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中国电机工程学报 2017年第01期杂志 文档列表

新能源消纳关键因素分析及解决措施研究1-9

摘要：近年来,我国新能源快速发展,取得了举世瞩目的发展成绩,同时也出现了较为严重的弃风、弃光问题。该文在总结我国新能源消纳现状的基础上,剖析了产生新能源消纳问题的机理,进而指出影响我国新能源弃风、弃光问题的关键因素。从灵活调节电源建设、火电机组改造、电网互联互通以及需求侧响应等多方面,系统性地提出了解决我国新能源消纳问题的措施,并通过生产模拟进行了场景验证。

高比例可再生能源并网的电力系统灵活性评价与平衡机理9-20

摘要：高比例可再生能源并网的电力系统中,波动电源和负荷不确定性双重叠加,采用增加备用应对不确定性的模式在技术和经济上均难以为继,亟待建立一种新的灵活性平衡机制。该文首先给出了电力系统灵活性的概念及其特征,提出了多时间尺度灵活性供给–需求平衡的通用数学方法和灵活性度量指标;建立灵活性裕度的概率模型,阐明曲线平移类、曲线整形类和综合类等3种类型灵活性增加途径;最后,通过我国北方某大型风电基地实际数据,以调峰灵活性为例,对该文提出的平衡机理和指标体系进行了验证和测算。算例表明灵活性指标能够与系统负荷损失风险、新能源限电建立线性关联,依据灵活性平衡机理可实现源–网–荷–储复杂场景下的综合灵活性优化。

关于新能源发展的技术瓶颈研究20-27

摘要：近年来,我国新能源持续快速增长,在电网中占比日益提高,逐步进入大规模发展阶段。该文结合电网生产运行实际情况,对风电、光伏等新能源大规模发展及电网承载能力问题开展研究。首先,研究了风电、光伏等新能源发展形势。其次,分析了风电、光伏的系统结构及运行特性,着重研究了其与常规机组对系统安全稳定运行的不同影响。再次,从系统转动惯量替代的角度,研究了新能源高占比导致电网抗扰动能力下降问题;从新能源耐频、耐压能力不足角度,研究了新能源大规模脱网易造成连锁故障风险增加问题;研究了新能源机组产生的次同步谐波易引发次同步振荡问题;然后,研究了新能源消纳问题。最后,提出了新能源与电网协调发展的相关建议。

CIGRE 2016未来电力系统及主动配电系统技术新动向27-36

摘要：该文介绍了2016年国际大电网会议(international conference on power grid,CIGRE)所提出的未来电力系统的十大技术问题及其面临的相关挑战,并结合配电系统和分布式发电技术专委会的具体议题,从配网升级的一体化规划和运行、城市电网的能源基础设施以及微网和离网型混合动力系统3个领域分析了配电系统及分布式发电的最新发展,并对我国配电系统及分布式发电的发展提出展望。

基于PageRank改进算法的电网脆弱线路快速辨识(二):影响因素分析36-45

摘要：作为两篇系列文章的第二篇,重点分析适用于快速辨识电网脆弱线路的PageRank改进算法中影响辨识结果的模型参数。首先,在第一篇文章的算法理论基础之上,讨论了模型参数调整对算法性能的影响,并给出了模型参数的合理取值范围。然后,采用基于直流OPA模型的大样本连锁故障仿真来校验本文所提方法的准确性,并提出差异度指标以定量分析所提方法得出的脆弱线路排序效果。分别以IEEE118节点系统和IEEE 39节点系统为算例进行仿真,结果验证了所提方法的高效性。

天然气网络和电源、电网联合规划的方法研究45-54

摘要：为了促进各类能源综合利用、供需互动和高效运行,以电网为核心的新一代能源系统应运而生。不同于传统的电力系统,新一代能源系统中的电力网络和天然气网络通过燃气机组紧密地联系在一起,并相互影响。因此,为保证未来电力网络和天然气网络的安全运行,亟需开展电源、电力网络和天然气网络联合规划的研究。在考虑电力网络和天然气网络安全运行约束后,提出了以投资费用和运行费用最小为目标的天然气网络和电源、电网多阶段联合规划模型。该规划模型是一个复杂的大规模、高维数、非凸、非线性优化问题,很难求解。为了解决这一难题,该文提出采用增量分段线性化方法将原模型转化为一个大规模混合整数线性优化问题,从而可以采用成熟的数学优化方法得到给定误差精度要求的最优解。采用所提方法可以得到电源、输电线路和天然气管道的投建容量、投建位置和投运时间。算例系统验证了所提方法的正确性和有效性。

电池储能变换器弱电网运行控制与稳定性研究54-64

摘要：分布式电池储能变换器一般采用电流型控制算法,变换器低频段等效容性输出阻抗导致其弱电网运行稳定性较差,多机并列运行时易引发谐振。该文针对储能变换器弱电网运行稳定性问题,研究储能变换器电压型控制算法,建立了基于电压型控制算法的变换器阻抗模型并分析其稳定性。模型的阻抗分析结果表明,采用电压型控制的储能变换器对电网呈现感性输出阻抗的非理想电压源特性,不易与持续增大的电网阻抗发生谐振,具备更佳的电网适应性。通过仿真分析与实验验证,证明了理论分析与建模过程的正确性,以及电压型控制算法的可行性。

基于二阶正交配置法的暂态稳定约束最优潮流64-73

摘要：针对传统暂态稳定约束最优潮流数值离散算法计算效率低、内存占用大等问题,提出了一种新的二阶正交配置法,可直接求解二阶微分方程形式的转子运动方程,无需转化为一阶方程组;针对故障切除前后网络参数不连续的非光滑问题,提出了多段联立策略。所提算法形式简洁,易于实现,在缩减模型规模的同时,能以较少的配置点达到较高的计算精度,对光滑问题通常具有指数收敛速率,对非光滑问题所提策略亦可有效改善算法性能。3301节点等5个系统的测试结果表明,较传统隐式梯形法,所提算法在保证精度的前提下,可提高计算效率8倍以上,具有良好的在线应用前景。

储能和电动汽车充电站与配电网的联合规划研究73-84

摘要：统一考虑储能系统、电动汽车充电站与配电网扩展的联合规划,既可以满足充电需求,又能够提高规划方案的经济性和可靠性。为此,基于配电网扩展规划模型,考虑电动汽车充电负荷和分布式储能的选址定容,建立一个以总投资成本、运行成本和失负荷成本最小为目标的多阶段联合规划模型。对网损采用分段线性化处理,采用改进的辐射状约束,并提出两层求解方法。以24节点系统为例的仿真结果表明,所提方法可以满足传统负荷和电动汽车充电负荷的需求,降低配电网系统扩展规划的成本,延缓配电网的投资。

直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述84-98

摘要：维持直流母线电压稳定是保证直流微电网稳定运行的核心,亟待展开深入研究。该文首先将直流微电网内母线电压波动(DC bus voltage fluctuations,DC BVF)按时间尺度、频率特性和产生机理分为扰动型波动和振荡型波动两种;然后,对扰动型DC BVF和振荡型DC BVF现有的抑制方法以及基于分层控制体系的能量管理系统进行了综述研究,重点就双向AC/DC变换器负载电流和功率前馈控制方法的DC BVF抑制方法、电网不平衡及谐波情况下的AC/DC变换器直流侧功率谐波抑制方法、基于母线电压调节器(voltage bus conditioner,VBC)的DC BVF抑制方法以及直流微电网多源协调和能量管理控制方法及其存在的问题进行了评述;最后,结合文中的DC BVF分类方法,分别对扰动型波动和振荡型波动抑制方法的前景进行了展望。

远洋海岛群综合能量供给系统98-110

摘要：在国家的整体安全战略中,远洋海岛(群)作为维护国家海防和海洋权益的重要支点和平台,具有特殊的地缘战略意义。可靠的能量供给是远洋海岛(群)发展建设的动脉,而目前已有研究大多针对近海海岛,对远洋海岛缺乏相关理论与方法。因此,首先探究了海岛电网研究的现状,分析了其应用于远洋海岛(群)的限制与缺陷;进而提出了充分利用海岛丰富的可再生能源,实现海岛群整体资源的优化配置与可持续发展的远洋海岛群综合能量供给系统,打破了海岛电网孤立发展的格局,将海岛群作为一个整体通过独创性的储电(换电)船舶进行“互联”;然后分析了该系统具有的内涵与特征;提出了构建远洋海岛群综合能量供给系统所需的关键技术,并给出了储电船舶设计与运行分析算例,以期为我国远洋海岛(群)的开发与建设提供参考。

考虑IIDG低电压穿越时的微电网保护110-120

摘要：逆变型分布式电源的故障特性主要取决于其控制策略,所以微电网的保护需要考虑逆变型分布式电源具体的控制策略。该文基于恒功率(PQ)控制的逆变型分布式电源在低电压穿越情况下的故障模型,给出其在不同电压降时输出的故障电流变化,并对微电网内部不同位置发生故障时同一母线上各馈线的电流特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量与各馈线正序电流故障分量的相位差来判定故障方向的保护原理。最后,通过PSCAD软件进行了算例仿真,结果证实了所述保护方案的正确性和可靠性。

供需两侧协同优化的电动汽车充放电自动需求响应方法120-130

摘要：自动需求响应(automatic demand response,ADR)是能源互联时代需求响应的最新实现形式,研究如何实现电动汽车的充放电ADR,有助于提升响应水平。为此提出供需两侧协同优化的电动汽车充放电ADR方法,该方法在综合考虑用户充电需求和配网负荷水平的条件下,以用户充放电收益最大、平抑系统负荷波动为目标,协调基于价格、激励的需求响应开展ADR项目。在此基础上,采用条件风险价值为风险计量指标,结合用户心理,建立用户响应意愿自动决策模型,以实现配网内电动汽车充放电的ADR。以某配电系统为例的仿真结果表明,相较于无序充电和基于价格的需求响应,所提方法能够协同优化供需两侧,显著提高需求侧车均年收益;有效平抑供电侧负荷波动及削减负荷峰值。

V/v牵引供电所电能质量控制系统非对称补偿设计及综合优化控制130-139

摘要：为解决V/v牵引供电所功率因数低、负序及谐波含量大、电压波动大等问题,提出了一种由多重化背靠背双向变流器和非对称无源补偿滤波支路构成的低成本大容量动态综合补偿系统。有源部件实现两供电臂有功功率平衡和无功功率动态补偿,无源补偿滤波支路实现无功功率补偿和谐波治理。分析了系统非对称补偿原理,推导了容量设计方法,降低了有源部件容量和装置总成本。补偿功率给定值的综合优化计算能够减少系统损耗,提高装置长期运行能力。将该系统投入运行,对比分析投运前后电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。

火电机组直流孤岛系统频率控制分析与系统试验139-149

摘要：火电直流孤岛系统转动惯量小、交流网架薄弱,系统频率稳定问题突出,由此带来的系统运行和设备安全风险较大,而国际上也没有先例可循。该文通过分析火电机组一次调频、调速系统和直流系统的频率特性,依据实测数据建立精确反映火电直流孤岛系统频率特性完整的传递函数。基于根轨迹分析,给出直流附加控制策略、机组一次调频和汽轮机参数对孤岛系统稳定性的影响,及相关参数的优化取值范围。研究结论为世界上首次进行的火电直流孤岛运行试验–伊穆直流孤岛特性系统试验提供了坚实理论依据和工作支撑,现场试验结果与理论分析和仿真完全一致。该文提出的研究方法为后续特高压直流工程建设和运行中可能出现的孤岛运行方式的选择奠定了理论基础,为大型火电基地的集中开发和远距离外送提供了一定技术依据。

火电机组锅炉管表面改性技术研究现状149-161

摘要：表面改性是提高材料耐蚀性能的有效途径,优化的的表面改性技术对于提高火电机组锅炉受热面抗烟灰/气腐蚀与饱和蒸汽氧化性能具有显著效果。该文综述了表面改性技术在电站锅炉受热面烟气侧与蒸汽侧的应用现状,结合火电机组锅炉部件在服役过程中出现的腐蚀特征,着重对现有的常规表面改性技术(如扩散涂层、金属覆盖层、喷丸等)进行分析探讨,并进一步展望了表面改性技术在电站锅炉防护方面的研究方向,提出待澄清的若干问题。

循环流化床锅炉组合脱硫系统运行策略研究161-172

摘要：通过循环流化床锅炉炉内脱硫与尾部烟气湿法脱硫相结合的组合式脱硫方式,燃煤电站SO2排放可以达到新的国家标准。基于燃煤SO2产生及脱除过程中系统平准化运行成本最低的原则,提出了一种组合脱硫系统运行状态选择策略模型。对某300MW循环流化床锅炉组合脱硫系统计算表明:采用w(Szs)表征电站燃煤的含硫量,基于w(Szs)高低将燃煤分为6类。I类煤种,系统宜仅运行CFB炉内脱硫;III类、V类煤种,系统宜仅运行FGD湿法脱硫;II类、IV类、VI类煤种,系统宜采用CFB和FGD同时运行的组合脱硫方式。石灰石单价、脱硫石膏单价、以及上网电价对系统运行状态影响较大,工业水单价影响较小。通过敏感性分析可知,上网电价对平准化运行成本影响程度最大;石灰石单价远高于工业水单价的影响程度;而脱硫石膏售价增加有利于降低平准化运行成本。组合脱硫系统运行状态需要根据实际运行参数进行确认。

基于多变量内模结构的循环流化床锅炉床温自抗扰控制172-181

摘要：循环流化床锅炉具有燃烧劣质煤和炉内高效脱硫的优势,已成为我国火力发电装机的重要组成部分。但是,相较于煤粉锅炉,循环流化床锅炉燃烧过程的迟延和惯性更大、被控变量更多且关系更为复杂。床温作为循环流化床锅炉燃烧过程中特有的参数,对锅炉运行的安全性、经济性和环保性均有重要影响,而其所具有的大时滞、强耦合、多干扰等特性又使之成为一大控制难题。为此,提出一种应用改进线性自抗扰原理的床温控制方法,用以提高循环流化床锅炉燃烧控制性能。通过引入多变量内模结构,可有效整定扩张状态观测器和反馈控制器参数,进而实现系统整体控制性能的优化。理论分析与仿真验证表明,该方法便于控制参数整定与动态性能分析,不依赖于精确的对象模型,具有良好的负荷适应性和抗干扰能力。