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中国电机工程学报 2017年第13期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志能源互联网中的区块链技术研究与应用

区块链在能源互联网中应用现状分析和前景展望3664-3671

摘要：能源互联网建设是促进我国能源转型的重要手段，而区块链技术己被广泛认可为能源互联网建设的重要支持技术。在此背景下，该文在系统总结区块链在能源互联网中应用现状的基础上，对区块链在能源领域中未来可能的应用场景进行了分析。首先从区块链典型特征入手，分析了区块链的技术架构和区块链网络的交易过程；然后基于国内外区块链和能源系统的研究热点，从新兴货币、技术产业和典型应用等方面对区块链在能源系统中的应用进行了系统总结。最后对区块链技术在我国能源互联网建设和电力体制改革中的应用前景进行了展望。

区块链框架下能源互联网多模块协同自治模式初探3672-3681

摘要：能源互联网是实现我国能源革命的关键平台，区块链有望成为推动能源互联网发展的关键支撑技术。该文提出了一种利用区块链技术实现能源互联网系统分布式决策和协同自治运行的机制框架；分析了区块链与能源互联网的兼容性；提出了能源区块链为支撑的能源互联网基本框架；设计了能源互联网多模块协同自治模式、控制流程并构建了各模块运行优化模型；最后从区块链和能源互联网角度分别提出了区块链框架下能源互联网发展的关键技术。

基于智能合约的配电网去中心化交易机制3682-3690

摘要：电力体制改革的推进以及分布式能源渗透率的提高给配网运行带来了机遇与挑战。传统上，配网借鉴输电侧经验，以集中的方式管理运行。然而，这一模式在新形势下存在成本高、效率低、透明度低、信息安全风险高等问题。为此，该文提出了去中心化的配网运行模式和方法。首先，提出无须中心机构参与的配网交易机制与模型：配网中的产消者在其实际出力／负荷偏离发用电计划时，可发起实时交易请求，由周边产消者协助消除这一偏差，维持配网的供求动态平衡；采用VCG（Vickrey-Clarke-Groves）拍卖规则激励产消者理性报价；设计安全校核方法消除潮流越限。然后，提出基于以太坊区块链技术的配网运行方法，以确保去中心化交易透明开放、信息对称，并设计了电能多边交易的智能合约。基于以太坊私有区块链的算例表明，文中提出的去中心化电能交易方法可实现偏差电量的多边竞价交易，最小化消除偏差电量的成本，确保配网的经济、安全运行。

基于区块链技术的自动需求响应系统应用初探3691-3702

摘要：自动需求响应业务在售电侧放开下各类业务主体的运行规则、业务流程趋向于复杂化，在补贴结算、违约惩罚等方面又涉及大量的资金流操作，从安全性、操作行为公证等方面亟需响应的技术手段保障。该文基于对现有自动需求响应业务的需求分析，提出了基于区块链技术的应用方案，并从工作量证明机制、互联共识、智能合约、信息安全等方面剖析了区块链在自动需求响应系统中的关键问题。最后，针对现有的技术水平分析了区块链目前应用与自动需求响应系统所存在的问题，并提出相应的建议方案。

基于区块链技术的能源局域网储能系统自动需求响应3703-3716

摘要：区块链技术作为一种新颖的数据结构组织形式，在能源互联网领域的应用研究已经逐渐兴起，并崭露头角。区块链技术去中心化、智能合约、协同自治等特质，吻合了能源局域网（energy local network，ELN）自动需求响应（automatic demand response，ADR）项目的诉求，为此基于区块链技术提出ELN储能系统的ADR方法，探索区块链技术在能源领域的有益应用模式。研究了区块链视角下的ELN表征形式；借鉴拥塞价格算法，发展了去中心化的ADR准则，响应主体能够依托该既定准则自主响应系统补偿需求；在此基础上，建立了响应主体间的智能合约，以保障能量交易与利益分配的高效执行。以某办公区域ELN为例进行了仿真分析，算例结果验证了所述ADR方法的合理性、有效性。

区块链技术在综合需求侧响应资源交易中的应用模式研究3717-3728

摘要：在未来能源互联网以及分散能量市场的条件下，传统的电力需求侧响应（demand response，DR）将向着综合需求侧响应（integrated demand response，IDR）的方向发展。作为一种去中心化的分布式记账模式，区块链技术能够为IDR资源在分散电力市场中的交易提供相应的技术平台，进而通过市场交易促进IDR的实施和发展。该文从IDR的基本概念入手，分析了可交易IDR资源的基本特征，进而针对现有DR资源参与市场交易中存在的问题，提出了基于区块链技术的IDR资源交易整体框架；最后，基于上述的整体交易框架，分析了基于区块链技术的IDR市场交易中的关键问题。

基于能源区块链网络的虚拟电厂运行与调度模型3729-3736

摘要：区块链作为一种全新的去中心化基础构架和分布式计算范式，融合并创新了多种计算机技术。虚拟电厂（virtual power plant，VPP）是能源互联网中的一个重要分支，在聚合分布式发电资源和建立虚拟电力资源交易等方面发挥着重要的作用。该文针对现有的VPP模型中存在的问题,将区块链技术引入VPP，提出一种能源区块链网络模型，进而提出一种改进的VPP运行与调度模型。通过仿真实验，对比了该模型与原有的VPP运行模式在煤炭消耗、温室气体排放和经济成本等方面的数据。仿真结果表明，该模型可更好地反映需求侧实时信息，更有利于VPP进行环境友好、信息透明的稳定调度，也提高了系统的数据安全性和存储安全性。

区块链技术在大用户直购电中的应用初探3737-3745

摘要：大用户直购电是电力市场改革的重要一环，其本质是市场决策的分散化。区块链技术作为新兴的分布式数据库技术，在未来的能源互联网中应用潜力很大。因此，对区块链技术如何应用于大用户直购电进行研究，既有助于电力市场改革的推进和电力系统向能源互联网发展，又能促进区块链技术的实用化。首先对区块链类型、不同的共识机制、激励机制等概念做了简要介绍，在此基础上，结合大用户直购电的特点，构建了基于区块链技术的大用户直购电交易框架，对其中的技术实现进行了分析探讨并介绍了智能合约的制定；然后，从市场准入、交易、结算和物理约束4个方面说明了区块链技术如何实际应用于大用户直购电；最后，总结了区块链技术在大用户直购电中应用所面临的挑战。

中国电机工程学报杂志智能电网

改进SOC下垂控制的分布式储能系统负荷电流分配方法3746-3754

摘要：随着分布式发电及直流微电网的快速发展，分布式储能得到学者们的广泛关注。文中针对分布式储能系统中储能单元荷电状态（state-of-charge，SOC）的随机性以及变化缓慢的特点，在储能单元充电和放电过程中采用改进的SOC幂指数下垂控制策略。SOC的幂函数可提高SOC分辨率，SOC指数函数下垂曲线平滑且没有间断点，改进的SOC幂指数下垂控制有利于寻找最优下垂曲线使系统快速收敛到均衡状态。由于下垂控制对系统的稳定性有影响，为此文中给出了用于分析系统稳定性的特征方程和系统控制结构图，由劳斯稳定判据结合直流母线电压跌落范围验证了系统的稳定性。通过由2台储能单元组成的实验平台，验证了所提下垂控制策略的可行性，负荷能够按容量快速分配，且能够快速收敛到均衡状态。

交直流混合微网交直潮流断面协调最优控制3755-3763

摘要：交直流混合微网为高密度分布式能源接入配电网提供了更加有效的途径。其中，由多台并联运行的AC／DC双向换流器构成的交直潮流断面对维持混合微网内功率的动态平衡起到至关重要的作用。文章基于非线性最优控制理论，提出一种潮流断面协调最优控制策略。该策略能够依据各换流器的动态裕量实现潮流断面有功功率的协调分配。同时，采用反馈线性化理论设计了非线性最优控制器，使得传输功率和直流电压具有最优的动态响应特性。文章所提控制策略能够兼顾稳态功率合理分配和动态响应最优的双重优化目标。最后，利用MATLAB仿真平台验证了所提控制策略的正确性和可行性。

混合双馈入直流系统中LCC-HVDC对VSC—HVDC稳态运行区域的影响3764-3774

摘要：混合双馈入直流输电系统中电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage directcurrent, LCC-HVDC）子系统对电压源换流器高压直流输电（voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC）子系统运行特性的影响机理有待深入研究。首先建立了基于不同LCC-HVDC子系统控制模式的混合双馈入直流输电系统数学模型，并分析归纳了VSC-HVDC子系统的安全稳定运行约束条件和判据，提出了一种确定混合双馈入直流系统中VSC—HVDC子系统稳态运行区域的计算方法。在此基础上对比分析了VSC-HVDC子系统稳态运行区域与LCC-HVDC子系统控制模式、交流系统短路比、LCC—HVDC与VSC-HVDC容量配比之间的关系。最后，基于PSCAD／EMTDC软件搭建了混合双馈入直流系统仿真模型，仿真验证了VSC-HVDC子系统稳态运行区域计算方法的有效性。

一种利用机端电压幅值轨迹MLE指标的暂态功角稳定在线辨识方法3775-3786

摘要：在实时获取电网动态响应信息的基础上，为更有效地评估系统的暂态稳定性，文中从动态系统最大李雅普诺夫指数（maximum Lyapunov exponent, MLE）定义及其稳定分析机理出发，提出一种数据驱动的暂态功角稳定在线辨识方法。方法首先基于相空间重构理论、暂态功角稳定与机端节点电压幅值变化率一电压幅值偏差（Vmagcr-△Vmag）特性曲线的关系，将暂态功角稳定问题转变为受扰严重机组端节点△Vmag 曲线的MLE轨迹分析问题；进而，利用递推最小二乘算法对MLE计算进行改进，并提出相关参数选取方法；最终，结合MLE曲线，给出了系统暂态稳定性的判断依据。方法无需对系统进行等值、简化及同调机组辨识，并克服了现有基于MLE暂态功角稳定评估方法需要预设MLE符号观测窗口的缺陷，具有较强的通用性与实用性。仿真算例验证了方法的正确性与有效性。

中国电机工程学报杂志发电

火力发电产业发展与前沿技术路线3787-3794

摘要：“十三五”期间火力发电行业经历着转型升级，研究提出火力发电的技术路线，目标是为火力发电行业的研究发展战略提供参考。研究介绍了火力发电的产业概况和主要指标，总结了燃煤发电、燃气发电和余热发电等发电形式的前沿技术。研究讨论了各项前沿技术的效率与规模等关键技术指标，并预测了单位电量成本等关键经济指标的趋势。研究明确了700℃超超临界燃煤发电、超临界二氧化碳布雷顿循环、煤气化联合循环等前沿技术应当作为未来长期重点突破和完善的关键技术。研究提出了集中式和分布式火力发电的四条前沿技术路线，并对各条技术路线的未来长期发展前景进行了对比分析。

褐煤预干燥-乏气回收热电联产系统设计与理论分析3795-3801

摘要：该文提出了基于预干燥、乏气回收的褐煤热电联产系统，以提高褐煤综合利用效率，同时回收干燥乏气水分。以1000MW褐煤发电系统为对象，建立了褐煤预干燥及乏气回收系统热经济性分析模型，进而对系统的节能、节水效益进行了定量分析。结果表明：采用汽轮机抽汽为热源，将褐煤中的水分由37．60％分别干燥至含水量为25％、20％、15％、10％、5％时，系统发电标准煤耗率相比直接燃烧可以分别降低6．49、7．89、9．08、10．15、11．10g／（kW．h1。如果采用干燥乏气热能对外供热，系统发电标准煤耗率可以进一步降低8．43、10．87、12．96、14．77、16．36g／（kW．h），同时可以回收93．1、121．3、146．0、167．7、187．Ot／h的水分。最后，以褐煤含水量干燥至15％时为例，给出了系统的初步布置方案，并进行了干燥乏气热网加热器的初步设计。

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱汞脱硫实验研究3802-3808

摘要：为提高复合钙基吸附剂对Hg和SO2的脱除效率，提出通过低温等离子技术改性复合钙基吸附剂，借助N2吸附和傅里叶红外光谱技术对吸附剂进行表征，分析低温等离子改性对复合钙基吸附剂表面理化特性的影响。在固定床吸附实验台上进行脱汞脱硫实验，探究了AC与CaO质量比、水合条件对汞吸附效果的影响；在优化的实验条件下，探究了低温等离子改性时间和改性功率对复合钙基吸附剂脱汞脱硫的影响规律。实验结果表明：最佳实验条件下制备的复合钙基吸附剂具有良好的比表面积和孔隙结构，可以有效脱除烟气中的Hg和SO2：低温等离子改性能够增加复合钙基吸附剂表面含氧官能团的数量，对吸附剂脱汞脱硫性能具有重要的影响，低温等离子改性复合钙基吸附剂可以明显提高吸附剂脱汞脱硫的效率；经40W低温等离子改性10min后的单位质量复合钙基吸附剂对Hg和SO2的吸附量相对于未改性的分别提高了33．10％和34．71％，低温等离子改性具有明显的优势，是一种具有较大发展潜力的污染物脱除方法。

网端负载波动时混合传动风电系统的控制方法3809-3815

摘要：由于目前采用电力电子变流设备来实现变速恒频的风电机组具有成本高、低电压穿越能力弱、可靠性差等缺点，一种利用混合传动系统进行调速，实现变速恒频的方法成为研究热点。但该新型调速系统存在由于网端负载波动而影响调速电机控制精度的问题。针对此问题，对于该变速恒频风电系统中的调速电机提出了一种包含转矩观测器和线性二次控制器的转速控制新方法。利用岭回归算法，估算了调速系统的转动惯量和阻尼系数等参数。通过试验验证，证明了在网端负载波动和变风速的运行条件下，负载转矩观测器能有效的跟踪网端负载的变化。基于负载观测器所设计的调速电机控制方法不仅能使得调速系统输出误差满足实际应用要求，并且使其对于网端负载波动具有较强的稳定性。

风机叶片电加热除冰及电阻丝布置方式试验研究3816-3822

摘要：为研究外界因素对风机叶片电阻加热除冰时间的影响规律，以及电阻丝布置方式对融冰过程的影响，该文在多功能人工气候室内对风机叶片进行了电阻加热除冰试验研究，分析了覆冰厚度、环境温度、相对风速和液态水含量（liquidwatercontent，LWC）对除冰时间的影响规律，并提出了合理的电阻丝布置方式。结果表明：覆冰厚度较小时，其对除冰时间的影响较为明显，随着覆冰厚度的继续增大，除冰时间无明显差异；除冰时间随加热功率和环境温度的增大而降低，随相对风速和LWC的增大而增大，且不同覆冰厚度下除冰时间随上述因素的变化曲线会有较大不同；叶片尖部电阻丝宜采用弦向布置，根部电阻丝宜采用展向布置；除冰过程中，叶片尖部冰层易发生脱落，根部冰层易被融化。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

电能路由器的发展及其关键技术3823-3834

摘要：随着能源互联网的概念和实践迅速发展，同时也伴随着电力电子技术的快速进步，人们相继提出电子变压器、智能变压器、电力电子变压器及能量路由器等相关概念。该文对这些概念进行综述和梳理，总结电能路由器的发展历程。根据对能源互联网的设想及对电能路由器的需求，分别从电力系统和电力电子技术的角度阐述电能路由器的基本架构和基本功能。针对其在能源互联网中的应用，进一步从电能变换技术、通信技术和能量管理技术3个方面对电能路由器中的关键技术和功能应用进行阐述。最后介绍电能路由器在能源互联网中的一种典型组网形式。