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中国电机工程学报 2016年第21期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

支持特高压互联电网安全运行的供需友好互动技术研究5715-5723

摘要：针对大电网已进入＂强直弱交＂互联电网的过渡期,仿真分析特高压外送电源通道故障后大电网的发展态势,提出支撑特高压互联电网安全运行的负荷友好互动的总体思路。即ms级紧急控制模式、秒级次紧急控制模式、分钟级常规控制模式,并简述供需友好互动的关键技术,提出负荷友好互动的具体实现,即系统架构、商业模式和实现流程。最后,介绍江苏电力在负荷参与电网友好互动方面的工程实践和商业模式探索,上述实践及探索对未来特高压互联下的全球能源互联网起到了重要的支撑作用。

基于参数自适应调节的虚拟同步发电机暂态响应优化控制5724-5731

摘要：虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）因能模拟同步发电机的运行机制,受到新能源发电领域的广泛关注。针对分布式能源出力变化引起系统频率和功率波动甚至越限的问题,该文在分析暂态过程中各物理量变化情况的基础上,充分利用VSG虚拟惯量和阻尼系数灵活可调的优势,建立了以暂态响应时间最短为目标,以频率及其变化率不超过设定值为约束并考虑系统平衡点边界条件的优化模型。进一步,提出了该模型的求解方法并据此设计了虚拟惯量和阻尼系数的自适应调节策略,并分析其稳定性。该策略可有效抑制暂态过程VSG频率和功率的波动,且能显著缩短暂态响应时间。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于可靠性和维修优先级的海上风电机组预防性维护策略优化5732-5740

摘要：由于海上风电机组所处的特殊运行环境,针对其运行维护时的维护等待问题,提出基于可靠性和维护优先级的预防性维护策略。首先,结合天气可及度,采用排队理论描述维护等待时间。在对等待时间测算的基础上,将风电机组作为多部件复杂系统,按照实际可及情况,更新机组部件和系统的可靠性。然后以机组系统性能为主,部件性能为辅,对机组进行不完全维护。在考虑维护成本和对机组可靠性改善的因素影响下,构建了维护优先数,并采用数据包络分析方法（data envelopment analysis,DEA）求解,以确定各个部件的维修方式及次序。再以维护的单位时间成本最优为准则,进而得到机组的维修范围。最后,以某海上风电机组为例,验证了该维护策略的有效性,并分析了天气可及、维修时间对维护策略的影响。

基于边界特性的多端柔性直流配电系统单端量保护方案5741-5749

摘要：多端柔性直流配电系统的发展尚面临几大技术难点亟待解决,在继电保护方面主要问题在于直流故障的可靠识别。传统交流配电系统、高压直流输电系统保护原理无法适用于多端柔性直流配电系统。因此,该文设计了一种新型的多端柔性直流配电系统直流线路保护方法。利用线路边界特性,通过小波变换提取区、内外故障的暂态特征差异,实现故障的快速、可靠识别;并利用直流电抗器压降判据实现保护的方向性。该方法基于单端电气量实现全线路保护,动作速度快,无需通信,能够满足直流配电系统对保护的速动性、可靠性和选择性要求。最后,大量的仿真算例验证了所设计方案的可行性。

适合风电接入的直流输电辅助频率控制策略5750-5756

摘要：针对含规模化风电接入的交直流电力系统的频率稳定问题,以抑制风电出力大幅度随机扰动引起的频率波动为目的,提出了高压直流输电（high voltage direct current transmission,HVDC）附加频率控制（frequency control,AFC）和自动发电控制（automatic generation control,AGC）配合的辅助频率控制策略。该策略在风电出力发生大幅度随机扰动时,AFC利用HVDC功率快速调制和短时过载能力快速平衡风电出力扰动中变化较快的分量,控制器基于TLS-ESPRIT算法和改进射影控制理论设计,阶数低,易于工程实现;基于传统PI控制的AGC自动跟踪电网功率波动,调整调频机组出力平衡变化较慢的有功功率扰动分量,维持系统有功功率平衡,保持电力系统频率稳定。最后,利用PSCAD/EMTDC在改造的四机两区域模型中进行了仿真分析,结果表明所提策略充分利用了交直流电力系统的频率调节能力,能较好地抑制风电出力引起的频率波动。

基于MMC的直流电网分层能量平衡控制5757-5764

摘要：直流电网的瞬时能量平衡控制是其安全稳定运行的关键。当前,研究人员在进行直流电网的能量平衡控制策略设计时,重点关注了换流器之间的功率平衡控制,而忽视了换流器内部的瞬态能量平衡控制,因此无法满足直流系统暂稳态能量在较小时间尺度上进行平衡调控的要求。以基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的直流电网为研究对象,重点对MMC的内部瞬态能量平衡控制进行了研究。首先,从MMC桥臂瞬时功率转移出发,对MMC的换流过程进行了分析;然后,以不同换流回路瞬态能量平衡为控制目标,分别提出了基于子模块电容能量平均值反馈控制和波动值预估控制策略;最后,通过PSCAD电磁暂态仿真,验证了所提出方法的有效性。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》又获新突破5764-5764

摘要：2016年10月12日,科技部中国科学技术信息研究所在北京召开了中国科技论文统计结果会,了中国科技论文整体情况、中国卓越论文统计报告,以及《2016年版中国科技期刊引证报告（核心版）》等。在31种电气工程类核心期刊中,《中国电机工程学报》2015年期刊三项主要指标：学科综合评价总分、核心影响因子、核心总被引频次,均排名第一。其中核心总被引频次达17612,在全国6000多种科技期刊中位居第二;核心影响因子2.391,总排名第10,实现了新突破。

中国电机工程学报杂志智能电网

太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望5765-5775

摘要：光热发电是新兴的新能源发电技术,近年来得到了广泛关注,即将迎来高速发展。相比传统的风电、光伏发电技术,光热发电拥有与常规机组相媲美的调节特性,能够实现＂以可再生能源消纳可再生能源＂,未来将成为支撑实现高比例可再生能源并网的重要技术。该文首先系统梳理国内外太阳能光热发电技术的研究现状,分别从技术原理、灵活运行、优化规划、效益分析等角度进行详细的归纳与分析,在此基础上总结光热发电研究的关键科学问题,展望光热发电技术未来的研究方向,提出我国光热发电的发展建议。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

能源局域网：物理架构、运行模式与市场机制5776-5787

摘要：增加能源消费侧的运行灵活性是提升电力系统高比例随机波动新能源消纳能力的重要技术手段。建设电、气、热等多种能源互补的能源局域网（energy distribution network,EDN）,可在非电能源系统中大规模利用清洁的可再生能源,显著提升电力需求侧的运行灵活性,甚至追踪并响应系统内新能源电源的随机波动。该文探讨EDN这一典型的综合能源系统,较为系统地讨论EDN典型的基础概念、物理架构与多能互补的工作机理。在此基础上,进一步提出EDN的3类工作模式及工作象限,分析其相对于智能电网典型应用的运行特征。面向新能源的大规模消纳难题,该文提出EDN的余量市场模式及其基本的交易流程,分析该交易模式对电力市场改革的积极意义。最后,展望EDN所亟需突破的关键技术问题。

土耳其“3.31”大停电事故的分析及对我国电网安全运行的启示5788-5795

摘要：2015年3月31日,位于土耳其东西部传输走廊的一条主400k V传输线路过载动作跳闸,引发了与欧洲互联电网（European network of transmission system operators for electricity,ENTSO-E）欧洲大陆同步区域（continental Europe,CE）的解列,并最终导致了此次大停电事故。该文首先介绍土耳其电网的基本运行状况,包括能源结构、管理方式以及其与ENTSO-E的并网发展历史。运用安装在土耳其电网和ENTSO-E的高分辨率的广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）采集的数据重现事故前系统运行状态、事故发生经过、电网频率变化和事故后恢复全过程,并仔细分析涉及电网建改、继电保护、实时监测以及电网规范等多方面的事故原因。最后基于我国电网的实际运行状况,从技术、制度和管理等方面提出对电网系统安全运行、避免大停电事故发生的建议和措施。

信息驱动的大电网全景安全防御概念及理论框架5796-5805

摘要：以电网为核心的能源互联网发展趋势及信息技术高度发展,对大电网安全稳定运行和智能防控提出了更高的要求,需要发展和建立与之相适应的在线安全防御支撑体系。首先,评述了现有电网安全防控发展现状及新形势需求,进而提出了建立信息驱动的大电网全景安全防御的设想,详细阐述了其概念、建设目标、多维控制内涵及多层次互动协调控制原则。其次,以信息流控制能量流为核心,设计了自动闭环控制与服务层次架构,明确了各环节的主要功能。在此基础上,系统性部署了信息驱动的全景安全防御理论框架,并阐明了各层面的基础理论和关键技术。最后,给出了该体系实施的时空大数据构建模式,以期利用先进大数据技术实现运行环境下的大电网多维度、立体化安全防御及精确掌控。

多区域电力系统分散式动态经济调度的割平面一致性算法5806-5815

摘要：文中采用割平面一致性算法对多区域动态经济调度问题进行分散式优化。每个区域均构建本区域的主问题对原问题进行近似,不同区域之间仅传递割平面约束,不需要上层的协调器。对割平面一致性算法进行如下改进：第一,区域之间仅传递最新的割平面以减少传递信息量;第二,当割平面约束在连续若干次迭代不起作用时将其删除以减少迭代次数。对不同规模的电力系统,文中方法均能够不调节参数直接解出正确的结果。通过对3区域IEEE RTS系统和一个实际4区域2298节点系统进行测试,证明文中方法的有效性。

中国电机工程学报杂志智能配用电技术

基于变补偿参数的IPT恒流恒压电池充电研究5816-5821

摘要：为了简化感应电能传输（inductive power transfer,IPT）电池充电系统原边与副边电路的设计和控制复杂性,该文提出通过在原边电路加入一个附加电容和一个半导体开关的方法实现对电池恒流恒压切换充电,无需调节逆变器直流输入电压、原边移相控制及副边加入调压电路。恒流模式时,配置的补偿电容完全补偿原边线圈;恒压模式时,只需一个开关切出或者切入附加电容。该方法只需简单的通信（用于充电模式切换）,没有复杂的控制策略,结构简单,成本低。实验表明,所提出方法输出的恒流和恒压随着电池等效负载电阻改变而轻微变化,但结果仍然满足电池充电要求。

基于动态概率潮流的住宅区电动汽车商定价策略5822-5830

摘要：考虑电价引导下的电动汽车充电负荷波动对配电系统电压质量的影响,提出了住宅区电动汽车商定价策略制定方法。首先,通过拉丁超立方采样技术构建电动汽车充电场景,根据主从博弈理论确定各充电场景的充电起始时间,建立电动汽车动态概率负荷模型。其次,应用半不变量动态概率潮流求解各节点的电压幅值概率分布,以此评估电压合格情况,并以商期望收益最大为目标,以电价波动限值和电压合格率期望值为约束,建立商定价策略。再次,采用双层粒子群算法求解电动汽车商定价策略,在底层优化中处理电价约束条件,顶层优化中处理系统约束条件。最后,在IEEE 33节点配电系统中进行仿真分析,仿真结果表明：相较无序充电,所提出定价策略优化得到的动态电价能够显著改善不同电动汽车规模下节点电压幅值的动态概率特性,使其满足电压合格率期望值约束,并保证商总收益随着电动汽车接入数量增加而稳定增长。

基于纵–横向误差匹配的联合降损基线计算方法5831-5841

摘要：电网降损节能效果的量化评估需在统计期内将降损措施实施前后的电网损耗水平相比较。降损措施实施后,实施前的电网损耗水平即基线便难以确定,提高基线计算精度成为降损量化评估中亟待解决的问题。根据国际节能规程对降损基线定义,首先提出基于马尔科夫链的纵向降损基线改进计算方法和基于指数平滑法的横向降损基线改进计算方法,以降低计算误差;然后进行两种改进方法之间的参数匹配,并将匹配后的计算结果加权结合,得到纵–横向联合降损基线,互补纵向和横向网损数据规律性差异,进一步提高计算精度。算例分析验证了该方法能够有效降低统计期内降损基线的计算误差。

中国电机工程学报杂志发电

一种燃煤电站清洁高效协同余热利用系统5842-5848

摘要：为进一步提高SCR脱硝温度与效率,提出了将前置省煤器布置在旁路烟道中的思路,同时还采用了深度余热利用加低低温电除尘设计,形成电站清洁高效协同余热利用系统。论文结合某典型1000MW超超临界燃煤发电机组实际数据,对新系统的热力学性能、污染物减排性能及技术经济性进行全面研究。结果表明：对于百万超超临界燃煤发电机组,新系统能够降低供电标准煤耗3.08 g/（k W？h）,在各负荷下均可提升脱硝温度16~18℃、提高脱硝效率4.0~8.5个百分点;大幅提高除尘器效率;并可降低脱硫水耗约1082.5t/天;新系统投资增加约6275.6万元,静态回收期约为6.8年,年净收益约为307.7万元,具有良好的节能效益、环保性能与经济效益。

耦合化学链氧解耦燃烧的煤分级利用系统过程模拟和分析5849-5857

摘要：煤炭分级利用技术可有效提高煤炭利用率,但无法解决CO_2减排问题,而化学链氧解耦燃烧技术（chemical looping with oxygen uncoupling,CLOU）可有效处理半焦,实现CO_2捕集并减少有害物质NOx的生成。结合CLOU和煤分级利用技术,提出一种新型的煤炭高效利用系统,并通过Aspen Plus对该新型系统进行过程模拟和分析。结果表明,相比于常规煤分级利用系统,该系统的系统效率提高了2.12个百分点,效率提高了20.68%,系统损降低了22.04%,实现了能量的高效利用。耦合CLOU的煤分级利用系统的烟气中CO_2浓度高达96.21%,经冷凝可获取高纯度CO_2产品;NOx含量显著降低,能够有效的降低半焦燃烧过程中NOx的排放。耦合CLOU的煤分级利用系统将是一种具有发展前景的CO_2捕集和环境友好型的煤炭高效利用技术。

细长颗粒与流场双向耦合的气固两相流数值模拟研究5858-5865

摘要：细长颗粒气–固两相流中湍流流变特性研究是细长颗粒气固两相流研究的重要内容之一。基于离散单元法、刚体动力学,并引入拉格朗日时间尺度与？-ε模型的耦合关联式,构建起细长颗粒？湍流场气–固双向耦合模型,并采用此模型对某一实际流化床内的细长颗粒气-固两相流场进行了数值研究。研究发现,多数细长颗粒以其轴与流场主流速度方向近于平行的姿态在流场中向上运动;在高度上,一方面细长颗粒在此存在会导致此高度上湍流速度梯度的增加从而导致整个高度上湍动能值的增加,另一方面细长颗粒的存在又会消耗一部分当地湍流场的湍动能;水平方向上有细长颗粒存在的区域,当地湍动能值会有明显的下降;细长颗粒的存在会导致整个湍流场的压强梯度增加。