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摘要:为满足区域综合能源系统多维度优化调度及能量管理的需求,构建了区域综合能源系统多目标最优混合潮流算法。首先,基于能源集线器理论,构建了区域综合能源系统中能量中心的数学模型;随后,考虑区域综合能源系统中三相不平衡配电系统、燃气管网以及能量中心的相关约束,给出了以经济成本最小化和污染气体排放量最小化为目标的多目标最优混合潮流算法。所提多目标最优混合潮流算法可进一步应用于区域综合能源系统日前优化调度中,所形成的调度方案能全面地考虑经济性、环保性、安全性以及各类运行约束,保证系统经济稳定运行。测试结果表明,所提出的算法能够合理反映区域综合能源系统的稳态特性,可以多维度实现区域综合能源系统中的多个能源系统及用能单元的优化调度。
摘要:直流供电相比交流供电具有许多优点,但由于成本、直流开断技术、普通用户使用习惯等方面的限制,智能楼宇全面使用直流前,仍需经历交直流混合供电阶段。由楼宇配电的现状出发,探讨了未来楼宇交直流混合供电方式的整体结构及相应的交、直流负荷分配情况,阐述了直流配电电压等级的选择原则。讨论了楼宇供电中超低压直流配电和低压直流配电电压等级的具体确定方法。综合各种因素,明确了超低压直流配电和低压直流配电中电压等级选择时可取范围的上限值和下限值,为我国楼宇直流供电中电压等级的最终确定提供依据。
摘要:该文以配电网健康指数综合分析与诊断为例,探讨如何将引导学习用于科学研究和实践应用。首先,对配电网健康指数的研究背景做了简要讨论。其次,提出了一种内嵌专业知识与经验的引导学习算法。该算法以Softmax Regression为基准学习模型,通过建立知识函数,在学习目标中融入专业知识和经验,并应用Symbiotic Organisms Search算法对非凸非连续的学习目标进行优化,以获得最佳学习参数。然后,根据训练样本是否标记、是否包含噪声数据、是否为均衡样本等构建4种典型应用场景,测试并对比分析引导学习算法的性能。结果表明,所提方法具有较高的鲁棒性和安全性,可适用于诸如电力系统等具有开放、随机环境的复杂学习任务,是一种面向安全人工智能的有益探索。最后,探讨了机器学习软件/平台的发展趋势,并结合电力系统应用的特点,提出一种“单元化”机器学习系统的架构设计方案。
摘要:电力电子变压器(power electronic transformer,PET)亦称固态变压器(solid-statetransformer,SST)或智能变压器(smantransformer,ST),是通过电力电子技术将电气隔离、电压变换、潮流控制、无功补偿、可再生能源接入等功能集于一身的新型电气设备。相对传统变压器,PET/SST/ST显著提高了装置本身的可控性、灵活性和兼容性,可以提高现有电网的智能化水平,也可以作为能源互联网中的“能量路由器”实现不同节点潮流的实时调节与控制。
摘要:基于隔直电容的偏磁治理方法容易加速其他企事业单位敷设于地中的金属管道的腐蚀,造成难以调解的责任冲突。同时,由于缺乏对电流全局分布的考虑,传统隔直投切方法也容易造成区域内其他变压器出现中性点直流电流被动超标的现象。因此,首先提出了均直的概念,并设计了一种基于可调并联电阻组的均直装置,其次以此为抑制工具,结合交流系统等效电阻网络、变电站与接地极地理位置分布情况,建立全局均直装置优化投切数学模型。最后以全局中性点直流电流最大值最小为目标进行寻优,得到最优投切方案,实现对直流偏磁的柔性治理。通过采用宜昌地区电网实际参数对比了所提方法与传统方法的隔直效果,验证了所提方法的有效性及优越性。
摘要:特高压直流工程金具表面最大电场强度是衡量其发生电晕放电的主要因素。±1100kV直流工程户内直流场中不同设备均压装置的外形相差较大,而且相对户外直流场,屋顶和围墙都是地电位,会进一步增强金具的表面电场,因此需开展户内直流场全域三维电场仿真,根据仿真结果反复优化户内直流场设备均压电极的形状。首先通过理论计算和试验研究,确定不同直径均压屏蔽装置的表面场强许用值;然后对±110kV特高压直流输电工程户内直流场中的关键设备开展三维电场仿真计算研究,并通过不断优化均压电极的形状,使其满足场强控制要求。
摘要:不确定性因素为电力系统发电计划问题带来了新的挑战。鲁棒优化因其独特的优势而成为不确定性电力系统发电计划的研究的主流方法之一。该文对鲁棒优化理论在电力系统发电计划中的应用情况进行综述。首先,总结了发电计划问题的不确定性及现有的应对不确定性的方法。其次,简要介绍鲁棒优化的基本理论。然后,介绍鲁棒优化理论在发电计划中的应用实例,阐述了计及节点注入功率不确定性、故障不确定性、市场因素不确定性3类典型不确定性的鲁棒发电计划问题。最后,指出了当前基于鲁棒优化的发电计划研究中有待解决的问题及研究方向。
摘要:电网薄弱环节辨识对保证电力系统的安全性有重要的意义。为了分析辨识电网薄弱环节,提出一种随机矩阵理论与熵理论相结合的辨识方法。首先介绍随机矩阵理论基本原理和薄弱环节特征。然后利用电压数据和相角数据构建矩阵,结合随机矩阵理论分析矩阵的统计特性,并将统计特性与电网物理特性对比分析。再结合熵理论建立薄弱节点辨识模型,利用变异系数量化分析数据波动特征,构建薄弱支路辨识模型。最后,利用IEEE39节点系统模型验证方法的正确性。
摘要:现有连锁故障演化模型忽略了连锁故障中的动态过程,未能充分考虑连锁故障中不同物理现象和对策的时间特性。在此背景下,提出一种基于多时间尺度的连锁故障演化模型。该模型根据连锁故障过程中不同物理现象和对策的时间特性,将连锁故障划分为3种时间尺度过程。同时根据不同时间尺度过程的时间范围和特点,建立相应的仿真模型,并采用3层计算结构来处理3种时间尺度过程的关系,建立连锁故障演化模型。其次,基于风险理论,对得到的连锁故障演化路径及其故障环节进行风险评估。最后以IEEE39节点系统为例进行仿真计算,分析了连锁故障演化特点和风险变化,以及连锁故障中控制措施对连锁故障风险的影响。
摘要:燃气机组是我国电网重要调峰电源,如何充分发挥其调峰性能对缓解电网调峰压力尤为关键。该文考虑燃气机组日启停运行现状,提出混合启发搜索策略和切负荷策略的燃气机组调峰运行方法。该方法将计划电量作为单机控制目标,考虑出力上下限确定机组开机时长范围,同时以负荷高低为启发信息,搜索确定可行的连续开机时段集合;考虑可调出力下限,采用改进切负荷策略优化确定每种开机方案的高峰出力过程,并以余荷均方差最小为准则选择最优的开机运行方案和机组发电计划。通过浙江电网日前发电计划数据应用分析表明,该文所提方法改进了以往燃气机组高峰时段固定出力的运行方式,提高了对负荷调节的灵活性,较实际发电计划具有更好的调峰效果。
摘要:该文研究揭示了配电网安全边界的形成机理。首先,定义了元件间的拓扑距离,根据N-X后两馈线是否产生电气连接以及故障后负荷转带路径的不同,将馈线联络关系归纳为3大类:N-1联系、N-2联系和无联系,并细分为7种。其次,在观测馈线来自同一主变和不同主变的两种情况下,分析了斜线边界、直线边界的产生原因,得出边界数量计算公式。最后,总结得到7种网络结构与完整安全边界二维视图的对应表,能无需仿真绘制安全域图像或解析列写边界方程,直接按网络结构查表确定安全边界的基本图像。总结发现了安全边界的形成机理和规律:当且仅当馈线联络为N-1联系时才会出现斜线边界;而直线边界总是存在。边界数由常量和变量两部分构成,斜线数常量随拓扑距离增加而减少,直线数常量则相反。
摘要:为了解决配电网单相接地故障定位难题,针对不接地电网提出一种基于故障方向测度的配电网故障区段定位方法。以负荷电流为参考量,构造基波零序电流故障方向测度,应用相空间重构方法提取暂态相电流故障方向测度,用来指示单个测量点的故障方向并定量评价故障特征的明显程度。建立基于故障方向测度的多指标决策优化模型,并引进可信度理论将多指标决策问题转化为单目标优化问题,实现了基于多测量点的故障定位。仿真算例和模拟实验验证了方法的正确性,并且在故障方向测度信息不可靠的情况下该方法仍能准确定位,具有较好的容错性能。
摘要:大规模分布式能源资源接入配电网不可避免地增加了电力系统运行的复杂程度,基于分散式管理的虚拟电厂运行模式能有效整合不同类型的分布式能源资源。虚拟电厂中的不确定性因素诸如随机发电机组出力和市场购售电策略往往会给虚拟电厂的运营决策带来风险,该文从可调度机组、随机发电机组、储能设备和柔性负荷的综合建模角度,基于两阶段随机规划建立计及条件风险价值的虚拟电厂能量管理模型,在将风险水平限制在可接受的前提下(或条件下)追求虚拟电厂收益最大。通过某虚拟电厂示例模拟仿真,探讨了不同风险偏好程度对虚拟电厂参与电力市场购售电和能量管理过程的影响,为虚拟电厂运行人员提供参考。
摘要:传统方法多聚焦于充电站的投资成本和收益,忽略了充电用户选择决策对投资主体规划决策的影响,该文提出一种考虑充电站投资收益和充电用户效用耦合决策的电动汽车充电站双层优化模型。根据城市电动汽车种类及其出行特性,计算规划区域内电动汽车充电功率需求,并以充电站投资收益为上层目标函数,以充电用户满意度为下层目标函数。引入用户选择决策变量耦合关联上下层模型,使用KKT条件实现双单层规划模型解耦。综合粒子群算法的快速搜索能力和变邻域搜索算法的全局搜索优势,采用混合变邻域粒子群算法对解耦模型进行求解。最后,算例仿真结果验证了模型和算法的有效性和可行性.
摘要:利用软件提供的用户自定义标量(user defined scalar,LrDS),并使用户自定义函数(user defined function,UDF)接口和用户自定义变量(user defined memory,UDM),将碳烟生成模型、碳烟辐射模型和挥发分析出模型嵌入商业计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)平台FLUENT中,并通过案例研究验证了开发程序在计算中尤其是大规模并行计算中的正确调用问题。结果表明,该文开发程序可应用于煤粉火焰中碳烟分布预测及其辐射传热影响分析,适用于二维或三维模型,满足常见CFD计算需求。模型预测结果及其与实验数据对比结果表明程序能较好地预测煤粉火焰中碳烟的分布,且碳烟辐射明显降低了火焰温度。该文开发的碳烟程序拓展了FLUENT性能,并使其能更好地预测煤粉火焰中的温度分布、传热量及污染物排放。
摘要:在常规燃煤电站机组中,一次风加热流程和尾部烟道低温烟气换热流程存在数量可观的可用能损失和较大的优化利用空间,为减小系统换热过程的不可逆损失,该文提出基于一次风加热流程优化的高效集成系统,预干燥进入制粉系统的较高水分原煤,降低一次风的吸热量,在此基础上利用两级蒸汽加热器分级加热一次风,同时优化低温烟气换热流程,回收低温烟气余热,可大幅提高机组出功。该文以国内某典型1000MW超超临界燃煤机组为案例,针对一次风加热流程优化的高效集成系统的换热过程以及能量分配进行了热力计算,并对系统做了技术经济性分析。研究结果表明,原煤水分由18.1%干燥至8%的情况下,一次风流程炯损失大幅下降,锅炉有效利用热量显著提高,机组功率增加27.6MW,发电煤耗率降低6.7g/(kW·h),烟气的酸露点温度和空气预热器的换热面积均有一定程度下降,机组运行经济性与安全性均得到一定的提升,年增加净收益可达1129.4万元。
摘要:在设计给煤量为350t/d的循环流化床煤气化工业装置上,分别以高钙神华煤及其与百矿煤的混煤为原料进行了168h气化试验,考察了装置的运行特性和气化特性,并结合SiO2-Al2O3-CaO三元相图对神华煤及混煤的结渣倾向进行了分析。结果表明,神华煤及混煤在循环流化床煤气化工业装置上运行稳定、未出现结渣失流现象。在相同的气化风量条件下,神华煤气化时冷煤气效率为69.64%,碳转化率为85.01%,煤气热值为5.59MJ/Nm3,各项指标均高于混煤气化。向神华煤中掺入百矿煤,煤灰组成点由钙长石区域向莫来石区域移动,煤灰熔融特征温度显著提高。混煤气化条件下,钙长石的生成量明显减少,有益于工业气化炉的长期稳定运行。
摘要:为探究煤焦颗粒反应行为特性,对高温O2/N2气氛中运动的单颗粒煤焦进行数值模拟研究。采用规则球形、不规则球形和多孔球形3种单颗粒煤焦结构模型耦合单颗粒煤焦反应模型,研究环境温度和O2浓度对温度分布、组分分布和反应速率的影响。模拟结果与实验研究结果基本吻合,表明模型能有效描述单颗粒煤焦反应特性。结果表明,当环境温度升高,火焰层高温区域扩张但不发生迁移,碳消耗速率增大,颗粒内部CO2摩尔分率降低,CO摩尔分率升高;当O2浓度升高,火焰层高温区域扩张并向颗粒下方迁移,碳消耗速率近似线性增大,颗粒内部CO2、CO摩尔分率均升高。