論文題目：Design and Analysis on an Optimized Interface Algorithm for Real-Time Integrated Simulation System of Renewable Energy and the Power Grid

發(fā)表期刊：Energies（JCR Q3）

原文DOI：10.3390/en13174380

作者列表：

1) 孟巖峰 中國(guó)科學(xué)院電工研究所

2) 吉   莉 中國(guó)石油大學(xué)（北京） 信息科學(xué)與工程學(xué)院

3) 胡書(shū)舉 中國(guó)科學(xué)院電工研究所

4) 許洪華 中國(guó)科學(xué)院電工研究所

背景與動(dòng)機(jī)：

隨著以風(fēng)電為代表的強(qiáng)波動(dòng)性可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行將越來(lái)越依賴(lài)于可再生能源并網(wǎng)前的運(yùn)行模擬測(cè)試技術(shù)。傳統(tǒng)的并網(wǎng)測(cè)試技術(shù)僅可模擬電網(wǎng)特定故障，無(wú)法模擬電網(wǎng)的實(shí)時(shí)特性及電網(wǎng)與被測(cè)設(shè)備的交互特性，嚴(yán)重影響了可再生能源并網(wǎng)可靠性測(cè)試的準(zhǔn)確性。本文基于功率型硬件在環(huán)技術(shù)，提出了一種基于輔助DIM接口電流反饋的新型接口算法，構(gòu)成數(shù)字物理閉環(huán)仿真系統(tǒng)，可以有效提高可再生能源并網(wǎng)模擬的準(zhǔn)確性，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：

面向可再生能源并網(wǎng)模擬的實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求，仿真系統(tǒng)接口算法的目標(biāo)包括：電網(wǎng)模擬系統(tǒng)目標(biāo)電壓波形要精確，可以復(fù)現(xiàn)實(shí)際電網(wǎng)特性，且反饋到大電網(wǎng)運(yùn)算模型的電流信號(hào)誤差要盡可能小，既能體現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的影響，同時(shí)還要保證接口算法具有數(shù)十兆瓦的功率等級(jí)水平下帶載能力。本文提出的基于輔助DIM電流反饋的新型接口算法原理如圖1所示。

圖1 基于輔助DIM電流反饋的新型接口算法原理圖

1）所提接口算法的時(shí)序控制模式

在tn時(shí)刻在數(shù)字仿真?zhèn)群臀锢韨?cè)同時(shí)進(jìn)行模型運(yùn)算和數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換，并行執(zhí)行后向信號(hào)反饋和前向電壓激勵(lì)以等步驟完成系統(tǒng)仿真運(yùn)行控制，如圖2所示。

圖2 所提出的新型接口算法的時(shí)序控制圖

相比常用接口算法，應(yīng)用新型接口算法，模型運(yùn)算耗時(shí)有所增加，但是通過(guò)引入輔助DIM接口反饋信號(hào)使得數(shù)字側(cè)主模型運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確度提升，模型運(yùn)算誤差不會(huì)累積，而輔助模型運(yùn)算增加耗時(shí)可通過(guò)提升硬件性能得到解決。

2）新型接口算法的準(zhǔn)確性分析

對(duì)于實(shí)時(shí)電網(wǎng)模擬系統(tǒng)而言，首要考察數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出指令信號(hào)即端口電壓的準(zhǔn)確性，其次是物理子系統(tǒng)輸出電流的準(zhǔn)確性。可推導(dǎo)得：

（1）

（2）

（3）

從上式可知，采用本文所提的新型接口算法，實(shí)時(shí)電網(wǎng)模擬系統(tǒng)數(shù)字側(cè)指令電壓信號(hào)不受接口延時(shí)影響，誤差不會(huì)累積，僅與等效電源與阻抗相關(guān)，數(shù)字側(cè)誤差不累積的特性也使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有效提升，同時(shí)在物理側(cè)，具有較強(qiáng)的帶載能力。

3）應(yīng)用所提接口算法的工況模擬驗(yàn)證

應(yīng)用所提接口算法對(duì)實(shí)際電網(wǎng)的工況進(jìn)行模擬驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖3與如圖4所示，數(shù)字側(cè)電壓模擬準(zhǔn)確性提高97%，物理側(cè)準(zhǔn)確性提高26%，畸變小，帶載能力強(qiáng)。

圖3 應(yīng)用所提算法的數(shù)字側(cè)電壓圖

圖4 應(yīng)用所提算法的物理側(cè)電流圖

作者簡(jiǎn)介

吉莉，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。長(zhǎng)期致力于能源與信息、能源與交通的交叉融合研究工作，主持1項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和1項(xiàng)國(guó)家863課題，作為技術(shù)負(fù)責(zé)人主持多項(xiàng)國(guó)家863項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐項(xiàng)目?？萍疾繃?guó)家第六次技術(shù)預(yù)測(cè)工作能源領(lǐng)域總體組專(zhuān)家，《IET Renewable Power Generation》、《CSEE JPES》等期刊的Guest Editor，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)無(wú)線(xiàn)電能傳輸專(zhuān)委會(huì)委員。以第一作者/通信作者在《IEEE Transactions on industrial electronics》、《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》等期刊上發(fā)表SCI/EI期刊論文30余篇，第一作者獲授權(quán)/受理發(fā)明專(zhuān)利/軟件著作權(quán)10余項(xiàng)。編寫(xiě)中文著作3部。聯(lián)系方式：h[email protected]