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中国电机工程学报 2017年第19期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

居民温控负荷聚合功率及响应潜力评估方法研究5519-5528

摘要：温控负荷是参与电网功率平衡的一类有效资源,在电网紧急事故下有助于快速维持系统的频率稳定。但由于其分散分布特性造成调度中心难以直接获得其聚合功率及响应潜力。为引导温控负荷参与电网调控运行,建立了温控负荷的近似聚合模型,能够较为方便地确定其聚合功率的估计值及上下限范围。基于该模型,提出了一种计及响应不确定性的温控负荷聚合响应潜力评估方法,对温控负荷的聚合响应潜力及其分布特性进行了评估。通过仿真,验证了近似聚合模型和潜力评估方法的有效性。

基于需求侧响应的数据中心联络线功率控制方法5529-5540

摘要：新能源接入为解决数据中心高耗能和运行费用问题提供了有效方案。但与传统供电模式相比,新能源具有间歇性、随机性,当此类能源出力接入数据中心园区后,不仅影响数据中心各类设备的正常运行、园区供电可靠性,同时也对主网运行的稳定性造成不利的冲击。通过分析数据中心组成结构特征,及各类用户请求任务特性发现,数据中心服务器集群负荷具有可调控性,并配合园区冗余不间断电源（uninterruptible power system,UPS）储能系统,提出一种新的数据中心联络线功率控制方法,建立基于任务延时机制的服务器集群负荷模型,建立服务器集群可控负荷需求侧响应模型和UPS需求侧响应模型,基于模型提出数据中心园区联络线功率控制方法,在保证用户服务质量和供电可靠性的前提下,通过动态调整服务器集群负荷和UPS蓄电池组的荷电状态有效平抑数据中心园区联络线功率波动。最后通过实验验证了所提方法的有效性,并分析各参数对功率波动平抑效果的影响。

基于分布估计和智能存储的复杂电网可靠性评估方法5541-5548

摘要：为了加快复杂电网可靠性评估的计算效率,该文提出一种基于分布估计与智能存储的大电网可靠性评估方法。该方法在抽样阶段与状态评估阶段对传统的可靠性评估方法进行综合改进。在抽样阶段,通过改进分布估计算法,提高种群的优良性,快速实现对状态空间的约减,在约减后余下高失负荷密度的状态空间中随机抽样,达到减小方差的目的。在状态评估阶段,引入基于双十字链表的智能存储技术,在加快状态搜索匹配速度的同时,避免对同一状态序列重复进行最优潮流计算,进一步地提高计算效率。最后在典型IEEE-79节点的电力系统中对该方法进行测试,结果表明,该方法相比于重要抽样等方法,不仅具有更高的精度,而且计算速度更快,算例仿真验证该方法的有效性与可行性。

电动汽车群响应的主动配电网阻塞调度研究5549-5559

摘要：随着主动配电网中电动汽车渗透率的逐渐提高,其无约束或无引导的用电行为不利于配电网的功率平衡控制,甚至会引起网络阻塞。但是,电动汽车群充电在市场模式管控下又具有良好的柔性,鉴于此,该文利用主动配电网中电动汽车灵活的充放电时间转移能力,提出一种计及充放电服务费调整的主动配电网阻塞调度模型。在考虑间歇性分布式电源和电动汽车概率特性的基础上,基于我国电力市场的实际情形,建立充放电服务费调整的运营模式,实现配电系统调度机构与充放电设施运营商之间的双响应调控,引导电动汽车车主制定合理的充放电计划,实现有源配电网阻塞功率调控。算例验证表明,该文的阻塞调度策略可实现降低主动配电网的阻塞效应,有利于提高电网运行的安全性和经济性。

内嵌专业知识和经验的机器学习方法探索（一）：引导学习的提出与理论基础5560-5571

摘要：简要介绍机器学习的发展历程,分析了典型机器学习算法的主要特征及局限性。然后,结合电力领域特征,分别从工程实际、研究机理和“知识资产管理”需要3个层面,探讨了电力领域对机器学习方法的要求。在此基础上通过将专业知识和经验进行数学化表示和封装,提出一种嵌入“知识函数单元”的机器学习方法——引导学习,重点研究其理论基础、架构和原理。引导学习的主要特点是结合了领域知识经验和机器学习,提供了一种知识分析与数据挖掘相融合的机器学习范式,探索了人机协同混合增强智能的实现机理和电力知识资产传承管理的可行路线。最后,探讨了需进一步研究的问题。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析5572-5582

摘要：交直流混联配电系统的稳定性分析方法是评价系统能否安全稳定运行的关键技术。传统稳定性分析方法通常以直流级联系统和直流微电网作为研究对象,而对于含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析和评价较少涉及。基于这一问题,提出了适用于交直流混联配电系统的阻抗匹配稳定性分析方法,建立了柔性互联装置、光伏发电单元、恒功率负载以及？型线路的状态空间小信号模型。在多端柔性互联装置采用主从和下垂控制情况下构建了交直流混联配电系统的戴维南等效电路,利用奈奎斯特稳定判据确定了负阻抗稳定边界,并且采用Simulink仿真工具搭建了详细物理模型,通过仿真结果和奈奎斯特曲线对比分析验证了所提稳定性分析方法的可行性。

三相不控整流负荷的谐波功率实测建模5583-5593

摘要：以三相不控整流负荷为研究对象,分析负荷功率变化导致整流电流断续和连续的工作模式,利用交流侧电压电流实测特征数据,结合整流器导通过程的电路约束,提出三相不控整流负荷等效电路的参数估算方法;在此基础上,根据整流器导通区间内的电压电流平衡方程,推导其谐波耦合导纳矩阵,建立三相不控整流谐波功率模型,并根据谐波功率导纳矩阵元素的分布特征,给出该谐波功率模型的简化形式。最后,通过仿真和实验的方式验证电路参数估计方法和谐波模型的正确性。

不平衡负荷负序加权等效模型及其平衡化补偿方法5594-5603

摘要：补偿负荷不平衡时,通常以理想三相电压源电势作为公共连接点（point of common coupling,PCC）参考电压,实际系统中据此设计的补偿网络并不能完全平衡。对此,针对负荷不平衡的三相三线制电路,为更符合PCC处三相电压不对称的实际情形,该文考虑系统导纳,将系统侧等效为戴维南模型后,建立了不平衡负荷的负序加权等效模型;基于等效负荷参数,运用Steinmetz平衡化理论给出了相间补偿网络电纳的负序加权计算公式。网络参数是以加权系数为变量的函数,可兼容已有的针对三相三线制电路设计的平衡化补偿网络方法,为补偿的优化提供了理论基础。结合具体算例,该文给出了负序加权系数和补偿容量的三维关系图,以补偿容量最小为目标,确定出平衡化补偿的最优方案,仿真与物理实验验证了所提模型和平衡化方法的正确性。

基于滑窗频谱分离算法的基波参数测量5604-5612

摘要：非同步采样时,含有邻近间谐波的基波信号进行短时傅里叶变换时,基波、间谐波和各自负频率成分间会产生严重的频谱干扰。因此,为了准确提取并测量混叠频谱中的基波成分,该文提出基于滑窗频谱分离的基波参数测量方法。首先建立多频率信号模型,并基于短时傅里叶变换推导出频谱分离算法,分离出基波和干扰的频率分量,最终计算出基波参数。该文在电压波动、频谱混叠等多种工况下进行算法验证,结果表明,所提方法能够准确地提取基波成分,并兼具较高的时间分辨率和参数测量精度,且具有一定的抗噪性。同样,所提方法也适用于谐波和间谐波的识别和测量。

基于特征值分析的DFIG风电机组在微电网中的频率控制策略研究5613-5621

摘要：随着电力电子技术的发展,变速恒频DFIG风电机组可通过虚拟惯量控制和超速控制减载运行参与电网频率调整。针对含DFIG风电机组的风光柴中压微电网,采用特征值分析方法,分析DFIG风电机组虚拟惯量控制、超速控制和柴油机调速器控制参数变化时微电网的特征值轨迹,找出反映微电网频率响应特性的典型特征值。并通过分析不同虚拟惯量控制和超速控制参数对应的典型特征值变化轨迹,判断微电网频率稳定性的变化,得到虚拟惯量控制和超速控制参数合理选取范围。为改善频率控制参数选取过大产生的频率振荡问题,进一步改进DFIG风电机组有功功率控制系统PI控制参数,从而在改善微电网频率动态响应特性的基础上提高了微电网小干扰稳定性。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中搭建微电网模型,通过动态时域仿真验证所提方法对提高微电网频率稳定性和小干扰稳定性的有效性。

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

提高风电机组发电量的转矩–变桨协调控制策略5622-5632

摘要：变速恒频风电机组由于受到变速范围及变速动态响应时间的限制,无法保持以最佳叶尖速比运行。推导出了最优桨距角随叶尖速比偏离程度变化的规律,并提出一种额定风速以下的转矩–变桨协调控制策略,当机组偏离最佳叶尖速比时,使机组工作在局部最优点上,从而提升发电量。同时,针对桨叶安装角误差对发电量及协调控制的影响问题,提出一种全局最优桨距角自寻优算法;针对有效风速难以直接获取的问题,提出了一种带动态补偿的多模式有效风速观测方法。基于RTDS和Bladed联合仿真平台,验证了转矩–变桨协调控制策略的有效性;并以实测风速进行长时间仿真和评估。结果表明所提出的方法可有效提升机组发电量。

考虑风电不确定性的概率区间潮流模型与算法5633-5642

摘要：该文基于证据理论构造了风电场的随机出力和不确定节点负荷的基本可信度分配,提出了一种电力系统概率区间潮流（probabilistic interval power flow,PIPF）模型和算法。通过构建输入不确定量的多维联合可信度分配,将概率区间潮流问题转化为若干个区间潮流问题。并采用区间优化法求解区间潮流,获得潮流状态量的区间极值,最终合成了潮流变量的似然累积概率分布和信任累积概率分布。IEEE 30、118标准系统的计算结果表明,所提的概率区间潮流把概率潮流和区间潮流统一于一个模型,获得潮流变量的似然和信任累积概率分布,可用以判断变量取值的最大和最小概率,对电力系统运行有良好的指导意义。

考虑复杂约束的水电站AGC控制策略5643-5654

摘要：大容量高水头多振动区巨型水电站并网发电给电力系统自动发电控制（automatic generation control,AGC）运行带来极大挑战。该文综合考虑机组多振动区、调节范围、调节精度、调节速率等复杂约束,以全站有功计划为控制目标,系统提出水电站AGC控制策略。提出单机、分组、组合3种分布方式构建机组联合运行模型,利用区间组合理论确定各机组组合的可行调节域,引入AGC触发条件和机组穿越振动区或进入限制运行区台次最少的优先级策略,通过匹配全站有功计划值和机组联合运行模型,确定实时调节的最优机组组合和负荷分配结果,并叠加一次调频修正有功,实现AGC与一次调频的闭环反馈调节。糯扎渡电站AGC模拟运行结果表明,所提策略是合理可行的,比常规策略能更高效地处理多振动区和复杂机组组合运行等新的复杂约束和工况。

中国电机工程学报杂志发电

质–量并行调节下直接空冷高背压供热机组弹性运行与优化5655-5664

摘要：直接空冷高背压供热是适应复杂环境条件,降低火力发电煤耗和减少污染排放的有效途径。该文考虑环境因素对机组供热负荷与冷端释热特性的影响,基于工程方程求解器和Ebsilon平台建立了直接空冷高背压供热机组的冷端传热和供热特性模型,根据外界环境和机组安全性等边界条件分析了机组在不同热负荷和电负荷要求下的弹性运行边界,得到了不同电负荷时的供热系统变工况运行特性;以热网质–量并行调节为基础,通过优化后的空冷岛运行方式,得到了典型工况的冷端能耗特性;以汽轮机背压为特征参数,供电煤耗率为衡量指标,从热电联产整体系统节能角度为直接空冷高背供热机组弹性运行能力评价,机组余热高效利用及全工况优化提供参考。

660MW机组不同变负荷速率下瞬态过程的能耗特性研究5665-5673

摘要：火电机组承担着调峰任务,大幅度变负荷成为其运行常态。为研究火电机组变负荷过程的能耗特性,该文以某660MW超临界机组为研究对象,采用GSE软件,建立了考虑机组蓄热和控制系统的动态模型,获得了不同变负荷速率下机组瞬态过程的能耗,并与稳态模型计算结果进行了对比。结果表明：在机组升负荷过程中,动态模型计算的平均煤耗率相比稳态模型最大增加了2.2g/（k W？h）,而在降负荷过程中,动态模型计算的平均煤耗率相比稳态模型最大降低了2.04g/（k W？h）。不同变负荷速率下,动态与稳态模型计算的平均煤耗率差别不同：升负荷时,动态模型与稳态模型计算的平均煤耗率最多相差0.72g/（k W？h）;降负荷时,动态模型与稳态模型计算的平均煤耗率最大相差0.27g/（k W？h）。

流化床气固相间脉动能量作用分析5674-5681

摘要：以气相大涡模拟–颗粒相二阶矩双流体模型为框架,类比Simonin气固相间脉动能量二阶作用模型,考虑气相亚格子湍动能与颗粒相速度脉动二阶矩之间的脉动能量传递,提出气固相间脉动能量二阶作用项,建立气固相间脉动能量二阶作用模型。比较了Koch模型与修正后的Simonin模型的模拟结果,研究了不同模型下气固相间脉动能量随颗粒浓度分布的变化规律。分析了气固相间脉动能量作用对颗粒浓度和速度等宏观物理量的影响,发现脉动能量作用对宏观物理量影响很小。分析了气固相间脉动能量作用对气相亚格子湍动能和颗粒相速度脉动二阶矩等微观物理量的影响,模拟结果表明,考虑脉动能量作用后亚格子湍动能与亚格子能量耗散的模拟值升高;颗粒速度脉动二阶矩的模拟值也升高。

Ni/C催化剂对生物质气化制氢的影响5682-5687

摘要：为了了解生物炭负载镍催化剂对生物质气化制氢的影响,该文在两段式固定床气化反应系统上开展了生物质水蒸气催化气化制氢实验,研究了生物质基活性炭、生物质快速热解生物炭以及负载Ni的催化特性,分析了生物炭种类对气化合成气的影响。结果发现不同生物炭负载镍对气化制氢均有很好的催化作用,其中棉杆炭负载镍的催化效果最好,氢气产率高达46.04mol/kg,体积浓度为64.02%;生物炭的催化活性与其自身的结构特性和成分有关。

湿冷机组乏汽余热利用的新型热电联产系统集成优化5688-5695

摘要：针对湿冷机组提出一种新型的乏汽余热利用供热系统,通过机组高背压、热泵、热网低温回水3种成熟技术的结合,实现多热源的热网水梯级加热流程的构建。针对新系统提出了机组末级安全和新型热电联产系统能效评价指标及方法。以2×300MW湿冷机组为例构建系统模型,分析关键参数对系统能效及经济性的影响,结果表明,机组抽凝比xec越低,旁通水流量G1越大,系统供热等效电Weq.s及单位供热量总成本ct越低,且随着热网回水温度？1的降低,系统能效及经济性得到进一步改善,成果用于指导湿冷机组乏汽余热利用系统设计。