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中国电机工程学报 2018年第04期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于多运行方式的广域阻尼控制器协调设计方法研究965-973

摘要：广域阻尼控制是抑制大电网低频振荡的重要手段,针对现有关于广域阻尼控制的研究大多基于简单系统,且大多基于单一运行方式设计控制器参数,在大电网及多运行方式下存在应用困难的不足,提出适用于大电网的广域阻尼控制器设计方法。首先,提出基于频域子空间辨识理论的广域阻尼控制器参数频域设计方法,该方法不需要实际系统建模,基于实测方法完成阻尼控制器参数设计,且方法实施过程简单有效,便于工程应用;然后提出基于遗传算法的广域阻尼控制器多运行方式协调设计方法,利用遗传算法多目标函数协调优化功能保证了控制器在多运行方式下的鲁棒性,同时算法实施过程不依赖于系统的详细模型,因此适用于实际大电网应用;最后,在上述研究基础上提出广域阻尼控制设计流程,为广域阻尼控制技术在实际电网中的应用提供解决方案。通过实际电网的实例验证方法的有效性及在实际电网中应用的可行性。实例分析表明,使用该文方法设计的广域阻尼控制器,系统阻尼特性大幅提升,该方法还具有适应多运行方式的特点,适用于大型互联电网的实际工程应用。

适用于高风电渗透率电力系统的火电机组一次调频策略974-984

摘要：大规模随机波动的风电功率接入电力系统将引起系统频率偏差增大,从而对电力系统的频率响应能力提出了更高要求。该文基于实测数据研究了风电功率的频率特性,分析了不同频段内的风电功率波动对电力系统调频的影响。在一次调频时间尺度下,分析了调差系数取值对一次调频控制系统稳定性的影响,并基于分频原理提出火电机组动态一次调频控制策略。该策略通过在不同频段内设置不同的火电机组调差系数,提高了火电机组的一次调频能力。将该策略应用于两区域电力系统,结合实测风电场功率波动数据进行了算例仿真,仿真结果表明利用该策略能有效减少风电功率波动对系统频率稳定的影响。

基于集中供热系统储热特性的热电联产机组多时间尺度灵活性协调调度985-998

摘要：我国北方地区高渗透率风电场和高比例热电联产（combined heat and power,CHP）机组的电源结构给电力系统调度和运行控制带来了巨大挑战。通过CHP机组与集中供热系统协调配合,释放CHP机组灵活性潜力是解决这一问题的有效手段。但是,CHP机组灵活性有限且难以度量,如何利用CHP机组的灵活性来协调满足电力系统调度和运行控制的不同需求,是高效、安全发挥CHP机组灵活性的前提。基于此,该文从电力系统调度和控制时间尺度角度定义了CHP机组多时间尺度灵活性,提出了满足CHP机组多时间尺度灵活性释放的CHP机组与热网系统协调模型。建立了电热系统联合调度框架：集中供热系统给出满足最大化CHP机组电出力灵活性的CHP机组允许热出力区间,电力系统以允许热出力区间为电热系统运行边界,实现CHP机组多时间尺度灵活性的最优分配。采用电/热联合系统算例,研究了高渗透率风电条件下CHP机组多时间尺度灵活性对风电消纳以及系统备用需求的影响,算例结果验证了该文所提方法的有效性和优越性。

中国电机工程学报杂志智能电网

含双馈风力发电场的多机系统暂态功角稳定性分析方法999-1005

摘要：随着风电装机容量不断增大,风电场的接入对电力系统的暂态稳定造成的影响不容忽视。该文提出一种双馈风力发电机（double-fed induction generator,DFIG）组成的风电场接入的多机系统暂态功角稳定性分析方法。在理论分析风电场有功无功输出对系统暂态稳定性影响方式的基础上,将风电场对外功率特性表示为接地导纳,通过对系统节点导纳矩阵的收缩处理,将接地导纳所包含的有功无功信息糅入同步机群节点导纳矩阵中,风电场对系统功角的影响转化为对同步机之间电气联系的影响,表现为对同步机内电势节点的自导纳和互导纳的影响。利用节点注入功率方程推导各同步机电磁功率的改变量,分析风电场对同步机之间互同步性和系统暂态功角稳定性的影响,解决风电场对系统暂态稳定性影响分析难以量化的问题。针对含有DFIG的3机9节点算例,分析DFIG接入情况下同步机的自导纳和互导纳的变化,并仿真比较发生短路故障时,DFIG采用两种不同低电压穿越方案下系统的暂态稳定性,验证分析方法的正确性。

多异质能源接入下的无功电压局部/全局融合优化1006-1015

摘要：各类异质能源接入主动配电网,使系统更复杂,控制变量更多,给无功电压控制带来很大挑战。多种异质能源接入条件下,节点类型多样,针对传统灵敏度法只能处理PQ节点的不足,推导PV节点的网损灵敏度和电压灵敏度理论公式,并引入正反两方向灵敏度计算,提出基于灵敏度的多能源类型配电网无功电压控制策略,并与传统灵敏度进行比较取得了良好效果。针对灵敏度法精度低、易振荡的问题,兼顾灵敏度经验梯度的局部快速搜索能力和智能优化算法的全局搜索能力,提出灵敏度与智能优化算法相结合的无功电压局部/全局融合优化方法,并对IEEE 30节点系统进行仿真,验证所提的新型灵敏度策略和融合优化方法对同时含PV和PQ节点的多能源配电网无功电压优化的有效性和优越性。

快速响应负荷需求的大规模水电站群超短期调度模型1016-1025

摘要：针对日前负荷和来水预测存在偏差导致日前短期发电计划应用于实时调度时,期末水位很难达到预控目标以及弃水、窝电等问题,提出快速响应负荷需求的跨流域水电站群超短期调度模型及求解方法。该模型以调度期末水位与理想水位相对偏差最大值最小为目标,利用更新、更准确的实时水情和负荷边界信息对日前制定的短期发电计划进行校验和滚动修正,较好地解决短期调度计划难以应用于实时调度的难题。以云南澜沧江、金沙江、大盈江和李仙江干流梯级水电站群为研究对象,结果表明提出的超短期模型在保证电网负荷末来数小时内电力平衡的同时,使24时水位向预控目标逼近,为次日的发电计划制定提供有力保障,也为水电超短期调度决策提供科学依据,提高云南电网水电精细化调度水平。

能源区块链的关键技术及信息安全问题研究1026-1034

摘要：区块链作为一种全新的去中心化的基础架构和分布式计算范式,对突破能源互联网各参与主体间缺乏信任的根本瓶颈,实现能源互联网的平稳落地具有重要意义。首先分析了能源互联网对区块链的技术需求和引入区块链的适用性,并提出能源区块链的概念;在此基础上从共识机制、加密算法和智能合约3个方面对能源区块链发展的关键技术进行分析;接着从私钥丢失、隐私泄露和协议攻击3个角度重点分析了区块链应用于能源互联网所面临的安全挑战和应对策略,并探讨了能源区块链安全防护体系的构建;最后,给出了能源区块链发展的相关建议。

中国电机工程学报杂志智能配用电

配电网电压不确定水平区间分析模型1035-1044

摘要：为定量评估配电网运行状态不确定性条件下强不确定因素对各节点电压的不确定性影响边界,该文从线性建模的角度出发,提出一种用于电压不确定水平分析的区间线性模型。首先,利用虚拟期望运行点与仿射潮流估计不确定因素作用下的节点电压响应区间,进而构造出回归分析样本用于区间线性模型的参数辨识。然后,针对区间回归分析保守性的不同要求,分别建立了基于二次规划与基于随机规划的两种参数求解模型。最后,采用IEEE 33节点与实际113节点配电系统验证了所提区间线性模型及求解方法的有效性,且验证结果表明所提模型能准确评估出运行状态多不确定性条件下不确定因素对节点电压的影响边界。

考虑可转移负荷效率的风/光/柴/蓄孤岛微网日运行能量控制优化策略1045-1053

摘要：大型负荷尤其是可转移负荷的效率–功率特性常常被忽视,因此考虑风/光/柴/蓄微网系统的运行调度是不经济的。该文提出一种考虑可转移负荷效率的风/光/柴/蓄微网能量控制优化策略。首先以典型的可转移负荷——反渗透型制淡设备为例,建立包含设备工作全程的淡水输入–产出模型,实时计算其功率–效率特性曲线。在考虑制淡设备功率特性、蓄电池寿命（使用成本）、柴油机工作效率等因素的基础上,以燃料及蓄电池使用成本最少为目标,提出一种风/光/柴/蓄微网系统的日运行能量控制优化策略。通过与两种典型微网能量控制方案进行比较,仿真结果验证在包含可转移负荷的微网场景中,针对各种可能的储能设备和燃料的使用成本组合,在淡水需求量一定时,所提策略均具有较好的成本优势,为包含可转移负荷的微网经济运行策略制定提供了全新的视角。

基于数据挖掘的电动汽车充电设施配置与两阶段充电优化调度1054-1064

摘要：电动汽车充电负荷的大量增长将对电力系统安全运行带来严重影响。该文基于配变运行数据进行了充电区域的充电设施配置并设计了电动汽车三相调控充电方法。首先通过数据挖掘,获取配电变压器历史功率冗余度与相偏差度,根据冗余度与相偏差度进行了充电区域充电设施配置。接下来建立了电动汽车充电三相优化调控的两阶段优化模型,优化第一阶段根据实时潮流对电动汽车接入位置进行优化选择。优化第二阶段,基于负荷走势特征值,结合系统三相运行状态,对电动汽车进行充电功率控制。算例结果表明,该文所提充电设施规划方法,能够在系统安全水平内降低配电变压器功率冗余度。三相调控模型可以在满足电动汽车用户充电需求的前提下改善系统三相运行状态。

计及相关性的含下垂控制型及间歇性电源的孤岛微电网电压稳定概率评估1065-1074

摘要：针对含下垂控制型和间歇性分布式电源（distributed generation,DG）的孤岛微电网（islanded microgrid,IMG）,提出一种基于无迹变换技术的计及随机变量相关性的静态电压稳定概率评估模型和方法。首先,计及下垂控制DG和负荷的电压频率静特性建立了IMG的稳态模型,并以负荷裕度为指标,运用非线性规划法建立其静态电压稳定性分析的模型;然后,根据无迹变换的原理将概率分析问题转化为确定性优化问题,并采用IPOPT内点法优化工具求解。在概率评估模型中考虑了间歇性微电源输出功率的随机性和相关性以及负荷的不确定性和相关性。采用中国西北某风电场采集的风速数据及IEEE33节点系统构造IMG算例系统,并以基于Nataf变换的蒙特卡罗法的结果为基准,验证该文模型和方法的有效性,分析了其相关性对负荷裕度的期望和标准差的影响,并通过算例数据验证了算法对随机变量的不同概率分布类型、参数及相关性的适应性。

基于改进布谷鸟算法的电动汽车换电站有序充电策略研究1075-1083

摘要：换电模式以其换电速度快和充电管理方便等特点,目前已发展成为电动汽车的一种较重要能源供给模式,在该模式下制定合理的充换电决策具有重要意义。该文研究了换电站换电池有序充电控制策略问题,深入分析了换电站运行特性,并在此基础上建立了换电站换电池有序充电模型。与传统有序充电模型中以功率为控制量不同,该文提出的模型以每时段各状态的电池充电投入数量为控制变量,综合考虑换电站所属变电站容量要求,换电站满意度要求等约束,最小化负荷曲线的离差平方和。其次,该文提出一种改进的布谷鸟算法用以解决整数规划问题,并应用该算法实现了有序充电模型的快速求解。最后,算例仿真结果表明了模型的正确性和算法的有效性。

考虑无功功率协调的微网二级电压控制1084-1092

摘要：该文对微网电压控制问题进行了研究,提出了协调无功功率分配的二级电压控制策略。所提的控制策略可实现无功功率分配及电压补偿。文中分别以直接电压控制、间接无功功率控制、无功–电压混合控制为目标,建立微网二级调压模型。研究表明：直接电压控制可实现电压的精确控制但无法保证无功功率的合理分配;间接无功功率控制可实现分布式电源（distributed generation,DG）间无功功率的最合理分配,但电压控制精确略低;无功–电压混合控制在保证合理分配无功功率的前提下能获得较好的电压控制效果,且优化电压权系数可进一步提高电压控制精度,而无功功率分配系数的自由设置可增加微网运行的灵活性与自由度。

中国电机工程学报杂志发电

基于BP-SVM模糊信息粒化掺烧煤泥循环流化床经济性建模1093-1100

摘要：目前循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）技术是工业综合利用低价煤泥的最佳处理方式,同时煤泥掺烧技术也是提高CFB机组经济性的重要手段。以某300MW CFB机组DCS稳态数据为样本,利用BP（back propagation）网络算法选择模型输入变量;供电煤耗经模糊信息粒化（fuzzy information granulation,FIG）提取有效信息后作为模型输出训练样本;利用支持向量机（support vector machine,SVM）建立实际运行工况参数与供电煤耗之间的BP-SVM模糊信息粒化模型。研究建立了实际运行数据驱动下的机组经济性预测模型,是优化掺烧煤泥CFB机组经济性的模型基础。

再循环烟气对660MW二次再热锅炉蒸汽参数的影响1101-1110

摘要：为解决二次再热机组调温方式和受热面吸热特性耦合难度大的技术难题,以某660MW机组二次再热π型锅炉为研究对象,采用电站工程系统仿真软件EBSILON和计算流体动力学软件FLUENT耦合的数值计算及现场试验方法,研究了不同负荷下,再循环烟气量对屏底烟温、主蒸汽温度、再热蒸汽温度的影响。结果表明：再循环烟气对屏底烟气温度影响不大,对主蒸汽温度影响不明显,但对再热蒸汽温度影响显著;随着锅炉负荷的提高,再循环烟气对蒸汽温度影响程度增加;再热蒸汽温度随着再循环烟气量的增加呈现明显上升;受热面汽温偏差不随烟气再循环量的变化而变化。确定了3种工况660、550、330MW的最佳烟气再循环率：15%、18%、30%,为二次再热锅炉的高效、清洁、稳定运行提供理论指导。

天然气燃料预混水蒸气的燃气轮机低氮燃烧研究1111-1118

摘要：针对燃气轮机NO_x排放限额日趋严格、天然气气源多样性引起燃烧特性波动等问题,该文基于重型燃气轮机燃烧室进口天然气预混水蒸气对其燃烧特性及NO_x排放特性进行研究。以某在役F型燃气轮机为对象,采用k-ε湍流模型、有限速率/涡团耗散燃烧等模型,通过CFD数值模拟并经现场燃烧调整试验数据验证,结果表明：在额定工况下,值班喷嘴附近温度较高,最高可达约1900K;而主燃烧喷嘴附近温度则较低,最高达约1200K。主燃烧喷嘴进口速度最高可达约40m/s,在出口段燃气速度达到约140m/s。NO浓度（标准状态,15%含氧量）在值班燃烧喷嘴附近可达约335mg/m~3,而主燃烧喷嘴附近明显较低。在天然气预混入水蒸气后,当水蒸气预混比从R_f=0增大至Rf=0.5时,出口燃气平均流速从125.3m/s下降为121.5m/s,燃气平均温度从1606K降到1594K。燃烧室出口NO的平均浓度从R_f=0的24.94mg/m~3逐渐下降到R_f=0.5的11.79mg/m~3。同时也会带来燃气速度受影响、火焰长度变长等不利的结果。

过冷沸腾下纳米流体颗粒污垢特性的实验研究1119-1125

摘要：为了探讨过冷沸腾流动条件下纳米流体的结垢特性,文中以γ-Al_2O_3水基纳米流体为研究对象,通过改变热流密度、入口温度及质量流量实验研究了γ-Al_2O_3纳米流体在不锈钢换热表面的结垢特性。结果表明,过冷沸腾时γ-Al_2O_3纳米流体颗粒污垢和纳米悬浮液颗粒污垢均没有明显的诱导期,γ-Al_2O_3纳米流体的污垢热阻渐近值及结垢速率均明显小于纳米颗粒悬浮液。热流密度及入口温度对γ-Al_2O_3纳米流体的污垢特性影响显著,并且具有相似的作用结果,随着热流密度和入口温度的升高,纳米流体的结垢速率明显加快,污垢热阻渐近值也随之明显增大。随着质量流量的增加,γ-Al_2O_3纳米流体的污垢热阻值减小,结垢速率变小。

基于联合泊松分布的光脉动法煤粉粒度分布算法研究1126-1131

摘要：锅炉的煤粉粒度（细度）在线监测对于节能减排、燃烧优化等起着重要作用。光脉动法可以在线测量煤粉的平均粒度,但无法得到粒度分布（细度）。为解决这一问题,该文运用数学建模的方法,建立了光脉动透射光信号和符合联合泊松分布的颗粒系间的关系,提出了根据光脉动方差得到粒度分布的算法。进一步,通过正反演算证明了该模型的正确性,得到的粒度和实际情况较为符合。最后比较验证性试验得到的反演结果和用显微镜测量的结果,两者基本一致。