Nowadays, the research on ice melting technology primarily focuses on the thermal effect in the steady state process of ice melting, and there is a lack of research on the transient process of ice melting devices. To solve this problem, we takes the online ice melting technology befitting for distribution network as the research object, analyzes the transient performance of ice melting from its ice melting working principle, establishes a mathematical model of the excitation inrush current transient of the grounding transformer, and proposes an excitation inrush current suppression strategy for the grounding transformer. A branch line in the mountainous area of northern Guangdong is used as a pilot line, and the transient characteristics and the feasibility of the excitation inrush current strategy are verified according to the parameters of the icing line. The results show that during the switching period of the ice melting device, the overcurrent transient state will occur in the distribution network system, which bring serious challenges and threats to the security and stability of the system. The excitation inrush current suppression strategy can better suppress the transient overcurrent and ensure the safety of online ice melting method.
In response to the significant challenges posed by strong randomness,centralized,and high-capacity integration of wind and photovoltaic power to the safe operation of the transmission network and the consumption of new energy,this paper considers the uncertainty and time correlation of wind and photovoltaic output,and proposes a distributionally robust optimization(DRO)collaborative planning method for the external transmission channels and energy storage in the transmission network with a high proportion of renewable energy.Firstly,the planning of the external transmission channels and energy storage are jointly used as decision variables and the surplus renewable energy resources are sent out through the external transmission channels.Secondly,the functions of energy storage for peak shaving,valley filling and suppressing the random fluctuations of new energy are used to promote the full consumption of renewable energy.Then,using techniques such as second-order cone convex relaxation and Taylor series expansion,the original mixed integer non-convex nonlinear programming model is transformed into a mixed integer convex programming model to achieve efficient solution.Finally,an improved IEEE 39 bus transmission system is taken as a case study to verify the validity of the proposed model and method.
电力减碳是实现国家"双碳"目标的关键环节.基于碳流分析法的电碳计量方法,能较好地反映发电、电网和用户的真实碳排放情况.然而,碳流分析法的计算量大,时间滞后,难以支撑电力低碳调度和低碳生产等.针对此,提出基于Dropout神经网络的电力系统节点碳排放因子预测方法,并在3个IEEE标准节点系统上,将该方法与传统神经网络、潮流计算进行性能对比.结果表明:该方法准确度高,计算速度快,可用于电力系统低碳调度的辅助决策依据,还可用于电力用户低碳生产和生活的引导信息.
针对当前我国光热发电适用技术标准较少、标准体系建设滞后的问题,对太阳能光热发电技术标准研究现状进行了系统梳理.结合新型电力系统清洁低碳、安全高效、智慧灵活等需求,提出面向新型电力系统的光热发电技术标准体系总体架构,并提出涵盖14个领域(基础通用、安全通用、低碳环保通用、规划设计、工程建设、设备材料、调度控制、运行检修、试验与计量、市场营销等)、若干类目与具体标准构成的体系结构.进而,针对各领域标准化现状进行分析,明确当前7个领域存在空白、5个领域不甚完善的现状,提出分阶段重点布局的4点建议.
结合大规模风电场并网分析最新技术要求,国内常用的建模方法和计算平台往往有功能上的侧重,难以同时满足故障穿越、场站功率控制、调压调频等多种要求,难以应对构建含多场控集成、准确开放的模型开发需求.对此,基于DIgSILENT/PowerFactory软件平台,利用自定义功能和DSL语言,构建"单机-场站-场控"多层级的海上风电场通用化模型.以某一实际海上风电场为例,搭建详细的风电场模型,并验证所提方案.基于现场故障穿越实测数据、现场AGC/AVC等实测数据,给出所提模型的仿真校验结果.结果表明,所提机组并网特性和场控功能与实际特性相符,模型准确有效,所建模型适用于实际工程海上风电项目的机组级和场站级控制的并网策略的开发和应用.
面向"双碳"目标和乡村振兴的国家战略,如何高效利用乡村地区的生物质能构建消纳可再生能源的虚拟电厂,是乡村能源系统亟需解决的关键问题.首先,根据乡村沼气资源禀赋特点、发酵效率和利用现状,考虑可再生能源消纳和乡村用能负荷的灵活响应能力,构建乡村虚拟电厂运行优化模型.其次,研究风-光-沼发电的协同互补特征,采用基于copula函数的场景生成方法,刻画考虑风光相关性的不确定性场景.在保证系统安全运行的基础上,以运行成本最小为目标,建立乡村虚拟电厂两阶段鲁棒优化运行模型,并采用列和约束生成算法进行求解.结果表明,所提出的运行策略具有良好的鲁棒性,能够最大限度地利用风、光、沼的协同互补能力,消纳乡村可再生能源,实现乡村能源系统的安全、经济和绿色运行.
为解决燃煤机组在深度调峰下NOx排放过高的问题,针对某600 MW四角切圆燃煤锅炉的燃烧特性开展数值模拟,分析在30％额定负荷下,燃尽风量、配煤-配风方式和燃尽风来源对炉内温度场、组分场和燃尽率的影响.结果表明:30％额定负荷下,增加燃尽风量可有效减少NOx的生成,与原工况相比,工况3的NOx减排率达到11.9％;主燃区采用正塔配煤、倒塔配风方式时,虽然炉膛出口温度稍有下降,但工况9的NOx减排率可达14.2％;高速射流燃尽风能够穿透主烟气气流参与燃烧,可使工况16的NOx减排率高达17.8％.低负荷下,采用热一次风代替燃尽风并优化燃烧的方式可有效控制NOx排放.
随着风电渗透率不断增大,电力系统稳定性分析需要精确的风电场模型.鉴于精细风电场模型的复杂性,在保留所需精度水平的同时,建立对精细模型进行合理简化的等值模型是非常必要的.以等值前后风电场奈奎斯特特性一致为目标,提出一种适用于直驱风电场的小信号等值建模方法.通过直驱风电机组等值参数计算的并联原则,初步计算等值模型参数.结合粒子群优化算法对等值前后的系统奈奎斯特曲线进行分频段辨识,提升等值模型精确度.通过直驱风电机组四机支路等值建模算例对所提方法进行等值前后对比分析,结果表明所提出的小信号等值建模方法能够较好地反映等值前后时域、频域特性,等值效果良好.
在"双碳"目标背景下,为提升综合能源系统的能源利用率,提出计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行模型.首先,考虑系统中氢能设备的实际运行特性,对氢能设备进行精细化建模,在传统热电联产机组中引入卡琳娜循环和电锅炉,建立氢能设备和热电联产设备的灵活输出模型;然后,对综合能源系统中全过程碳足迹进行核算,通过基于碳排放流理论的节点碳势核算系统中外生碳足迹,利用生命周期评价法计量系统中内生碳足迹,并计算阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,以系统运行总成本和碳交易成本最小为目标,构建综合能源系统低碳经济运行模型.算例分析结果表明,所建立的综合能源系统低碳经济运行模型能够提高能源利用效率且减少碳排放量,更好地响应"双碳"目标.
分布式冷热电联产(combined cooling,heating and power,CCHP)系统是综合能源系统实现"双碳"目标的有效途径,合理的运行策略是提高CCHP系统一次能源利用效率、降低碳排放与运行成本的关键.针对含燃气机组、可再生能源系统和外购能源的电-气综合CCHP系统,研究并网且上网模式下的优化运行策略,提出考虑售电价格的规则控制策略以及基于非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的智能控制策略;在此基础上,进一步研究融合拥挤度算子和初始约束条件的改进型NAGA-Ⅱ算法.算例对比结果表明:相比于规则控制策略,采用改进型NSGA-Ⅱ控制策略的CCHP系统能源消耗量减少30％以上,运行成本降低6％以上,有效实现了系统的低碳经济运行;同时算法具有较好的收敛性,可推广应用至实际CCHP系统中.
100％新能源电源经柔性直流送出系统是一种新能源基地送出的重要形式,目前常用的机电暂态仿真软件尚无对应算法与模型可对其进行建模仿真.为此,分析100％新能源电源经柔性直流送出系统的基本控制原理,提出无同步机情况下"新能源+柔性直流系统"的机电暂态仿真一般结构,建立此系统中柔性直流输电系统的电压-频率(Vf)控制模型,柔性直流采用电压源模型接入,以解决电流源模型接入时易产生的数值振荡问题.基于DSP软件建立仿真模型,构建直驱风电机组、光伏发电经柔性直流送出系统的仿真案例,将所建立模型与PSCAD电磁暂态模型进行仿真结果比对,同时开展所建立模型在新能源功率波动和系统短路故障等不同扰动情况下的响应分析,仿真结果验证了所提建模方法的有效性.
新能源装机规模的持续增长加快推动电力系统向绿色低碳转型,风光火储一体化项目避免了单一新能源发电的间歇性、随机性和波动性等弊端,能够发挥不同类型电源之间协调互济能力,是实现新能源平稳入网的重要方式.为研究不同电源配置的策略选择,对风光储、风光火、风光火储一体化项目的成本及收益进行经济性测算并进行对比分析.研究表明,风光储、风光火与风光火储项目的度电成本及内部收益率相近.研究建议新能源项目可根据项目地资源情况,合理配置调节电源,进行风光火储一体化项目的开发建设.
屋顶光伏总装机容量的准确评估有助于引导配电网规划和屋顶光伏的合理布局,为此提出一种基于高清卫星地图影像的配电网分布式屋顶光伏承载力评估方法.首先使用Deeplabv3+模型自动识别高清卫星地图影像中的屋顶部分,测算屋顶的光伏装机容量,并据此确定公共信息模型中光伏发电场类的参数,实现基于公共信息模型和高清卫星地图影像的配电网数字化建模.最后采用蒙特卡罗模拟法对配电网的分布式屋顶光伏承载力进行评估.以某地区配电网为例进行仿真,与现有传统承载力评估方法进行比较,证明所提方法的高效性和实用性,为电力公司制订合理的光伏开发计划和实施可靠的电网结构升级提供重要的数据支撑.
传统有桥功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器具有成本低、控制简单等优点,但其效率会受到不可控整流和非双向结构的影响.为了有效提升PFC变换器的效率并减少电路中半导体数量,提出一种基于SiC器件的并联交错式图腾柱无桥PFC变换器结构.首先,研究并联交错图腾柱无桥PFC变换器的电路模型与工作模态;然后,分析该PFC变换器的工作原理及控制策略,给出电路器件与电路参数的选择设计方法,采用工频电流过零点畸变的抑制策略有效抑制电流纹波;最后,设计并制作额定功率6.6 kW的样机.样机体积为1 311 cm3,功率密度达到5.015 W/cm3,计算效率达到95％,证明了该PFC变换器具有低开关器件容量、高功率传输密度和功率双向流动的优势.
未来,电动汽车将成为城市交通中的主导.为了降低大量电动汽车接入配电网的运行风险,提出一种利用电动汽车在充电过程中提供无功补偿的策略.该策略充分考虑车主的充电需求、分布式电源出力、电动汽车充电机的无功补偿潜力,并配合传统电容器组的投切,对主动配电网电压进行优化调控.建立以各时刻接入充电机的电动汽车向电网提供无功功率的绝对值作为优化变量,以减小节点电压偏差和充电时间内电动汽车尽可能地补充更多的电能为优化目标的电压调控模型,并采用淘汰与纵横交叉混合机制的改进粒子群算法求解该模型.通过清远10 kV配电线路验证了所提模型对缓解节点电压偏差、无功不足等问题的有效性.
针对采用常规串级比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器调节锅炉过热汽温系统存在不易整定参数、自适应性不佳的问题,设计一种基于多模型加权调度的锅炉过热汽温广义预测串级控制器.首先,根据典型工况下喷水量扰动时的过热汽温动态特性建立模型子集,采用递推最小二乘法辨识可控自回归积分滑动平均模型参数;其次,根据辨识得到的模型参数求解各子控制器最优输出,采用高斯隶属度函数得出各子控制器输出的加权系数;然后,通过单一工况下考虑减温水调节阀特性的预测控制仿真试验,比较广义预测串级控制器和常规串级PID控制器的鲁棒性;最后,通过变负荷仿真试验及抗干扰测试,验证多模型加权调度广义预测串级控制器对变负荷时模型失配的适应性.试验结果表明,相比常规串级PID控制器,广义预测串级控制器拥有更好的鲁棒性,设定值扰动试验中最大超调量控制在2 ℃左右.多模型加权调度广义预测串级控制器对模型失配具有良好的适应性,并具有良好的抗干扰性能.
为推进常规火电机组一次直流冷端系统的运行优化,提高其运行的经济性,有必要参考核电常规岛厂房局部下沉布置方案,研究常规机组凝汽器下沉对其系统经济性的优化机制.首先,综合凝汽器局部下沉对机组冷端系统主要设备的造价、运行费用及相应工程量的影响,建立采用直流冷却的常规发电机组凝汽器局部下沉的优化模型;然后,以年总费用最小为目标,对冷端优化、年固定分摊率、潮水位等参数进行敏感性分析,结果表明下沉优化结果仅受潮位影响,与冷端优化参数及年固定分摊率无关;最后,综合考虑项目建设费用及项目运行20年期间经济性,对比常规布置方案与最佳下沉布置方案,给出某单台机组项目全生命周期(20年)的节约费用:相对常规方案,采用凝汽器局部下沉布置最优方案(深度2.31 m),单台机组项目全生命周期可节约2 162.7万元.所研结果为滨海电站直流冷却发电机组凝汽器下沉优化决策提供了基础.
为应对当前全球能源危机,提出一种氢能证书交易体系架构以期鼓励对新型清洁能源氢能的应用.该氢证体系建立在碳权交易体系上,将氢能在制备与储运过程中减少1tCO2排放量的凭证记为1本氢证,氢证价值等价于在碳交易市场中1tCO2排放额的价值,同时该氢证还体现对氢能源生产、储存、运输和应用等领域氢能源技术和应用的专业能力认证.氢证的交易是一次性的,可以直接在氢证市场以拍卖形式或在交易所对氢证进行出售;或是可流入碳交易市场进行交易,氢证与碳交易市场的CO2排放配额具有相同效力,购得1本氢证可获得1tCO2排放配额.在氢证交易体系下优化风电辅以电网功率制氢加氢一体站运行,达到系统收益最大化.算例结果表明在氢能生命周期评估中考虑碳排放,通过使用氢能证书可以为氢能源在碳交易市场中的参与提供支持和便利.该氢证交易体系具有可行性,通过对氢能产业的经济激励,促进氢能生态链发展以及可再生能源消纳,缓解未来碳市场所面临的由配额紧缩带来的清缴碳排放额压力,为其在电制氢领域的应用提供理论参考.
针对防振锤损伤后引起的导线异常振动现象,提出一种提取损伤防振锤振动特征与结构健康诊断(structural health baseline,SHB)的方法.首先研究防振锤损伤特征提取方法,提出诊断策略,然后通过导线-防振锤振动模拟试验,将振动信号分解为多阶分量集合,并引入熵的概念来量化每阶振动分量时-频域的能量密度分布.研究发现,防振锤不同损伤类型的熵值偏差率最大为39.5％,最小为29.4％,揭示了防振锤损伤在多阶振动尺度上的内在特征.最后,通过建立的LibSVM损伤辨识基准,根据实测的防振锤损伤数据进行预测,得到的辨识准确率高达97％.结果表明,该方法有效建立了以特征参数表征防振锤损伤的模型,可以精准辨识防振锤结构健康状况.
综合能源系统是实现我国"双碳"目标的有效途径,随着大规模清洁能源的接入,传统电力系统的运行调度面临着严峻的考验.为了解决综合能源系统中风、光出力波动所导致的系统稳定性问题,提出基于信息间隙决策理论和模拟退火粒子群优化算法的综合能源系统鲁棒优化调度方法.首先,建立包含风电机组、光伏机组和多元储能装置等能量耦合设备的综合能源系统,并分析P2G和碳捕集等单元机组的运行机理;然后,在满足机组出力和功率平衡等约束条件下,将确定性场景下的最小化经济运行成本作为 目标适应度,利用模拟退火粒子群优化算法进行优化求解,并将多 目标优化适应度结果作为决策信息传递到下层作为约束修正范围;最后,在不确定性场景运行调度模式下,引入信息决策间隙理论对风、光出力的严重不确定性进行度量化,并在接受上层提供的合理决策基准信息修正下进行双层鲁棒优化调度.仿真结果表明,风、光机组出力的不确定性会增加综合能源系统的额外经济调度运行成本,但通过制订合理的机组优化调度策略,可以有效提高系统的经济效益.
