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摘要:三相变流器的输出阻抗矩阵特性对系统的稳定性有重要影响。无论在静止坐标系还是dq坐标系下,由于锁相环或电网等原因,变流器和电网的阻抗矩阵难以同时对角化解耦。耦合项的存在导致基于阻抗的变流器并网系统小干扰稳定性分析方法十分复杂或存在较大误差。为此,该文基于特征方程降阶的思路,在一定假设条件下提出可分析变流器系统小干扰稳定性的广义阻抗判据。首先,在极坐标下建立变流器端口和电网端口的小信号阻抗模型,并在此基础上定义了变流器及电网的广义阻抗。其次,利用严格的数学变换得到了反映变流器与电网交互影响的降阶特征方程。研究表明,系统振荡可以看作变流器与电网广义阻抗间的串并联谐振,广义阻抗判据是传统阻抗判据的扩展,在控制器外环和锁相环动态都可以忽略的前提下广义阻抗判据和正负序阻抗判据等价。最后,数字仿真和基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了广义阻抗判据的有效性。
摘要:在区域综合能源系统中,电力系统与天然气系统两部分耦合密切,该文重点讨论以电力和天然气系统为主的区域综合能源系统的运行规律,为简单起见,称其为“电力–天然气区域综合能源系统”。为研究电力与天然气系统间的交互影响,首先借鉴电力系统较为成熟的稳态分析思路,对综合能源系统中的天然气环节进行建模与求解,关注以能源集线器为核心的电/气之间耦合环节;进一步,构建电力–天然气区域综合能源系统稳态分析综合求解模型。在此基础上,探究天然气系统网络状态改变(如天然气气质改变、负荷调节与引入注气点)对其自身以及区域综合能源系统的影响。经算例验证,所提的综合求解模型可有效反映天然气系统网络状态变化对其他耦合系统的影响。
摘要:综合能源系统(integrated energy system,IES)是未来能源消费方式的重要发展方向,实现多区域IES的协同规划与调度对进一步提高其经济效益和环境效益至关重要,为此首要的问题是区域冷、热网的建模。文中基于传热学的基本原理建立了区域热网能量传输通用模型,推导出热网热损方程,对其线性化得到热网能量流模型,同时推导了用于求解热网潮流(热媒流量、温度)的网络流量–温度基本方程。在冷热电联供系统运行优化模型基础上建立了含有热网的多区域IES优化混合整数线性规划模型。通过算例验证了模型的有效性。
摘要:当前太阳能发电规划存在一定的盲目性,导致弃光问题严重。提出了基于互联网+分散式太阳能的规划模式,基于“互联网+”的规划思路,克服传统规划中源荷之间的信息不对称,可实现太阳能等新能源规划的主动性、互动性、有序性、经济性及可扩展性。研究了互联网+太阳能+可控负荷+配电网的规划框架,建立了基于互联网+模式下分散式太阳能规划的分析模型。研究了互联网+分散式太阳能规划的多场景生成和削减算法,提出源荷场景匹配原则,根据源荷之间的动态容载比调整来确定规划的静态容载比。最后针对IEEE 33节点算例进行了仿真计算,结果表明互联网+手段及多场景方法可引导分散式太阳能规划,提高其利用率。
摘要:随着风电规模的不断增大,风电接入对系统功角稳定影响机理的研究值得重视。该文基于双馈风电机组在故障期间的等效外特性和单端送电系统的功率特性方程,研究不同风电规模对送端电网和受端电网之间电气距离的影响,以及不同风电规模在不同故障状态下对系统暂态功角稳定性的影响机理。得出了近距离故障和远距离故障下,系统功角特性随着风电装机规模的提高而改善,当风电装机规模达到一定程度后,功角稳定性不再改善反而出现恶化趋势的结论。通过对实际电网进行仿真计算,证明了不同规模的风电接入对系统功角稳定影响结论的正确性。
摘要:输电线路受绝缘子闪络、雷击、山火等因素易发生弧光高阻接地故障,电弧的动态非线性和高阻性直接导致了单端阻抗测距精度的下降。常规基于热平衡原理的动态电弧模型均为实时迭代计算的微分方程,无法直接与现有阻抗法故障测距算法相结合。针对该问题,该文基于输电线路弧光高阻接地故障主要为大气压短间隙放电的现实,提出了基于汤逊原理的高阻接地电弧对数模型及故障测距算法,仿真分析不同故障及系统运行状况下的算法精度,现场录波数据证实了所提算法的有效性。
摘要:模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)应用于柔性高压直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统时,具有功率模块数量多、桥臂电流大等特性,导致换流阀开关损耗高、开关器件散热困难。传统排序均压算法功率模块投切为随机过程,开关频率很高,难以满足实际工程需求。首先分析MMC功率模块的充放电规律,分析功率模块投切对电容电压均衡控制的影响机理;在此基础上,推导传统电压排序均压算法的开关频率上下限解析式。对现有的一种固定功率模块轮换数的低开关频率均压算法,分析开关频率和均压效果的优缺点。然后,通过推导功率模块轮换数与均压特性的关系式,提出一种改进的低开关频率均压策略。该策略在开关频率下限解析式的基础上,通过闭环控制每个控制周期功率模块轮换个数,实现MMC均压特性和开关频率的优化控制。最后,利用±350 k V 1000MW MMC-HVDC系统实时硬件在环(real-time hrdware in the loop,HIL)仿真测试系统,对两种低开关频率均压策略进行对比验证。
摘要:海上升压变电站是海上风电场与陆上电网之间的连接枢纽,其经济性与可靠性直接影响风电场的运行效益。海上变电站是高压电气设备首次实现在海洋环境中的应用,其设计与陆上变电站之间存在较大的差异。在分析海上变电站与陆上变电站设计技术主要差异的基础上,综述了当前海上变电站电气系统设计与运维相关设计的关键技术,并对新的海上变电站技术进行了总结与展望。以期为国内海上变电站设计与开发提供借鉴。
摘要:电力系统低频振荡严重威胁着电网的安全稳定,主要表现为弱(负)阻尼振荡及强迫振荡。针对低频振荡抑制问题,引入基于自抗扰的多目标非线性控制方法,并采用本地控制信号实现多机电力系统低频振荡抑制。首先介绍自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的基本理论,并进一步研究扩张状态观测器对低频振荡的观测能力。其次,结合非线性控制理论,采用微分几何线性化方法建立包含励磁及调速附加控制的电力系统模型,并将自抗扰控制与多性能指标非线性综合控制方法结合,采用分散的本地控制实现低频振荡抑制。最后,通过4机2区系统和新英格兰10机系统案例验证所提方法的有效性。理论分析和仿真结果表明本文所提方法具有良好的低频振荡抑制能力。
摘要:针对云广特高压直流送端系统有效短路比(effective short-circuit ratios,ESCR)较小、孤岛运行方式下大功率甩负荷时存在的过电压问题,解析推导工频过电压倍数方程。分析了在不同有效短路比情况下的过电压倍数的变化规律和功率降速对电压变化量的影响。在现有的特高压直流闭锁控制逻辑基础上,提出了孤岛方式下降低过电压倍数的极控闭锁逻辑和VDCL逻辑优化方案。通过连接有云广特高压直流实际控制保护装置、电源侧机组励磁、调速控制装置的机网协调控制实时仿真平台开展了验证性仿真研究,证明了优化方案的有效性。
摘要:大停电后的电力系统恢复过程极为复杂,在网架重构阶段系统网架尚不完整,可能由于负荷的陆续恢复而出现部分线路潮流过载或重载的问题。该文提出一种以消除线路过载为目标的环网恢复策略,即投运部分待恢复线路,建立环状网络结构。首先对从树状网络过渡到环状网络的环网恢复策略进行了分析,并建立了直接计及交流潮流约束的线路过载消除的混合整数非线性规划模型。在此基础上,为提高求解效率,通过将原问题分解为主问题和子问题提出了环网恢复方案优化的分层迭代方法,其中主问题为计及直流潮流约束的线路过载消除的网架调整方案优化模型,子问题为合闸角约束校核和固定网架的交流潮流约束校核,通过主问题和两个子问题间的分层迭代得到最终的环网恢复方案。IEEE39节点系统算例和IEEE118节点系统算例验证了文中所提方法的有效性。
摘要:国内外大力提倡用户开发利用清洁能源,而分布式电源(distributed generation,DG)的不确定性对接入配电网规划运行带来了巨大的挑战。文章侧重于对现有配电网的升级改造,主要包含有载调压变压器、主动配电网储能系统、分组投切电容器、静止无功补偿装置等主动管理手段的网络拓扑规划设计,以适应分布式电源和负荷的不确定发展。首先,对DG和负荷建立了一定保守度的不确定性时序集合,并设计了场景筛选规则;其次,构建了主动配电网分层鲁棒规划模型,并以弃风、弃光和失负荷最少为优化目标;然后,对规划模型投资层和运行层进行有效关联,且通过二阶锥等手段将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。最后,通过修改的IEEE 33节点系统验证了模型的有效性。
摘要:提出了一种基于配电系统安全域(DSSR)的网络重构新方法。首先,介绍了DSSR的安全裕度指标——安全距离,其含义为配电网满足N?1安全准则的馈线负荷最大可增功率。其次,建立了在优先满足安全约束的条件下以网损最小为目标的网络重构模型,并利用改进的遗传算法进行求解。最后,采用扩展的IEEE RBTS Bus 4算例验证模型的有效性。与经典网损最小模型对比表明,文中重构结果的网损与其接近,但安全裕度明显增加。与负载均衡模型对比,文中的安全裕度和网损均更优,这是由于模型能有效计及电网结构和负载分布不均的自然特性。此外,文中模型还能针对不同馈线设置个性化的安全约束,区别用户对安全性的不同需求。
摘要:架空线路传输容量限制是影响配电网可靠性的重要因素,动态热定值可有效挖掘现有配电线路的热载流能力,提高配电网运行的可靠性。为此,该文基于CIGRE标准计算架空线路实时气象条件下的最大允许热载流量,采用序贯蒙特卡罗方法抽取系统状态,建立考虑线路动态热载流限制的状态分析模型,通过比较基于静态热定值和动态热定值的系统可靠性指标,量化动态热定值产生的可靠性收益,并在此基础上分析了动态热定值时间尺度(按小时、按周、按月和按季度)的不同对其产生经济效益的影响。通过算例验证了模型的合理性,其结果表明动态热定值可显著提高配电网的可靠性收益。
摘要:以某1000MW超临界机组为参考,提出一种塔式太阳能辅助燃煤发电的系统,从锅炉屏式过热器后抽出一部分高温蒸汽送入塔式太阳集热器吸热,为平衡抽汽后受热面能量匹配,锅炉加设烟气再循环系统,保证受热面的安全运行。利用电站仿真软件Ebsilon professional进行热力性能模拟,模拟结果表明烟气再循环系统投入运行后能保障该互补发电系统锅炉侧安全,在变工况运行下锅炉效率并未有大幅下降;该太阳能辅助燃煤发电系统最大能有效降低了发电煤耗约7.2g/(k W?h)。
摘要:实现带有CO_2捕集的IGCC,需要研发燃气轮机富氢燃料燃烧室技术。基于阵列驻涡燃料-空气预混的概念,设计了燃气轮机富氢燃料燃烧室的阵列驻涡预混喷嘴,利用模型燃烧室实验研究了该喷嘴在燃烧多种富氢燃料工况下的性能。结果表明,阵列驻涡预混喷嘴在F级燃气轮机工况下燃烧富氢燃料,能够实现安全稳定低噪声工作,多数工况下NO_x排放降低到50 mg/m~3(@15%O_2)以下,展现出在燃气轮机富氢燃料燃烧室中的应用潜力,值得进一步研究。
摘要:主要研究碱金属盐对生物质催化气化制氢的影响。以K_2CO_3为催化剂研究气化温度和水蒸气生物质比对麦秆水蒸气气化影响时发现在低温、低水蒸气量条件下,K_2CO_3对麦秆热解的催化作用占主导地位;随气化温度和S/B的增加,K_2CO_3对麦秆焦的水蒸气气化催化作用逐渐增强,在700℃、S/B为4时达到最大,得到最大H_2浓度和产量;随气化温度继续增加,K_2CO_3和SiO_2反应生成没有催化作用的、低熔点的钾盐,导致K_2CO_3逐渐失活,在800℃时由于灰的熔融甚至抑制麦秆的水蒸气气化制氢。不同赋存形式的钾盐对麦秆的水蒸气气化有不同的催化效果,K_2SO_4和KCl都会抑制氢气生成而促进焦炭产生;与此相反,K_2CO_3和CH_3COOK都会显著促进麦秆的水蒸气气化制取氢气,并且K_2CO_3的催化效果要优于CH_3COOK。
摘要:通过设计搭建板式换热器凝结换热实验台,研究了不同酒精浓度(0%、1%、10%、50%)、不同蒸气压力(70、80、90k Pa)和不同蒸气流速(15m/s,25m/s)下,酒精–水混合蒸气在板式换热器中凝结换热系数随出口蒸气干度的变化特性。实验结果表明:在压力流速相同的工况下,随着蒸气干度的增大,换热系数随之增大;在90k Pa时,浓度为1%时换热系数增大明显,与纯水蒸气相比,增大约25%,而在中浓度和高浓度时换热系数减小;换热系数随着蒸气流速和压力的增加而增大。在实验数据的基础上,通过引入Jockob准则数,对混合工质凝结换热模型进行了研究,实验值和计算值对比误差在-35%-35%之间。