27），在計(jì)算第k日與第日天氣相關(guān)系數(shù)，形成k與（1，k1，k1，…，n）的相關(guān)系數(shù)集k，確定閾值（根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定），按式（28）選擇滿足相關(guān)性要求的相似日：設(shè)待修復(fù)光伏電站為電站，在日內(nèi)的時(shí)序輸出功率為x1，x2，…，x，若同區(qū)域內(nèi)還有相鄰光伏電站、、、，其時(shí)序輸出功率分別為x1，x2，…，x，x1，x2，…，x和x1，x2，…，x。分別計(jì)算光伏電站與電站、、、的功率相關(guān)系數(shù)，，，，確定閾值（根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定），選擇滿足式（29）的電站，將該電站確定為“相似電站，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)特點(diǎn)，用于光伏電站發(fā)電功率數(shù)據(jù)修復(fù)的訓(xùn)練樣本可能出現(xiàn)下列3考慮到光伏電站輸出功率的復(fù)雜非線性，本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)修復(fù)（如圖25所示）。將訓(xùn)練樣本輸入模型訓(xùn)練，并將輸出得到的數(shù)據(jù)作為第日待修復(fù)電站功率修復(fù)值?？紤]到訓(xùn)練樣本可能出現(xiàn)的三種情況，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)修復(fù)的輸入變量會(huì)有所區(qū)別，具體如表22所示。表2-2BP圖2-5以光伏發(fā)電為例，選取青海格爾木地區(qū)四座光伏電站功率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。四座電站為BK、HH、BC和SG，裝機(jī)容量分別為10MW、250MW、20MW和25MW。以BK電站為對(duì)象驗(yàn)證本文方法。數(shù)據(jù)記錄時(shí)間區(qū)間為2015年1月6日至10日，采樣間隔為15min。為對(duì)比修復(fù)結(jié)果表2-3表2-4圖2-6四座光伏電站功率曲線表2-5電站功率相關(guān)系數(shù)表1）刪除10：00～11：002）將11：00～12：00的數(shù)據(jù)修改為原始數(shù)據(jù)的0.6圖2-7BK電站日功率輸出（異常）1）10：00～11：002）11：00～12：00表2-6BK電站與BC3）15：00～16：00時(shí)段1）圖2-8BK表2-7采用上述方法，對(duì)光伏電站全年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（采樣間隔15n，全年共計(jì)35040個(gè)點(diǎn)）等高線圖，如圖29和圖210所示。功率等高線圖中，橫軸是以日為精度的時(shí)間軸，變化范圍是2015年1月1日至2015年12月31日；縱軸是以15n為精度的時(shí)間軸，變化范圍是從0：00時(shí)刻至23：45時(shí)刻；不同顏色的點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的功率值，因此功率等高線圖清晰地描繪了一年中每個(gè)采用點(diǎn)的功率大小。在原始數(shù)據(jù)中，如圖29所示，圖中存在較多明顯的功率異常情況，如數(shù)據(jù)缺失（空白點(diǎn)）和夜間持續(xù)穩(wěn)定出力情況（純色柱狀線條）等。采用本文所述方法得到的結(jié)果如圖210所示，可以看到，本文所采用的方法對(duì)異常數(shù)據(jù)識(shí)別效果較好，修復(fù)后的數(shù)據(jù)具有良好的完整性和可信度。圖2-9BK圖2-10BK本章選用西北地區(qū)某山地風(fēng)電場(chǎng)作為算法研究的對(duì)象，風(fēng)電場(chǎng)地形地貌及風(fēng)機(jī)分布如圖2-11所示。該風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量為51MW，共安裝34臺(tái)單機(jī)額定容量均為1.5MW的風(fēng)電機(jī)組。所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括各臺(tái)風(fēng)機(jī)的機(jī)頭風(fēng)速、有功功率和運(yùn)行狀態(tài)（在運(yùn)或停運(yùn)），數(shù)據(jù)長度為2016年1月1日0：15至6月30日23：45，時(shí)間分辨率為15min，通過風(fēng)電場(chǎng)有功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)的限電指令對(duì)限電時(shí)段數(shù)據(jù)圖2-11算法流程如圖212所示。首先通過多步k檢驗(yàn)結(jié)果將風(fēng)電場(chǎng)分為線性強(qiáng)相關(guān)機(jī)群和線性弱相關(guān)機(jī)群，對(duì)于線性強(qiáng)相關(guān)機(jī)群，抽取各風(fēng)機(jī)風(fēng)速的中位數(shù)作為機(jī)群的代表風(fēng)速，對(duì)于線性弱相關(guān)機(jī)群則直接采用原始風(fēng)速序列，進(jìn)而通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立各機(jī)群風(fēng)速和理論功率的映射模型。圖2-12風(fēng)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)功率曲線是標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的一組風(fēng)速-功率集合所描述的曲線，如圖2-13所示。風(fēng)速一般以0.5m/s為間隔從切入風(fēng)速至切出風(fēng)速之間變化，功率為風(fēng)機(jī)在該風(fēng)速下按照設(shè)計(jì)工藝可以獲得的最大功率，即理論發(fā)電功率。本章研究的風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速為3m/s，額定風(fēng)速為11m/s，切出風(fēng)速為25m/s。標(biāo)準(zhǔn)功率曲線是風(fēng)機(jī)進(jìn)行最大功率追蹤的目標(biāo)曲線，通過風(fēng)機(jī)的型式試驗(yàn)在出廠前確定。由于風(fēng)機(jī)安裝的環(huán)境通常有圖2-13希望辨識(shí)算法能夠快速、簡單，其時(shí)間復(fù)雜度盡量接近線性，且對(duì)大數(shù)據(jù)集有較高的效率。鑒于此，本文選擇基于距離的kn聚類算法（k均值聚類算法，以下簡稱k聚類）進(jìn)行異常數(shù)據(jù)辨識(shí)，算法的主要思想是：以空間中k個(gè)點(diǎn)為中心進(jìn)行聚類，對(duì)最靠近各中心的對(duì)象進(jìn)行歸類，通過迭代逐次更新各聚類中心的值，直至得到最好的聚類結(jié)果，計(jì)算步驟是：①對(duì)n組樣本，隨機(jī)選擇k如圖213所示，功率曲線在切入風(fēng)速至額定風(fēng)速之間具有指數(shù)規(guī)律，額定風(fēng)速至切出風(fēng)速之間為恒功率，針對(duì)這樣的曲線形態(tài)和離群點(diǎn)分布特點(diǎn)，利用常規(guī)的聚類算法難以實(shí)現(xiàn)離群點(diǎn)剔除，為此本文分兩步進(jìn)行不良數(shù)據(jù)辨識(shí)，即先通過第一步k聚類，將實(shí)際功率曲線沿著標(biāo)準(zhǔn)功后，得到的每一個(gè)子類的形態(tài)較為規(guī)則，為簡化計(jì)算，第二步直接采用二分類，即將每一類數(shù)再次通過k聚類分為兩類，得到有效數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)離群點(diǎn)的剔除，算法原理示意圖如圖214所示。圖2-14利用兩步k如圖215所示，標(biāo)準(zhǔn)功率曲線主要由指數(shù)曲線和恒功率曲線兩部分構(gòu)成，由此可以確定最小分類數(shù)為兩類，為了獲得更為精細(xì)的分類效果，本文預(yù)設(shè)一個(gè)最大分類數(shù)為15，然后通過枚舉，令k2，3，…，15，求出最小對(duì)應(yīng)的k圖2-15圖2-16第一步k圖2-17第二步k整體辨識(shí)效果如圖218所示，經(jīng)過兩步k傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，本文方法不需要事先確定數(shù)據(jù)的概率分布；相較于箱線圖法，本文方法可以應(yīng)對(duì)更高維的數(shù)據(jù)集；相較于常規(guī)的距離分類算法，本文方法事先確定了最佳分類數(shù)，且可以解決風(fēng)速-功率曲線這樣的不規(guī)則數(shù)據(jù)集合的分類問題，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。圖2-18圖2-19其中，是把第個(gè)自變量看做因變量，用其余n個(gè)變量作線性回歸所得的決定系數(shù)，越接近于1，說明第個(gè)變量與其他自變量間共線性越強(qiáng)，也就是方差膨脹系數(shù)越大。一般認(rèn)為：當(dāng)010，不存在多重共線性；當(dāng)10100，存在較強(qiáng)的多重共線性；當(dāng)10，存在嚴(yán)重多重共線性。對(duì)于本章研究的風(fēng)電場(chǎng)，剔除離群點(diǎn)后，計(jì)算各臺(tái)風(fēng)機(jī)機(jī)頭風(fēng)速序列的方差膨脹系數(shù)，得到最大值為142.9重的共線性問題。為了進(jìn)一步篩選出哪些風(fēng)機(jī)存在共線性，還需要分析風(fēng)速相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值和特征向量。特征向量代表風(fēng)速序列線性組合的常系數(shù)，設(shè)定一個(gè)接近于0的閾值，當(dāng)特征向量中某個(gè)元素絕對(duì)值小于該閾值時(shí)，可認(rèn)為其所代表的常系數(shù)近似為0，對(duì)工程問題而言，閾值一般不大于0.005。如圖22所示，最小特征值為0.057，出現(xiàn)在特征值矩陣的第22列，與之對(duì)應(yīng)的特征向量如圖221所示。圖2-20如圖221所示，超出閾值元素共27個(gè)，即嚴(yán)重共線性的風(fēng)機(jī)為27臺(tái)。由此，可以將所有風(fēng)機(jī)按照相關(guān)性分為兩個(gè)機(jī)群：機(jī)群1的27臺(tái)風(fēng)機(jī)構(gòu)成，稱為線性強(qiáng)相關(guān)機(jī)群；機(jī)群2由共線性較弱的7臺(tái)風(fēng)機(jī)構(gòu)成，稱為線性弱相關(guān)機(jī)群，如圖222所示。按照兩個(gè)機(jī)群分別進(jìn)行計(jì)算理論功率，然后進(jìn)行加和即得到全場(chǎng)理論功率。圖2-21圖2-22為了驗(yàn)證中位數(shù)的代表性，本文采用歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。同一時(shí)刻機(jī)群1中各臺(tái)風(fēng)機(jī)機(jī)艙風(fēng)速與其中位數(shù)的偏差構(gòu)成該時(shí)刻的偏差序列，所有時(shí)刻的偏差序列拼接在一起就構(gòu)成了完整的風(fēng)速偏差序列。圖223為風(fēng)速偏差序列的頻率分布圖，可以看到，該偏差序列為一個(gè)偏正態(tài)分布，曲線兩側(cè)偏差絕對(duì)值較大是由于一些風(fēng)機(jī)機(jī)艙風(fēng)速的極大值導(dǎo)致。若多臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)出現(xiàn)極大值，可能使中位數(shù)失真，工程上常用5%率截尾檢驗(yàn)的方法過濾掉一些極端情況。圖224為一段時(shí)間內(nèi)單機(jī)最大風(fēng)速、最小風(fēng)速、風(fēng)速中位數(shù)及截尾后中位數(shù)的曲線圖，截尾前后風(fēng)速中位數(shù)與全場(chǎng)有功功率的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.934和0.946，兩組風(fēng)速中位數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999均為強(qiáng)相關(guān)，說明采用中位數(shù)來作為特征風(fēng)圖2-23圖2-24圖2-25線性強(qiáng)相關(guān)機(jī)群理論功率BP總功率，n圖2-26線性弱相關(guān)機(jī)群理論功率BP第3章新能源主動(dòng)支撐技術(shù)由圖3-1所示，若判斷超短期功率預(yù)測(cè)信息刷新，則以當(dāng)前時(shí)刻起，建立前24h各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速時(shí)間序列｛Vi|Vi1，Vi2，…，Vin｝，其圖3-1由于超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的時(shí)間分辨率為15min，且調(diào)度指令在一段特定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)頻繁發(fā)生變化，因此，可以將每15min滾動(dòng)得到對(duì)應(yīng)時(shí)間斷面的風(fēng)電場(chǎng)分群作為未來15min風(fēng)電場(chǎng)功率控制的依據(jù)。預(yù)測(cè)信息，掌握未來4h風(fēng)電輸出功率變化趨勢(shì)，依據(jù)該變化趨勢(shì)能夠更加合理地對(duì)風(fēng)電機(jī)組輸出功率實(shí)施控制。趨勢(shì)1圖3-2趨勢(shì)2趨勢(shì)3趨勢(shì)4趨勢(shì)5趨勢(shì)4和趨勢(shì)5趨勢(shì)4圖3-3趨勢(shì)4圖3-4趨勢(shì)4趨勢(shì)5由圖35可以看出，在超短期功率預(yù)測(cè)周期內(nèi)，趨勢(shì)5呈先降后升。與趨勢(shì)4不同，［0，1］據(jù)調(diào)度需求參照功率下降群進(jìn)行處理，再以預(yù)測(cè)功率最低點(diǎn)為界，在［1，n］區(qū)間將功率變化趨勢(shì)視為趨勢(shì)3。照此對(duì)該趨勢(shì)做分段處理，如圖35所示。圖3-5趨勢(shì)53.1.1.4風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)其實(shí)際可用有功功率時(shí)刻變化，既可能小于系統(tǒng)調(diào)度指令，也可能大于系統(tǒng)調(diào)度指令。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率小于系統(tǒng)調(diào)度指令時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)按照最大功率追蹤方式運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率大于系統(tǒng)調(diào)度指令時(shí)，則需要降低風(fēng)電場(chǎng)輸出功率。此時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)在第1制周期內(nèi)需要調(diào)整有功功率為：采用超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)信息輔助風(fēng)電機(jī)群的功率控制，每15n滾動(dòng)刷新一次風(fēng)電機(jī)群，并以15n進(jìn)行控制，具體控制模式采用差額功率控制。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)需要調(diào)節(jié)功率時(shí)，根據(jù)不同風(fēng)電機(jī)群的調(diào)節(jié)能力進(jìn)行功率分配，具體可分為以下幾種情況。式中，為趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群控制周期i的實(shí)際輸出功率；為趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群控制周期i+1的有功功率預(yù)測(cè)值若將趨勢(shì)2勢(shì)的趨勢(shì)4風(fēng)電機(jī)群和趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)，若選擇調(diào)節(jié)趨勢(shì)4風(fēng)電機(jī)群，其初始階段功率呈上升趨勢(shì)，與功率調(diào)節(jié)方向相反，其功率調(diào)節(jié)會(huì)增加該機(jī)群的功率調(diào)節(jié)次數(shù)；若選擇調(diào)節(jié)趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群，則由于其初始階段功率呈下降趨勢(shì)，與功率調(diào)節(jié)方向一致，因此，其功率調(diào)節(jié)會(huì)適當(dāng)減少相應(yīng)的功率調(diào)節(jié)次數(shù)。與趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群類似，趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群在該區(qū)間也存在自然功率下降，此時(shí)，趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群和趨勢(shì)5電機(jī)群的功率調(diào)節(jié)量分別為：式中，為趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群控制周期i的實(shí)際輸出功率；為趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群控制周期i+1的有功功率預(yù)測(cè)值若將趨勢(shì)5趨勢(shì)4風(fēng)電機(jī)群，其功率調(diào)節(jié)會(huì)在一定程度上降低該機(jī)群功率先增后降的幅度，在趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群和趨勢(shì)5風(fēng)電機(jī)群均無法滿足功率調(diào)節(jié)需求的情況下，也有助于適當(dāng)減少相應(yīng)的功率調(diào)節(jié)次數(shù)。此時(shí)，參與調(diào)節(jié)的各機(jī)群的功率調(diào)節(jié)量為：趨勢(shì)4風(fēng)電機(jī)群承擔(dān)趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群和趨勢(shì)5趨勢(shì)3風(fēng)電機(jī)群承擔(dān)趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群、趨勢(shì)4風(fēng)電機(jī)群和趨勢(shì)5以上5種情況均無法滿足功率調(diào)節(jié)需求，考慮部分機(jī)組停機(jī)以滿足調(diào)節(jié)要求。若趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群的最小發(fā)電功率大于剩余調(diào)節(jié)量，則趨勢(shì)2風(fēng)電機(jī)群做部分停機(jī)操作，其余風(fēng)電機(jī)群按最小發(fā)電功率運(yùn)行；若不滿足，則按趨勢(shì)2、趨勢(shì)5、趨勢(shì)4、趨勢(shì)3和趨勢(shì)1風(fēng)電機(jī)群停機(jī)以滿足功率調(diào)節(jié)需求。式中，［，］（）為矩陣元素，表示風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)之間的等效風(fēng)速相關(guān)性；［，］為衰減因子；［，］（）為風(fēng)速相對(duì)于風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)連線的入射角；ong為經(jīng)度方向的衰減因子，一般可以用推薦的數(shù)據(jù)ong4做近似計(jì)算；為緯度方向的衰減因子，一般可以用推薦的數(shù)據(jù)02做近似計(jì)算；d［，］為風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)之間的直線距離；［，］為風(fēng)速波動(dòng)從風(fēng)機(jī)傳播至風(fēng)機(jī)的時(shí)間，與當(dāng)前區(qū)域的平均風(fēng)速及風(fēng)向有關(guān)。設(shè)定風(fēng)電功率預(yù)測(cè)時(shí)間分辨率為15min，定義加權(quán)系數(shù)用以判斷機(jī)組是否適合出力變化。t由風(fēng)電機(jī)組當(dāng)前輸出功率和未來若干個(gè)時(shí)段的預(yù)式（318）中，絕對(duì)值越大，表明風(fēng)電機(jī)組在預(yù)測(cè)時(shí)段最大可用功率與當(dāng)前輸出功率差值越小，不適合參與有功功率調(diào)節(jié)，在實(shí)際操作時(shí)就應(yīng)該盡量少變動(dòng)這些機(jī)組；為絕對(duì)值越小，表明風(fēng)電機(jī)組當(dāng)為正時(shí)適合參與正向有功調(diào)節(jié)，當(dāng)n為負(fù)時(shí)適合參與反向有功調(diào)節(jié)。風(fēng)電光伏受其自身不確定性限制，難以具備像常規(guī)機(jī)組一樣的有功調(diào)節(jié)能力，新能源有功功率控制應(yīng)以跟蹤電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的發(fā)電計(jì)劃為信息應(yīng)用于新能源有功功率控制策略，圖36所示為風(fēng)電場(chǎng)有功功率系統(tǒng)架構(gòu)。圖3-6圖3-7如圖38按給定的斜率調(diào)整至給定值（若給定值大于最大可發(fā)功率，則調(diào)整至最大可發(fā)功率），當(dāng)命令解除時(shí)，有功控制系統(tǒng)按給定的斜率恢復(fù)至最大可發(fā)功率。圖3-8圖3-9圖3-10圖3-11目前，雙饋風(fēng)電機(jī)組（）壓定向控制時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度通過跟蹤電網(wǎng)電壓相角實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，因此不會(huì)出現(xiàn)功角穩(wěn)定問題；當(dāng)采用定子磁鏈定向時(shí)，主要利用發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)功率解耦，此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度需要通過計(jì)算獲得，若計(jì)算速度或精度不足，在出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，可能引起功角失穩(wěn)。因此，當(dāng)采用定子磁鏈定向時(shí)，應(yīng)考慮靜態(tài)功角穩(wěn)定對(duì)其無功調(diào)節(jié)容量的約束。由于是同步化的異步電機(jī)，其靜態(tài)穩(wěn)定特性與同步電機(jī)相似。如果輸入的機(jī)械功率大于電磁功率，在不考慮儲(chǔ)能等附加措施的情況下，多余的能量必然會(huì)體現(xiàn)在功角的增大上，系統(tǒng)將通過增大功角來實(shí)現(xiàn)多余能量的調(diào)節(jié)。在功角超過90會(huì)像同步電機(jī)一樣面對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定被破壞的問題。因此，有必要考慮靜態(tài)穩(wěn)定裕度對(duì)無功功率極限的影響。圖312為的功角特性示意圖。圖3-12DFIG由式（335）和式（33）可知，的定子側(cè)無功調(diào)節(jié)容量上限取決于定子側(cè)輸出功率。令1x與2x相等，推導(dǎo)可知，應(yīng)滿足下式條件隨著風(fēng)電比重的增加，各國電網(wǎng)公司都開始在風(fēng)電運(yùn)行導(dǎo)則中對(duì)風(fēng)電機(jī)組率容量限制是根據(jù)理論計(jì)算與實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)論，受電網(wǎng)安全穩(wěn)定和電氣接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等影響，根據(jù)導(dǎo)則得到的無功功率極限容量必然要比理論計(jì)算值小。通常，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組輸出有功功率小于額定值的一定比例范圍時(shí)，若定子電壓較低，風(fēng)電機(jī)組的無功功率可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，除此之外，風(fēng)電機(jī)組的無功功率需嚴(yán)格在電網(wǎng)導(dǎo)則規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。式中，NG為風(fēng)電場(chǎng)中參與無功電壓控制的風(fēng)電機(jī)組集合；為可控風(fēng)電機(jī)組i的實(shí)時(shí)電壓和參考電壓，取式中，為電壓控制死區(qū)，取以某風(fēng)電場(chǎng)為例進(jìn)行仿真和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，算例系統(tǒng)如圖313所示。該風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量201，共有134臺(tái)1.5W，場(chǎng)內(nèi)10條饋線全部采用地下電纜，各條饋線所接風(fēng)電機(jī)組信息見表3，每條饋線上的風(fēng)電機(jī)組按照離匯集點(diǎn)距離由近至遠(yuǎn)的順序編號(hào)。風(fēng)電機(jī)組的無功控制采用功率控制模式，可以運(yùn)行在容量曲線內(nèi)的任一點(diǎn)。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)兩套的容量均為40～60?？紤]到升壓站主變分接頭控制權(quán)限和動(dòng)作次數(shù)的限制因素，暫不作為無功電壓控制的調(diào)整手段。圖3-13風(fēng)電場(chǎng)接線圖表3-1圖3-14和圖3-15分別給出了電網(wǎng)電壓為0.985pu時(shí)該風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)有功功率、無功功率和電壓的日變化情況。以圖3-14中虛線所示電壓作為圖3-14圖3-15從圖316中，由方式1和方式2的無功輸出曲線可以看到，在風(fēng)電機(jī)組無功調(diào)節(jié)容量充足的情況下，機(jī)群可以實(shí)現(xiàn)與集中無功補(bǔ)償設(shè)備相同的調(diào)壓效果，但機(jī)群的無功輸出會(huì)略高于不同，風(fēng)電機(jī)組輸出的無功功率經(jīng)集電線路和多重變壓器送出，會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。方式3通過協(xié)調(diào)控制機(jī)群與的無功出力，讓G機(jī)群優(yōu)先承擔(dān)調(diào)壓任務(wù)，使得和機(jī)群的無功出力均低于方式1和方式2，在提高無功裕度的同時(shí)也降低了風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的無功損耗。圖3-16在電網(wǎng)電壓保持0.985pu且并網(wǎng)點(diǎn)電壓控制指令為1.0pu時(shí)，分別以20%、40%、60%和80%風(fēng)電場(chǎng)出力工況為研究場(chǎng)景，采用上述3種不同表3-2不同場(chǎng)景下3從圖317和圖31可以看到，方式1由于風(fēng)電機(jī)組均不參與無功電壓調(diào)節(jié)，風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓相對(duì)較低。方式2，風(fēng)電機(jī)組參與無功調(diào)節(jié)且導(dǎo)致機(jī)端電壓過高，可能影響風(fēng)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。與方式1和方式2機(jī)組無功出力隨饋線距離的增加而減小，減緩了機(jī)端電壓隨饋線距離增加而升高的趨勢(shì)。圖3-1760%圖3-1880%根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》和《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》的要求，新能源電站要充分利用風(fēng)電機(jī)組和光伏逆變器的無功容量及其調(diào)節(jié)能力，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組此外，在低電壓穿越過程中，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)具備動(dòng)態(tài)無功支撐能力。以風(fēng)電場(chǎng)無功控制系統(tǒng)為例給出了新能源電站無功控制系統(tǒng)的基本控制思路，如圖319。圖3-19在電網(wǎng)發(fā)生故障進(jìn)入暫態(tài)過程時(shí)，新能源發(fā)電設(shè)備可能進(jìn)入低電壓穿越控制過程，由于風(fēng)電機(jī)組光伏逆變器參與無功控制需要通過功支撐。圖3-20第4章世界各國在風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中，無一例外地提出了對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的有功控制要求。丹麥要求風(fēng)電場(chǎng)1n超過最大出力5；德國對(duì)風(fēng)電場(chǎng)出力調(diào)節(jié)速率進(jìn)行了限定，下調(diào)速率不高于10裝機(jī)容量n，上調(diào)速率不高于10額定容量n；英國要求風(fēng)電場(chǎng)在系統(tǒng)頻率波動(dòng)超過6時(shí)，參與系統(tǒng)調(diào)頻；瑞典、德國、蘇格蘭僅要求風(fēng)電場(chǎng)高頻執(zhí)行減出力調(diào)節(jié)；丹麥要求大型海上風(fēng)電場(chǎng)集中接入時(shí)留有一定的調(diào)節(jié)裕度，參與調(diào)頻和調(diào)峰。運(yùn)行頻率等內(nèi)容，并要求風(fēng)電場(chǎng)具備有功功率調(diào)節(jié)能力，執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)指令控制有功功率輸出。特別提出：風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)具備有功功率調(diào)節(jié)門遠(yuǎn)方發(fā)送的有功功率控制信號(hào)，確保風(fēng)電場(chǎng)最大有功功率值及有功功率變化值不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值?！眴螜C(jī)變槳調(diào)節(jié)范圍550～1500kW單機(jī)停機(jī)時(shí)間（1500kW至0）10單機(jī)啟動(dòng)至滿發(fā)時(shí)間2單機(jī)變槳限出力時(shí)間（1500kW至550kW）30單機(jī)調(diào)節(jié)死區(qū)33通過控制葉片的角度，風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有功輸出調(diào)節(jié)，大風(fēng)條件下機(jī)組出力在0～1500kW之間可控，通過控制葉片旋轉(zhuǎn)速度，風(fēng)機(jī)可以實(shí)單機(jī)調(diào)節(jié)范圍125～1500kW單機(jī)停機(jī)時(shí)間（1500kW至0）2單機(jī)啟動(dòng)至滿發(fā)時(shí)間2單機(jī)限出力額定速率8單機(jī)調(diào)節(jié)死區(qū)125通過控制葉片的角度和勵(lì)磁電流的大小，風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有功輸出調(diào)節(jié)，大風(fēng)條件下機(jī)組出力在0～1500kW風(fēng)機(jī)在滿槳情況下響應(yīng)時(shí)間2光伏逆變器控制框圖如圖41所示。在圖中，左邊為控制器框圖（ono），右邊為逆變器的等效模型。從圖中的分析可以得出這樣的結(jié)論，光伏逆變器輸出的有功電流d和無功電流q可以實(shí)現(xiàn)解耦控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出（光伏發(fā)電系統(tǒng)）可以按照電網(wǎng)調(diào)度要求來給定。圖4-1圖4-2傳統(tǒng)的由日前（日內(nèi)）發(fā)電計(jì)劃機(jī)組、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)機(jī)組和供了可靠的保障。受機(jī)組自身運(yùn)行特性和風(fēng)力發(fā)電的不確定性影響，風(fēng)電機(jī)組難以具備像常規(guī)水、火電機(jī)組一樣的功率調(diào)節(jié)能力。將風(fēng)電機(jī)組納入?yún)^(qū)域電網(wǎng)的有功調(diào)度與控制框架，應(yīng)采取基于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的發(fā)電計(jì)劃跟蹤為主，風(fēng)電機(jī)組直接參與調(diào)頻為輔（稱之為輔助調(diào)頻）的控制原則。風(fēng)電并網(wǎng)后的有功調(diào)度與控制框架，對(duì)風(fēng)電引入的有功功率波動(dòng)，包括短時(shí)的風(fēng)電功率波動(dòng)（受陣風(fēng)、風(fēng)燥和短時(shí)爬坡因素影響）和長時(shí)間風(fēng)電的峰谷波動(dòng)（具有明顯的反調(diào)峰特性），按照日前和日內(nèi)發(fā)電計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度和三個(gè)層次，形成多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)、逐步消納的總體思路。日前和日內(nèi)發(fā)電計(jì)劃通過制定常規(guī)能源機(jī)組出力計(jì)劃跟蹤風(fēng)電的峰谷波動(dòng)，滿足電網(wǎng)電量交易計(jì)劃；實(shí)時(shí)調(diào)度則根據(jù)風(fēng)電出力預(yù)測(cè)信息進(jìn)一步細(xì)化出力計(jì)劃，做到5n或15n級(jí)的有功功率偏差調(diào)節(jié)，使出力計(jì)劃更加符合實(shí)時(shí)工況；率質(zhì)量。圖4-3新能源實(shí)時(shí)計(jì)劃與常規(guī)AGC風(fēng)電資源的特殊性，決定了實(shí)時(shí)調(diào)度在風(fēng)電資源調(diào)節(jié)消納中的重要地位，實(shí)時(shí)調(diào)度相比日前和日內(nèi)計(jì)劃更緊迫，實(shí)時(shí)調(diào)度必須將風(fēng)電的擾動(dòng)進(jìn)行有效消納，進(jìn)一步的減小機(jī)組參與系統(tǒng)有功偏差調(diào)整的調(diào)節(jié)容量，減小調(diào)度和超前控制的實(shí)現(xiàn)最終體現(xiàn)在電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)調(diào)度實(shí)現(xiàn)情況和實(shí)現(xiàn)效果直接影響了電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，并間接影響著電網(wǎng)的調(diào)頻控制效果。AGC有功調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，實(shí)時(shí)調(diào)度進(jìn)行出力調(diào)整以恢復(fù)AGC機(jī)組的最大調(diào)節(jié)容量。實(shí)時(shí)調(diào)度主要承擔(dān)5min和15min級(jí)的有功不平衡量調(diào)整，這種有功不平衡主要來自預(yù)測(cè)信息、交換計(jì)劃調(diào)整等信息，而AGC主要承擔(dān)10s到幾分鐘的有功擾動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)時(shí)調(diào)度為AGC預(yù)留調(diào)節(jié)區(qū)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中由于控制環(huán)節(jié)的滯后性，實(shí)時(shí)調(diào)度與之間的反調(diào)現(xiàn)象，在電網(wǎng)小幅度有功擾動(dòng)時(shí)并不明顯；在電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度有功擾動(dòng)時(shí)，尤其在電網(wǎng)頻率恢復(fù)過程中應(yīng)是竭力避免的。實(shí)際運(yùn)行中實(shí)時(shí)調(diào)度與協(xié)調(diào)是十分必要的，尤其是超短期風(fēng)電預(yù)測(cè)出現(xiàn)的有功誤差較大，如果不采用協(xié)調(diào)控制的話，會(huì)進(jìn)一步造成系統(tǒng)電能質(zhì)量惡化，直接反映了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，屬于滯后控制環(huán)節(jié)，的優(yōu)先級(jí)高于實(shí)時(shí)調(diào)度，在協(xié)調(diào)控制中不可以干涉控制環(huán)節(jié)，需要對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃修正必須滿足以下三個(gè)條件：當(dāng)＞，1，且＞時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度計(jì)劃實(shí)行閉鎖，通過實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，維持系統(tǒng)中機(jī)組實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃閉鎖前狀態(tài)不變，機(jī)組按照實(shí)時(shí)調(diào)整后的發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行，參數(shù)和由電網(wǎng)規(guī)模和實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析得到。＜，0，＜，三個(gè)條件中至少一項(xiàng)滿足，則正常執(zhí)行實(shí)時(shí)調(diào)度與控制指令。風(fēng)電并網(wǎng)后n定義物理設(shè)備（元件）圖4-4新能源AGC新能源AGC閉鎖，調(diào)節(jié)速率等信息，然后，將控制指令下發(fā)到風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站控制系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)光伏電站自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)指令，通過改變風(fēng)機(jī)槳距角啟停風(fēng)機(jī)、啟停逆變器等手段，進(jìn)而調(diào)整其有功輸出。等待模式。當(dāng)不在遠(yuǎn)方主站控制狀態(tài)下，可以設(shè)置該控制模式。新能源不斷地向處于等待模式狀態(tài)下的發(fā)送點(diǎn)控制命令，不過控制命令始終是的當(dāng)前出力，每當(dāng)實(shí)際出力有一定的變化（例如變化5）時(shí)重新下發(fā)一次命令，其目的是進(jìn)行設(shè)點(diǎn)跟蹤。由于在上一次投入遠(yuǎn)方主站控制時(shí)，最后下發(fā)的一個(gè)控制命令仍保留在中，如果不更新這一信號(hào)，在下次投時(shí)將對(duì)場(chǎng)站造成沖擊。而當(dāng)C轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)方控制狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)由等待控制模式轉(zhuǎn)換成預(yù)先指定的缺省的自動(dòng)控制模式。新能源AGC式中，g為投入計(jì)劃控制風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)量；g為投入計(jì)劃控制風(fēng)電場(chǎng)的目標(biāo)出力；pn為投入計(jì)劃控制風(fēng)電的計(jì)劃值；為投入計(jì)劃控制風(fēng)電場(chǎng)的總數(shù)。圖4-5圖4-6式中，g為參與調(diào)峰控制風(fēng)電場(chǎng)分配到的調(diào)節(jié)量；g為參與調(diào)峰控制風(fēng)電場(chǎng)的目標(biāo)出力；pn為參與調(diào)峰控制風(fēng)電場(chǎng)的計(jì)劃值；n為參與調(diào)峰控制風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)下限；x為參與調(diào)峰控制風(fēng)電的調(diào)節(jié)上限；為根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)功率分配策略得到的功率分配系數(shù)。圖4-7新能源AGC與常規(guī)AGC其中，圖4-8表4-1光伏發(fā)電站有功控制模式基于計(jì)劃曲線下發(fā)方式，不同于常規(guī)能源電廠的控制指令下發(fā)方式，考慮到光伏發(fā)電站接收一天每5288點(diǎn)全天計(jì)劃值，同時(shí)為保證計(jì)劃下發(fā)的時(shí)效性，當(dāng)控制模式切換時(shí)，下發(fā)更新后的計(jì)劃值。在現(xiàn)有常規(guī)電源控制模式的基礎(chǔ)上結(jié)合光伏發(fā)電的特性，提供以下光伏發(fā)電站參與主站控制的模式。在新能源場(chǎng)站控制表中，增加不同優(yōu)先權(quán)電量的統(tǒng)計(jì)功能，同時(shí)在歷史統(tǒng)計(jì)表中增加按5分鐘、1小時(shí)、1天和1正偏差分配策略（限電根據(jù)限電判斷邏輯得出的控制偏差，當(dāng)需要進(jìn)行限電時(shí)，首先統(tǒng)計(jì)各個(gè)控制組的調(diào)節(jié)裕度（實(shí)際出力-最低技術(shù)出力），制偏差按照控制組的優(yōu)先級(jí)以及該組的調(diào)節(jié)裕度進(jìn)行分配，即先將控制偏差全部分配給最低的基礎(chǔ)電量組，如果控制偏差超過了該組的最大調(diào)節(jié)能力，再將剩余部分分配給優(yōu)先級(jí)次低的控制組，以此類推直至控制偏差全部分配完畢。在控制組內(nèi)部，控制偏差按照裝機(jī)容量比例分擔(dān)。負(fù)偏差分配策略（放開控制精度反映風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站在以5min為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，平均出力偏離限制功率目標(biāo)的程度，當(dāng)控制精度為100%時(shí)為風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)圖4-9當(dāng)新能源場(chǎng)站的出力平均值在目標(biāo)出力的控制帶寬內(nèi)及目標(biāo)出力以下時(shí)，此時(shí)在5min控制周期內(nèi)為時(shí)段合格。當(dāng)出力平均值超過目標(biāo)出力第5章新能源快速頻率響應(yīng)技術(shù)西北外送型電網(wǎng)已初具規(guī)模，電網(wǎng)頻率安全管理面臨新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)。隨著西北電網(wǎng)特高壓直流輸電工程的大量投產(chǎn)，電網(wǎng)運(yùn)行與結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，系統(tǒng)功率平衡及調(diào)頻難度不斷加大。截至2020年年底，西北電網(wǎng)已建成六條特高壓直流外送通道，外送規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到5471萬k流大功率閉鎖（相繼閉鎖）將對(duì)電網(wǎng)頻率安全造成嚴(yán)重威脅。華東電網(wǎng)919錦蘇直流雙極閉鎖事故的發(fā)生表明，亟須進(jìn)行大電網(wǎng)頻率特性實(shí)測(cè)分析研究，提升電網(wǎng)頻率安全風(fēng)險(xiǎn)防控水平。2018年，西北電網(wǎng)推進(jìn)新能源場(chǎng)站參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)工作，第一階段共有風(fēng)電87座，容量 24%，光伏185座，容量737.91萬kW，占西北光伏總裝機(jī)容量的22%。第二階段共有風(fēng)電108座，容量1128.89萬kW28%，光伏347座，容量1323.34萬kW，占西北光伏總裝機(jī)容量的41%。第三階段共有風(fēng)電165座，容量1983.49萬kW，占西北風(fēng)電總裝機(jī)容量的48%，光伏332座，容量1015.10萬kW，占西北光伏總裝機(jī)容量的32%。陜西電網(wǎng)第一階段主要包括除榆林以外其他地區(qū)新能源以及作為定靖西北電網(wǎng)第一階段新能源快速調(diào)頻改造計(jì)算，采用2019圖5－1西北電網(wǎng)2018表5－1表5－2各?。▍^(qū)）天中直流閉鎖650萬kW，故障發(fā)生時(shí)刻1s，并且安控保護(hù)拒動(dòng)，仿真總計(jì)時(shí)間30s。西北電網(wǎng)損失650萬kW負(fù)荷，新能源場(chǎng)站無快速調(diào)頻情況下會(huì)造成西北電網(wǎng)系統(tǒng)頻率升高0.38Hz，重點(diǎn)關(guān)注第一階段采用差異化參數(shù)配置的新能源機(jī)組快速調(diào)頻對(duì)西北電網(wǎng)在大擾動(dòng)情況下頻率穩(wěn)圖5－2拉西瓦水電廠350萬kW全停，故障發(fā)生時(shí)刻1s，仿真總計(jì)時(shí)間30s。西北電網(wǎng)損失350萬kW有功功率，新能源場(chǎng)站無快速調(diào)頻情況下會(huì)造成西北電網(wǎng)系統(tǒng)頻率跌落0.22Hz，重點(diǎn)關(guān)注第一階段采用差異化參數(shù)配置的新能源機(jī)組快速調(diào)頻對(duì)西北電網(wǎng)在大擾動(dòng)情況下頻率穩(wěn)定性的影圖5－3圖5－4單機(jī)+圖5－5風(fēng)電場(chǎng)AGC通過創(chuàng)新性開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及系統(tǒng)性試驗(yàn)，全面完成風(fēng)電場(chǎng)參與西北電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)能力實(shí)測(cè)分析。本文中選取西北3家試點(diǎn)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行分析，其中達(dá)坂城試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)采取單機(jī)全場(chǎng)優(yōu)化控制方案，干北一試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)采用場(chǎng)側(cè)量管理平臺(tái)控制方案。參照常規(guī)電源機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)一次調(diào)頻試驗(yàn)方式，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)采取輸入頻率階躍信號(hào)試驗(yàn)方法，創(chuàng)新性開展新能源快速頻率響應(yīng)功能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)各參與測(cè)試的風(fēng)電場(chǎng)在初始頻率50的基礎(chǔ)上進(jìn)行了上擾0.2和下擾0.2的試驗(yàn)。將實(shí)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率曲線與理想功率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，從而評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)性能。圖5－61）圖5-7是金風(fēng)達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)頻率上擾0.2Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為80s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值22.92MW，最低值17.42MW，響應(yīng)時(shí)間為0.7s，調(diào)節(jié)時(shí)間為3.3s。圖5-8是金風(fēng)達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)頻率下擾0.2Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為80s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值23.01MW，最高值28.35MW，響應(yīng)時(shí)間為0.5s，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.9s。圖5－7圖5－8圖5-9是干北一風(fēng)電場(chǎng)頻率上擾0.2Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為100s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值29.99MW，最低值24.51MW，響應(yīng)時(shí)間為2.1s，調(diào)節(jié)時(shí)間為10.3s。圖5－9圖5-10是干北一風(fēng)電場(chǎng)頻率下擾0.2Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為100s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值29.85MW，最高值35.92MW，響應(yīng)時(shí)間為2.2s，調(diào)節(jié)時(shí)間為9.5s。圖5－10圖5-11是沈口子風(fēng)電場(chǎng)頻率上擾0.2Hz試驗(yàn)波形。測(cè)試錄波時(shí)間為60s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值76.03MW，最低值43.26MW，響應(yīng)時(shí)間為1.3s，調(diào)節(jié)時(shí)間為7.9s。圖5－11圖5-12是沈口子風(fēng)電場(chǎng)頻率下擾0.2Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為60s，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率初始值61.23MW，最高值75.30MW，響應(yīng)時(shí)間為1.29s，調(diào)節(jié)時(shí)間為7.6s。2016年，西北電網(wǎng)組織實(shí)施了全網(wǎng)頻率特性試驗(yàn)，利用打跳網(wǎng)內(nèi)單元接線內(nèi)2臺(tái)大型水電機(jī)組方式制造電網(wǎng)頻率階躍擾動(dòng)，完成網(wǎng)內(nèi)試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)對(duì)實(shí)際頻率大擾動(dòng)下快速頻率響應(yīng)實(shí)測(cè)分析。其中，因?qū)嶋H頻率特性試驗(yàn)為電網(wǎng)低頻擾動(dòng)形式，試驗(yàn)前風(fēng)電場(chǎng)提前預(yù)留10容量。圖5－12圖5-13是新疆金風(fēng)達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)性試驗(yàn)實(shí)測(cè)波形圖。根據(jù)60s測(cè)試波形，測(cè)試過程中風(fēng)電場(chǎng)功率最低值為14.78MW，最高值為17.44MW，功率變化量為2.66MW；頻率最低值為49.90Hz，最高值為49.98Hz，頻率變化量為0.08Hz。圖5－13圖5-14是干北一風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)性試驗(yàn)實(shí)測(cè)波形圖。根據(jù)60s測(cè)試波形，風(fēng)電場(chǎng)功率最低值為24.7MW，功率最高值為30.5MW5.8MW；頻率最低值為49.90Hz，最高值為49.98Hz，頻率變化量為0.08Hz圖5－14系統(tǒng)性試驗(yàn)期間，沈口子風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)無風(fēng)，不具備試驗(yàn)條件。后期，通過將系統(tǒng)性試驗(yàn)期間電網(wǎng)實(shí)際頻率輸入現(xiàn)場(chǎng)頻率測(cè)控裝置，完成沈口子風(fēng)電場(chǎng)快速頻率響應(yīng)性能測(cè)試，實(shí)測(cè)波形如圖515所示。根據(jù)60測(cè)試波形，風(fēng)電場(chǎng)功率最低值為29.98，功率最高值為31.38率變化量為1.4；頻率最低值為49.90，最高值為49.98，頻率變化量為0.08。圖5－15圖5－16圖5－17光伏電站有功-式中，為光伏電站頻率下垂控制的有功出力目標(biāo)值；0為光伏電站出調(diào)頻死區(qū)前的輸出有功功率；為光伏電站額定容量；遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)量的并網(wǎng)點(diǎn)頻率d為調(diào)頻死區(qū)，分為上調(diào)頻死區(qū)和下調(diào)頻死區(qū)；為電網(wǎng)額定頻率；為調(diào)差率；kp為頻率下垂系數(shù)。集控層根據(jù)頻率計(jì)算出光伏電站的有功功率參考值，并將其分配給光伏逆變器，實(shí)施有功調(diào)節(jié)。圖5－18AGC圖5－19圖5－20圖5－21這種改造方案通過光伏逆變器自主調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)全站功率閉環(huán)控制，能夠快速響應(yīng)（s級(jí)）采樣周期大多無法滿足快速頻率響應(yīng)快速性要求，需要根據(jù)光伏逆變器實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化或加裝專用高精度測(cè)頻模塊。且光伏電站閉環(huán)調(diào)節(jié)難度較大，光伏電站逆變器數(shù)量眾多，改造工作量巨大，需解決并網(wǎng)點(diǎn)調(diào)頻一致性問題。（1）參照常規(guī)電源機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)一次調(diào)頻試驗(yàn)方式，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)采取輸入頻率階躍信號(hào)試驗(yàn)方法，創(chuàng)新性開展光伏電站快速頻率響應(yīng)功能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)各參與測(cè)試的光伏電站在初始頻率50基礎(chǔ)上進(jìn)行了上擾0.1和下擾0.1的試驗(yàn)。將實(shí)測(cè)光伏電站輸出功率曲線與理想功率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估光伏電站參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)性能。1）圖5-22是青海魯能格爾木光伏電站頻率上擾0.1Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為120s，測(cè)試過程中光伏電站功率初始值3.97MW，功率極值1.03MW，快速頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)量2.94MW。圖5－22圖5-23是青海魯能格爾木光伏電站頻率下擾0.1Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為120s，測(cè)試過程中光伏電站功率初始值6.25MW，功率極值3.95MW，快速頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)量2.30MW。圖5－23圖5-24是青海水電佳陽格爾木光伏電站頻率上擾0.1Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為120s，測(cè)試過程中光伏電站功率初始值10.16MW，功率極值4.52MW，快速頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)量5.64MW。圖5－24圖5-25是青海水電佳陽格爾木光伏電站頻率下擾0.1Hz的試驗(yàn)波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為120s，測(cè)試過程中光伏電站功率初始值15.35MW，功率極值9.69MW，快速頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)量5.66MW。圖5－25應(yīng)不低于20kHz，帶寬應(yīng)不小于2.5kHz。頻率信號(hào)發(fā)生裝置為三相四線式輸出，電壓輸出范圍寬于0～130V，輸出電壓誤差不超過±0.1%；頻率輸出范圍寬于1～100Hz，頻率誤差不高于0.002Hz；相位輸出范圍為0～360°，相位輸出誤差不超過±0.1°；信號(hào)發(fā)生周期不超過100ms，能夠進(jìn)行電壓和頻率曲線編輯。表5－3圖5－26表5－4表54說明了新能源快速頻率響應(yīng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，當(dāng)電網(wǎng)高（低）頻擾動(dòng)情況下，新能源場(chǎng)站有功功率降（升）至額定負(fù)荷的10再向下（上）調(diào)節(jié)。當(dāng)電網(wǎng)頻率超出（500.1）時(shí)，新能源快速頻率響應(yīng)功能應(yīng)閉鎖反向調(diào)節(jié)指令。根據(jù)表54中的參數(shù)設(shè)置，光伏電站和風(fēng)電場(chǎng)快速頻率響應(yīng)有功-頻率下垂特性曲線分別見圖52和圖528所示。圖5－27光伏電站有功-圖5－28風(fēng)電場(chǎng)有功-表5－5其中，工況14下均需做頻率階躍上擾試驗(yàn)，因在不限功率情況下（工況2、4），故頻率階躍下擾試驗(yàn)在工況1、3下進(jìn)行，新能源場(chǎng)站若安裝了電化學(xué)儲(chǔ)能或其他備用發(fā)電單元，可在工況2或工況4條件下開展頻率階躍下擾測(cè)試。通過對(duì)響應(yīng)滯后時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)快速頻率響應(yīng)能力進(jìn)行評(píng)估。表5－6表5－7信號(hào)二：選取三相電壓幅值瞬間階躍到（115%、120%、125%、130%）額定電壓，持續(xù)時(shí)間≥500ms，并在電壓階躍和恢復(fù)時(shí)完成兩次相協(xié)調(diào)試驗(yàn)應(yīng)在工況3條件下開展。為驗(yàn)證新能源場(chǎng)站快速頻率響應(yīng)功能能否與調(diào)度端二次調(diào)頻指令良好配合，其中采用本地閉環(huán)模式運(yùn)行，信號(hào)發(fā)生裝置作為信號(hào)發(fā)生源輸出頻率階躍上擾或下擾信號(hào)。按照表58所示，進(jìn)行指令和快速頻率響應(yīng)指令的先后次序和類型的疊加，其中表示兩種指令以時(shí)序疊加，如上擾二次調(diào)頻增發(fā)二次調(diào)頻增功率指令。表5－8AGC因光伏發(fā)電站快速頻率響應(yīng)死區(qū)設(shè)置為0.06，風(fēng)電站為0.1，故光伏發(fā)電站分別在（500.09）及（500.20）兩種擾動(dòng)幅值情況下開展指令疊加測(cè)試，風(fēng)電場(chǎng)在（500.20）擾動(dòng)幅值情況下開展指令疊加測(cè)試，驗(yàn)證快速頻率響應(yīng)功能與的協(xié)調(diào)能力，特別是根據(jù)西北電網(wǎng)實(shí)際情況，仿照常規(guī)水火電，當(dāng)頻差大于0.1，一次調(diào)頻動(dòng)作閉鎖反向指令，故當(dāng)頻差大于0.1z，新能源場(chǎng)站快速頻率動(dòng)作應(yīng)能閉鎖反向指令，保證頻率支援效果。圖5-29是選取風(fēng)電場(chǎng)在工況1下頻率階躍至50.20Hz的波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為60s，響應(yīng)滯后時(shí)間為1.16s，響應(yīng)時(shí)間為4.38s，調(diào)節(jié)時(shí)間為13.96s，階躍擾動(dòng)前有功功率48.89MW，階躍擾動(dòng)后有功功率為28.43MW。圖5－29工況1下風(fēng)電場(chǎng)頻率階躍至50.20Hz圖5－30工況3圖5－31圖5－32圖5-34選取風(fēng)電場(chǎng)頻率下擾（49.8Hz）+AGC調(diào)減指令響應(yīng)結(jié)果，可以看出在出現(xiàn)低頻階躍擾動(dòng)后，該風(fēng)電場(chǎng)快速頻率響應(yīng)立即動(dòng)作，增圖5－33圖5－34風(fēng)電場(chǎng)AGC圖5-35是選取光伏電站在工況3下頻率階躍至49.79Hz的波形圖。測(cè)試錄波時(shí)間為40s，響應(yīng)滯后時(shí)間為0.42s，響應(yīng)時(shí)間為1.86s，調(diào)節(jié)時(shí)間為1.86s，階躍擾動(dòng)前有功功率348.11MW，階躍擾動(dòng)后有功功率為408.33MW。圖5－35工況3下光伏電站功率階躍至49.79Hz圖5－36工況1圖5－37圖5－38圖5－39圖5－40圖5-41選取光伏電站頻率上擾（50.09Hz）+AGC調(diào)減指令響應(yīng)結(jié)果，在出現(xiàn)低頻階躍擾動(dòng)后，該風(fēng)電場(chǎng)快速頻率響應(yīng)立即動(dòng)作，調(diào)減有功出力，期間AGC下發(fā)調(diào)減指令，指令正確疊加。圖5-42選取光伏電站頻率上擾（50.20Hz）+AGC調(diào)增指令響應(yīng)結(jié)果，在出現(xiàn)高頻階躍擾動(dòng)后，圖5－41光伏電站AGC圖5－42光伏電站AGC自2016年開始，西北電網(wǎng)開展新能源發(fā)電機(jī)組參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)試點(diǎn)工作，深挖新能源機(jī)組參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)能力。通過選取完成電網(wǎng)實(shí)際頻率擾動(dòng)下新能源快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)性試驗(yàn)。通過試點(diǎn)試驗(yàn)，驗(yàn)證了新能源具備參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)能力，響應(yīng)性能如圖543所示。對(duì)于調(diào)節(jié)目標(biāo)變化量不低于額定出力10%的頻率階躍擾動(dòng)，新能源場(chǎng)站響應(yīng)功能可達(dá)到如下性能：圖5－43響應(yīng)滯后時(shí)間thx：自頻率越過新能源場(chǎng)站調(diào)頻死區(qū)開始到發(fā)電出力可靠的向調(diào)頻方向開始變化所需的時(shí)間。光伏、風(fēng)電可達(dá)到2s響應(yīng)時(shí)間t0.9：自頻率超出調(diào)頻死區(qū)開始，至有功功率調(diào)節(jié)量達(dá)到調(diào)頻目標(biāo)值與初始功率之差的90%所需時(shí)間。風(fēng)電可達(dá)到12s，光伏可達(dá)到5.0s。表5－9 此，在0～3s頻率快速控制段內(nèi)，無電源側(cè)主動(dòng)參與，快速性不足。解決思路：利用新能源參與電網(wǎng)頻率響應(yīng)的快速性，補(bǔ)償常規(guī)電源機(jī)組一次調(diào)頻功能在0～5s內(nèi)快速性的不足，在0～5s內(nèi)釋放調(diào)頻能力，表5－10由式（53）可知，新能源快速調(diào)頻功能需確定死區(qū)d、調(diào)差率兩個(gè)參數(shù)。圖544為有功頻率下垂特性曲線示意圖，式中1、2點(diǎn)為調(diào)頻死區(qū)，1、2點(diǎn)為調(diào)頻結(jié)束點(diǎn)，為快速調(diào)頻限幅。通過確定1、2點(diǎn)，即可確定死區(qū)fd。通過確定1、2點(diǎn)以及，即可完成有功-頻率下垂曲線斜率計(jì)算，得到調(diào)差率。圖5－44有功-方式1：按照西北電網(wǎng)頻率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)頻率波動(dòng)每日超過0.06Hz次數(shù)為3～5次，超過0.05Hz次數(shù)為80次。為了保證新能源每日參與電網(wǎng)快速調(diào)頻，設(shè)置快速調(diào)頻死區(qū)為±0.06Hz。力，設(shè)置快速調(diào)頻死區(qū)為±0.1Hz。為了保障電網(wǎng)頻率質(zhì)量，快速調(diào)頻頻率結(jié)束點(diǎn)選取為±0.2Hz，即當(dāng)電網(wǎng)頻率偏差達(dá)到0.2Hz時(shí)，新能源快速調(diào)頻能力完全釋放。目前，西北電網(wǎng)功率可承受的功率不平衡量為210萬kW（即電網(wǎng)發(fā)生210萬kW功率缺額時(shí)，電網(wǎng)頻率不超±0.2Hz）。據(jù)近一年來西北電網(wǎng)新能源運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，光伏平均并網(wǎng)發(fā)電容量約3000萬kW，光伏按照10%限幅后，并網(wǎng)光伏電站可在3～5s快速調(diào)節(jié)并釋放約300萬kW的調(diào)頻4）隨著風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)占比不斷攀升，新能源機(jī)組日漸變?yōu)椤爸髁﹄娫矗瑧?yīng)承擔(dān)常規(guī)電源義務(wù)，并且考慮到光伏逆變器為電力電子器件，調(diào)節(jié)較靈活且無機(jī)械損耗，光伏電站快速調(diào)頻死區(qū)按照0.06 （方式1）設(shè)置，同時(shí)為了避免風(fēng)機(jī)槳葉控制系統(tǒng)頻繁調(diào)節(jié)造成機(jī)械損，風(fēng)電場(chǎng)快速調(diào)頻死區(qū)按照0.10（方式2）設(shè)置?；谏鲜龇治觯瓿娠L(fēng)電、光伏快速調(diào)頻參數(shù)差異化設(shè)置，具體如表511所示。表5－11實(shí)際應(yīng)用中，電網(wǎng)高頻擾動(dòng)情況下，為了避免因快速調(diào)頻導(dǎo)致風(fēng)機(jī)或逆變器停機(jī)情況，新能源場(chǎng)站有功功率調(diào)整到額定功率的10%時(shí)可不留新能源有功備用方式參與電網(wǎng)一次調(diào)頻。圖5－45圖5－46由圖5-46可以看出，新能源參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)后，頻率極值降低0.08Hz，頻率恢復(fù)速度加快7.2s，有利于大電網(wǎng)發(fā)生直流閉鎖后故障圖5－47第6章跨區(qū)直流輸電送交易結(jié)果編制，跨區(qū)直流外送模式大多為峰谷分段運(yùn)行方式，在每段內(nèi)輸送功率恒定，未能充分考慮短期新能源功率預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)送端電網(wǎng)的影響，跨區(qū)直流計(jì)劃缺乏應(yīng)對(duì)新能源出力波動(dòng)的能力。因此，本章研究如何充分發(fā)揮跨區(qū)直流輸電調(diào)節(jié)靈活的特點(diǎn)，建立直流計(jì)劃調(diào)整混合整數(shù)約束模型，在日前計(jì)劃時(shí)根據(jù)新能源短期功率預(yù)測(cè)結(jié)果，在保證送調(diào)峰任務(wù)，促進(jìn)新能源消納，降低電網(wǎng)常規(guī)備用需求，實(shí)現(xiàn)直流外送計(jì)劃、新能源和常規(guī)能源日前機(jī)組組合和發(fā)電計(jì)劃協(xié)調(diào)優(yōu)化。圖6－1圖6－2網(wǎng)接納能力分析模型，利用各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)已經(jīng)共享的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、母線負(fù)荷預(yù)測(cè)、（預(yù)）電網(wǎng)接納能力分析方法基于安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（）模型，以受端電網(wǎng)直流受入電量最大、最小為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行受端電網(wǎng)直流接納能力分析，分析過程不考慮受端電網(wǎng)機(jī)組組合計(jì)劃的變化。流注入的最小功率，后者是受端電網(wǎng)能接納直流注入的最大功率。直流受端電網(wǎng)接納能力分析以每15min為一個(gè)計(jì)劃時(shí)段，得到全天（96點(diǎn)）送端電網(wǎng)考慮直流互動(dòng)的日前發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化是以安全約束機(jī)組組合（）和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度（）網(wǎng)直流接納能力約束、直流計(jì)劃調(diào)整約束、送端電網(wǎng)負(fù)荷平衡、機(jī)組運(yùn)行和新能源出力等約束條件，以節(jié)能發(fā)電和新能源消納最大為目標(biāo)，進(jìn)行送端電網(wǎng)直流外送計(jì)劃、新能源和常規(guī)能源日前機(jī)組組合和發(fā)電計(jì)劃協(xié)調(diào)優(yōu)化編制。如下圖6－3所示。圖6－3圖6－4圖6－5式中，為直流d在計(jì)劃周期內(nèi)的最大、最小交易電量即直流送出功率扣除損耗（變損、線損）式中，為直流受端電網(wǎng)接納直流d的功率的安全上、下限由于系統(tǒng)存在調(diào)峰問題和網(wǎng)絡(luò)通道受阻問題等原因，新能源功率不一定能夠全額接納。當(dāng)新能源接納能力不足時(shí)，就需要進(jìn)行棄風(fēng)理。對(duì)于固定新能源出力模式，由于以新能源功率預(yù)測(cè)出力作為固定出力計(jì)劃，優(yōu)化模塊不能對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，當(dāng)新能源接納能力不足時(shí)只能進(jìn)行人工棄風(fēng)棄光；對(duì)于新能源零成本模式，優(yōu)化模塊自動(dòng)棄風(fēng)棄光使系統(tǒng)總發(fā)電成本最小，但此時(shí)棄風(fēng)棄光功率在所有新能源機(jī)組之間圖6－5新能源棄風(fēng)/圖6－6新能源棄風(fēng)/罰成本和直流輸出計(jì)劃調(diào)整成本，因?yàn)樾履茉礄C(jī)組發(fā)電成本和啟停成本為0，并且棄風(fēng)、棄光將產(chǎn)生額外成本，因此該目標(biāo)隱含實(shí)現(xiàn)新能源出力最大計(jì)劃目標(biāo)。式中，為機(jī)組i在t時(shí)提供的上調(diào)旋轉(zhuǎn)備用為系統(tǒng)t時(shí)的上調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求為機(jī)組i在t時(shí)提供的下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用；為系統(tǒng)t時(shí)的式中，為機(jī)組i在t時(shí)提供的AGC上調(diào)備用；為系統(tǒng)t時(shí)的AGC上調(diào)備用需求為機(jī)組i在t時(shí)提供的AGC下調(diào)備用；為系統(tǒng)t式中，和分別為機(jī)組i的最小開機(jī)時(shí)間和最小停機(jī)時(shí)間；和分別為機(jī)組i在t時(shí)段之前的連續(xù)開機(jī)和停機(jī)時(shí)間最大開停次數(shù)（不含人工指定的開停，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能置機(jī)組加、減負(fù)荷速率（ramprate）式中，分別表示支路的潮流功率及正反向限值式中，分別表示聯(lián)絡(luò)線斷面的潮流功率及上限式中，I表示機(jī)組群；表示調(diào)度周期T的總電量下限和上限約束式中，I表示機(jī)組群 表示機(jī)組出力下限和上限約束式中，I表示機(jī)組群；表示最少啟動(dòng)機(jī)組臺(tái)數(shù)和最大啟動(dòng)機(jī)組臺(tái)數(shù)式中，I表示機(jī)組群；表示上調(diào)節(jié)備用和下調(diào)節(jié)備用約束式中，I表示機(jī)組群；表示上旋轉(zhuǎn)備用和下旋轉(zhuǎn)備用約束第7章暫態(tài)安全穩(wěn)定緊急控制技術(shù)有文獻(xiàn)提出通過提高故障后臨界群機(jī)組勵(lì)磁電壓來改變系統(tǒng)等值電磁功率，從而影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。這為解決上述第一類問題提供了思路。廣域測(cè)量系統(tǒng)給電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、分析和控制提供了新的手段。目前實(shí)用的相量測(cè)量單元信息，包括母線電壓相位、發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)、功角等并能以較小的延時(shí)傳遞到數(shù)據(jù)中心站并完成同步處理。而擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則（）可對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌跡進(jìn)行量化分析評(píng)估，提供詳細(xì)的穩(wěn)定裕度、分群及等值單機(jī)系統(tǒng)的功角、加速功率等信息。這為解決上述第二類問題提供了思路。式中，、、、、n、n分別為整流站和逆變站換流變壓器網(wǎng)側(cè)和閾側(cè)的交流母線線電壓及變比；d、d分別為整流側(cè)和逆變側(cè)實(shí)際直流電壓；、為串聯(lián)的換流橋個(gè)數(shù)；、為換流變壓器折算到閾側(cè)的換相電抗；d為直流電流；為觸發(fā)滯后角；為關(guān)斷越前角；為整流站換相角；、為從交流系統(tǒng)輸入到直流系統(tǒng)整流站的有功和無功。對(duì)于直流輸電的控制系統(tǒng)，如整流站定電流控制，雖然電流調(diào)節(jié)的開環(huán)時(shí)間常數(shù)取決于線路的比，可能達(dá)到幾百毫秒，但在實(shí)際工程者交流電壓的變化瞬間達(dá)到新的運(yùn)行點(diǎn)。在多直流條件下的交直流混合送出系統(tǒng)中，當(dāng)一回直流線路發(fā)生雙極閉鎖故障時(shí)，對(duì)于非故障直流線路來說，其直流電壓一般不會(huì)過低而觸發(fā)低壓限流環(huán)節(jié)（ogepndntuntdr，）動(dòng)作，所以在分析一回直流線路雙極閉鎖故障時(shí)其他非故障直流線路的運(yùn)行方式可不必考慮的影響。若此時(shí)非故障直流線路采取緊急功率支援措施，在直流過負(fù)荷能力范圍之內(nèi)，瞬時(shí)提高非故障直流線路的輸送功率，可避免故障直流線路的功率向交流通道大量轉(zhuǎn)移，并減少送端切機(jī)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。對(duì)于直流輸電的過負(fù)荷能力，一般直流系統(tǒng)長期最大過負(fù)荷電流為額定電流的1.1倍；而暫時(shí)過負(fù)荷能力及持續(xù)時(shí)間由具體工程情況決定，在數(shù)秒內(nèi)提高輸送能力，此時(shí)晶閘管過載能力是唯一限制因素，在備用冷卻設(shè)備投入的條件下，直流系統(tǒng)3內(nèi)過負(fù)荷能力可達(dá)1.5受直流系統(tǒng)過負(fù)荷能力的限制，還受換流站交流母線電壓水平的制約，惡化的交流電壓有可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)無法有效提升實(shí)際輸送功率。為了深入分析換流站交流母線電壓對(duì)直流系統(tǒng)輸送功率的影響，現(xiàn)考慮直流系統(tǒng)的兩種常規(guī)控制方式（整流站定電流－逆變站定電壓；整流站定電流－逆變站定關(guān)斷角），分別對(duì)兩種常規(guī)控制方式下直流系統(tǒng)在不同運(yùn)行模式時(shí)的實(shí)際輸送功率進(jìn)行分析。直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，考慮控制方式為整流站定電流控制，逆變站定電壓控制。電流偏差控制（CurrentErrorControl，CEC）考慮為：式（79）的意義在于直流電流下降10對(duì)應(yīng)于增量16。直流功率調(diào)節(jié)裝置（如圖7－1）利用除法器求得功率整定值與控制點(diǎn)實(shí)際直流電壓的比值，作為電流的整定值。當(dāng)一回直流線路雙極閉鎖時(shí)，另一回臨近的非故障直流線路按一定過負(fù)荷能力運(yùn)行（設(shè)直流功率指令為d0圖7－1整流站定電流－逆變站定電壓模式，當(dāng)整流站交流電壓足夠高能維持直流電流跟隨直流功率調(diào)節(jié)裝置輸出的電流整定值及逆變站能維持定直流電壓時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)見圖72中模式，此時(shí)dd0，d1.0pu，代入式（73）和式（78）可以求得和，繼而根據(jù)式（75）～式（77）圖7－2直流系統(tǒng)整流站定電流－逆變站定電壓控制方式下4針對(duì)表7－1中的直流系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)合上述4種運(yùn)行模式下的分析可以求得運(yùn)行模式與整流站及逆變站交流電壓的關(guān)系；繼而針對(duì)每種運(yùn)行模式求得直流系統(tǒng)輸送功率與兩端換流站交流電壓對(duì)應(yīng)的解析關(guān)系式。事實(shí)上，直流系統(tǒng)輸送功率可以寫成4由于解析表達(dá)式過于復(fù)雜及限于篇幅，這里只給出圖形關(guān)系。圖7－3～圖7－6分別給出了直流系統(tǒng)按暫時(shí)最大過負(fù)荷能力1.5pu和長期過負(fù)荷能力1.1pu時(shí)，直流系統(tǒng)4種運(yùn)行模式及直流輸送功率與兩端換流站交流母線電壓的關(guān)系。結(jié)合圖7－3～圖7－6，可以對(duì)表7-1給出的直流系統(tǒng)參表7－1圖7－31.5交流母線電壓只有滿足Uacr>0.9814pu，且Uacr>0.9833pu才能使直流系統(tǒng)實(shí)際輸送功率達(dá)到1.5pu；若考慮暫時(shí)1.1倍過負(fù)荷能力，只有滿足Uacr>0.9492pu，且Uacr>0.9782pu才能使直流系統(tǒng)實(shí)際輸送功率達(dá)到1.1pu圖7－41.5圖7－51.1圖7－61.1圖7－7直流系統(tǒng)整流站定電流－逆變站定關(guān)斷角控制方式下3具體分析，由于控制方式的變化，與表7-1中不同的是換流變比改為nr=0.3317，ni=0.29672。圖7－8～圖7－11過負(fù)荷能力1