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中国电机工程学报 2018年第03期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

面向高比例可再生能源的电力市场研究综述663-674

摘要：电力市场为可再生能源的充分消纳和能源互联网的高效运行提供了驱动力和平台。近年来,随着可再生能源参与电力市场比例的提高,各国电力市场均出现了一些问题。该文立足各国电力市场适应可再生能源发展实际,对比了现有可再生能源并网激励政策和交易模式,分析了可再生能源参与电力市场所遇到的特殊问题,总结了各国面向高比例可再生能源电力市场研究的最新成果,提出了进一步研究的问题,特别是中国发展面向高比例可再生能源电力市场面临的关键问题。

区域能源互联网“站-网”布局优化研究675-684

摘要：能源互联网为能源系统的发展提供了新的方向。区域分布式能源系统作为一种能源互联网的局域网,能源站、负荷中心、储能中心以及输送管网之间的布局优化影响着局域网的构建及系统效率。为此,基于图论理论,以区域能源互联网＂站-网＂图为基础,探索＂站-网＂布局的最优化问题。提出了能距概念,并以能距最小为经济目标,建立了区域能源互联网的＂站-网＂P中位布局模型;并且,进一步提出了能够遍历所有可行解的区域能源互联网定址布网算法,最终实现能源站数量、站址选择、储能中心与管线路径的协同最优求解。通过仿真算例验证了所提模型和算法的可行性和有效性,为区域能源互联网实现整体最优架构提供了参考。

开放能源市场中并网式热电联产的利润优化运行策略685-696

摘要：在开放的能源市场中,并网式热电联产系统（combined heat and power system,CHPs）以供能区为单位,在满足所在供能区负荷的同时,可以向相应的热电网络出售多余的热和电。该文针对并网式CHPs提出最大利润控制器和相应优化运行策略。首先,基于包括供能区热电进出口的不同能量流动情况,相应地建立了4种利润模型,并将一天中的并网式热电联产运行曲线划分为若干个优化区间,每个优化区间都有一种相应的利润模型。然后,以优化区间为单位,利用灰色预测模型和最小二乘法得到热、电、天然气的预测售购价格,并基于该价格推导出每个区间的利润公式,继而求出利润模型的离散最优解。接着,考虑调节速率,用动态规划法得到并网式热电联产的实时最优运行策略。最后,将并网式热电联产的运行数据记录到历史数据库中,对系统进行反馈控制。通过以上步骤,能够得到并网式热电联产的优化运行策略,实现利润最大化。通过一个1MW的并网式热电联产对本文所提模型进行了验证。

碳交易机制下多区域综合能源系统的分散调度697-707

摘要：为解决信息不完全情况下综合能源系统的优化运行问题,该文以能源中心为基础,首次建立了计及碳交易成本的多区域综合能源系统分散调度模型。其次,该文用联络线切割法和区域重叠法对综合能源系统进行了区域分解,并基于辅助问题原则算法、分块坐标下降法和近似牛顿法分别进行求解。最后,该文以扩展的两区域6能源中心系统和3区域33能源中心系统为仿真算例,对比分析了上述分散优化算法在综合能源系统分散调度中的计算性能,并对碳交易成本对系统运行的影响作了详细分析。

含电转气的电–气互联系统可靠性评估708-715

摘要：含电转气的电–气互联系统是解决我国弃风限电问题的有效途径,其可靠性评估是系统规划、运行的重要基础。因此,首先计及系统弃风现象,提出基于电转气装置和燃气机组的能流模型、考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型;其次,从系统和设备两个角度出发,建立电–气互联系统电力/气量/热力不足期望、弃风期望和电转气装置容量利用率等可靠性指标;再次,考虑元件故障、电/气/热负荷和风电功率的随机性因素,基于所建立的能流模型、负荷削减优化模型和可靠性指标,提出含电转气的电–气互联系统可靠性评估方法;最后,采用该方法在不同风电渗透率、电转气装置容量下,对IEEE14-NGS10电–气互联系统进行可靠性评估分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。

考虑分布式电源稳定助增效应的电压修正反时限过电流保护方案716-726

摘要：为解决由于分布式电源（distributed generation,DG）助增效应导致传统保护方案难以同时满足选择性和灵敏性要求的难题,从理论上揭示DG接入前后反时限过电流保护动作行为特性随故障点位置移动的变化规律,分析DG接入对反时限过电流保护性能造成的影响,提出一种具有高灵敏性的电压修正反时限过电流（voltage correction based inverse-time overcurrent,VCITO）保护方案,利用故障下电网电压的自然分布与测量电压随故障位置移动的变化规律,构造电压修正因子与电压梯度指数对反时限特性曲线进行修正。VCITO保护方案基于保护本地信息整定动作时间,在确保保护选择性的同时实现速动性最优化。利用PSCAD/EMTDC建立典型35k V含DG电网模型对VCITO保护方案进行验证,仿真结果表明该方案能有效解决传统反时限过电流保护在DG接入场景中存在的选择性失配与速动性弱化问题,且具有较强的灵敏性。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置727-734

摘要：柔性交流输电（flexible AC transmission system,FACTS）设备能有效实现对电力系统参数及网络结构的灵活控制,以降低功率损耗,提高系统稳定性。由于FACTS设备成本较高,因此,建立综合考虑其配置费用和系统运行性能的多目标优化模型具有重要研究意义。该文以系统有功网损最小、设备补偿费用最低、系统电压稳定性最好为目标函数,建立了晶闸管控制串联电容器和静止同步补偿器的多目标优化配置模型。提出了一种改进差分和声搜索算法求解该非线性多目标优化问题,研究结果表明,提出的改进算法比多目标自适应和声搜索算法获得的解集更优,且得到的最优折衷解,在较低的补偿费用下具有更好的电压稳定性和更低的有功损耗。该文提出的多目标优化模型和求解算法能有效指导实际电力系统中FACTS设备的优化配置,具有良好的应用前景。

基于深度置信网络的电力系统暂态稳定评估方法735-743

摘要：为进一步提高电力系统暂态稳定评估（transient stability assessment,TSA）的准确率,将＂深度学习＂方法引入电力系统暂态稳定评估,提出一种基于深度置信网络（deep belief networks,DBN）的TSA方法。构建一组能够反映系统暂态稳定特性的32维原始特征作为DBN模型的输入量,稳定结果作为输出量,利用深层架构对稳定结果与系统特征之间的映射关系进行训练。采用一种先使用无标注样本进行贪心无监督学习,后使用有标注样本进行监督学习的方法训练DBN模型的参数。训练后的模型能充分利用深层架构的特征提取优势,并能够利用大量无标注数据提高模型的泛化能力。新英格兰10机39节点系统上的仿真结果表明所提方法比常用的暂态稳定评估方法准确率更高,且能够在仅少量训练样本和含有无关特征的情况下获得优越的评估性能。

基于动态风电穿透功率极限的黑启动方案制定744-752

摘要：电网大规模互联提高供电的可靠性和运行的经济性,但也带来电网大停电的风险。一方面,自然灾害、设备故障、人为误操作等诱发大停电的因素无法根除;另一方面,新能源的大规模接入又增加系统的不稳定因素,这都使得事先制定黑启动方案成为必要。而具有启动功率小、启动速度快等优点的风电,如果能安全、平稳地参与黑启动,将大大加快系统恢复进程。为此,该文研究考虑风电参与的黑启动方案制定方法。首先提出动态风电穿透功率极限（dynamic wind power penetration limit,DWPPL）的概念表征系统在黑启动某时段接纳风电的能力。然后,建立求解动态风电穿透功率极限的机会约束规划（chance constrained programming,CCP）模型,并给出相应的黑启动方案制定方法。最后,以含风电的IEEE39节点系统为例,利用所提方法制定黑启动方案,并基于PSCAD仿真平台验证该文方法和模型的可行性和价值。

多时间尺度的多虚拟电厂双层协调机制与运行策略753-761

摘要：虚拟电厂通过先进的控制策略,能够将分散的分布式资源进行有效整合,打破地域限制,为提高分布式能源的综合发电效益提供了可能。该文考虑虚拟电厂与多结构的兼容性,建立基于多系统的虚拟电厂控制架构。鉴于虚拟电厂的负荷和电源双重特性,给出其作为售电方和购电方的支付函数,提出多虚拟电厂参与电力市场时的双层协调机制,建立多虚拟电厂双层优化模型。为减小预测不确定性的影响,建立基于机会约束规划的多时间尺度优化模型。通过多个虚拟电厂的双层协调互动机制及多尺度滚动优化,实现收益最大化和区域内电能平衡,以期为能源互联网的有效可靠运行提供参考。

基于移频滤波的频率测量方法762-769

摘要：实际电力系统由于存在频率波动,使得严格同步采样条件难以满足,从而影响了电力系统频率及其他参数的准确测量。为此,该文提出一种基于移频滤波的电力系统频率测量新方法,该方法只需通过对原始采样信号进行简单的移频和滤波运算即可准确求得电力系统的频率。与经典时域测量方法相比,该文算法简单,运算量小,实时性好。与传统傅里叶算法及其改进算法相比,该频率测量方法无需额外求解方程和加窗插值运算,能有效克服传统傅里叶算法存在频谱泄露和栅栏效应的缺陷。该文分别在电网基波频率变动、不同采样率、不同采样点数、不同模数转换器字长以及不同信噪比噪声等条件下对算法进行了仿真测试。仿真结果表明,该算法能够实现对电力系统频率的准确测量且能有效地抑制白噪声的干扰。构建的实际硬件测试平台验证了所提算法的准确性和可靠性。

中国电机工程学报杂志智能配用电技术

孤岛微电网多Agent分布式双层控制方法770-781

摘要：针对微电网的能量管理和控制,提出一种双层结构的孤岛微电网分布式控制模型。底层为微电网,由分布式电源（distributed generator,DG）和负载组成,而上层为通信网络,由Agent组成。通信网络包含两个子网络,第一个子网络由全部Agent组成,第二个子网络只包含可控Agent。根据第一个子网络设计的控制律,用于维持微电网功率平衡,使得储能系统输出逐渐变为零。根据第二个子网络设计的控制律用于调节可控DG的输出,使得可控DG输出与其容量成正比。此外,系统地给出从任意通信网络为Agent导出分布式控制律的方法,并且,从理论上证明,只要Agent按照导出的控制律对DG实施控制,通过迭代就可实现可控DG按相同比例输出。最后,设计4组仿真算例验证控制方法的有效性。仿真结果表明,文中方法即使在环境和负载同时剧烈变化的情况下,仍然能够保证微电网稳定运行,并且保证系统功率按DG容量分配。

基于市场控制的空调负荷参与平抑微网联络线功率波动的方法782-791

摘要：基于市场均衡机制提出了一种用于平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法。首先,推导了空调聚合功率的控制目标,揭示了基准负荷估计在空调控制中的重要性,提出了基于室温状态反馈的空调基准负荷修正方法,提高了控制方法的鲁棒性。然后,利用基于市场控制的思想,提出了一种将控制目标分配至各空调的分布式控制方法。该方法能够满足用户差异化的舒适度要求,并较好地保证用户信息的私密性和设备受控的安全性;对于控制中心,该方法能够简化下行控制,且无需测量不可控负荷的功率,有效降低了实施成本。最后,论文仿真分析了本方法在不同控制系统设置、不同风电功率占比以及发生通信延迟和丢包时的效果。

基于建筑相变材料储能的微网综合能源消纳系统792-804

摘要：为解决微网大容量、长时间尺度储能问题,提出一种新型的微网综合能源消纳系统,该系统利用集成于居民建筑内部的相变材料墙体储冷储热,在功能上取代空调的同时,实现微网富余能源消纳与削峰填谷功能。建立电气–热力联合模型,以购电费用最小化为原则,优化消纳系统的储能控制策略,并分析校验室内温度舒适性、微网–大电网交换功率与储能设备成本/收益等指标,指出利用建筑相变材料储能具有工程上和经济上的可行性。研究结果为长时间尺度下的微网综合能源消纳问题的解决提供参考。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》喜获中国出版政府奖期刊奖804-804

摘要：国家新闻出版广电总局开展的第四届中国出版政府奖评选结果于2018年1月17日揭晓,此届＂中国出版政府奖＂评选出图书奖57种、期刊奖20种、音像电子网络出版物奖19种。《中国电机工程学报》荣获＂中国出版政府奖＂期刊奖。

中国电机工程学报杂志发电

基于传热不可逆的有机朗肯循环热力学分析805-813

摘要：提出和定义有机朗肯循环的循环外传热过程的不可逆性参数——传热不可逆度。基于梯形循环,建立传热不可逆度及与循环性能（净功、热效率和效率）之间的理论模型与数学关系。研究循环性能与不可逆度之间的相互关系与变化规律;相比效率,不可逆度可以直接反映循环性能与传热之间的理论与量化关系。论文分析了不同参数：热源进口温度、蒸发温度、窄点温差与工质雅各布数对不可逆度的影响。存在一工质热源转折温度,当热源温度低于该工质的热源转折温度时,不可逆度具有极小值;反之,不可逆度随蒸发温度单调下降,不具有极值。研究结果表明：不可逆度理论计算与有机朗肯循环数值计算之间的相对偏差小于5%。工质雅各布数是影响不可逆度的重要因素。热源温度对不可逆度的影响明显,窄点温差的影响次之。

超临界CO2分流循环及联合循环的热力学分析814-822

摘要：针对一台设计工况下输出功为1MW的CO_2透平,在不同的超临界CO_2循环模式下进行计算分析,发现带回热循环的性能大大优于简单循环,效率相对于简单循环提高了一倍多。并发现引入分流在一定分流比范围内能够提高系统的循环热效率,而当分流比过小时反而会使系统循环性能恶化。为了更好地利用有机朗肯循环（organic Ranking cycle,ORC）吸收CO_2循环的余热,还对ORC的优化运行模式进行了研究,分析了过热度和热源出口温度的影响。最后,将CO_2循环和ORC进行耦合,分析了不同分流比下联合循环和单一循环的性能差异,发现联合循环能在单一循环的基础上提升效率至少2%,并且当ORC窄点在耦合换热器预热段之间时,联合循环对系统性能有更大的提升。

汽轮机转子动力特性的多因素分析及稳定性预测823-831

摘要：针对汽流激振对汽轮机转子动力特性和稳定性的影响,文中应用动网格建立三维转子涡动模型,通过正交试验完成汽流激振下转子动力特性的多因素分析,得到影响动力系数的显著因素。利用频率涡动比和有效阻尼研究了显著因素对转子稳定性的影响规律。结果表明：涡动转子表面压力波动剧烈,汽流激振力呈非线性变化;涡动速度、自转速度、涡动半径、压比以及交互作用对转子动力特性均有一定的影响,其中涡动半径、涡动速度和压比对转子动力系数有较大的影响,而自转速度的影响较小;当涡动速度在1500~3000r/min之间,转子失稳的可能性增加。若涡动半径增加,控制涡动速度会抑制大幅低周涡动,可避免转子失稳。