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中国电机工程学报 2019年第04期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

基于响应的电力系统安全稳定综合防御技术943-953

摘要：针对电力系统安全稳定措施存在的失效风险,提出将基于响应的电力系统安全稳定控制技术融入电力系统安全稳定'三道防线',作为应对小概率意外事故的关键技术,重点研究了响应控制技术定位与配合原则、各类稳定问题的判别和控制技术。为解决响应切机控制存在的潜在问题,提出切机与解列控制协调配合方法,将解列控制用于防止系统失稳破坏。最后利用仿真算例在各种故障场景下验证该防御体系的全面性、可靠性、有效性。

交互能源:实现电力能源系统平衡的有效机制953-966

摘要：风电、光伏等间歇性可再生能源的大规模引入,以及电动汽车、热泵等新型可控负荷的不断应用,将给电力系统的安全运行带来很大的挑战。在传输网层面,系统的功率平衡需要考虑新的调频资源和控制方法,而在配电网层面,分布式能源(包括可再生能源和新型负荷)的大量接入会引起网络的拥塞、电压和其他电能质量问题。为了提高分布式能源的接入比例,优化分布式能源就地利用率,保证电网的安全运行,系统需要控制和协调大规模分布式能源的有功或者无功出力。从控制策略上说,单纯的以电网安全运行为目标进行的集中式控制,因忽视社会整体效益而很难奏效。为此,将介绍一种兼具市场特性和控制功能的机制:交互能源。对交互能源机制的基本概念和特征进行阐述,并对基于交互能源机制的示范项目及系统应用的发展概况进行总结。最后,提出了交互能源机制的若干关键支撑技术。

面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究966-979

摘要：电能是所有一次能源可以转化的二次能源,电网是各种能源转换、互联、传输、交互的最佳实现模式。随着大规模可再生能源发电的接入,传统电网的运行模式已不能适应电源侧和负荷侧双向随机变动的运行需求。研究面向能源互联网的电力系统运行新模式是构建新一代电力系统的迫切需求。该文对能源互联网及其他能源系统进行了对比,研究了传统电力系统的运行机制,分析了传统电力系统各发展阶段的运行模式及特点,对新型电力系统的运行模式进行深入探讨,提出基于电力市场主导的发电、输电、用电实时平衡的电力系统动态模型;进而提出了通过构建电力三次系统,即由电力信息二元网络,实现对电网的广域测量、动态感知和协调控制,为能源互联网的市场化运作、智能化调控、经济化运行提供平台支撑;最后展望了基于数据驱动技术和混成控制技术的新一代电力系统控制策略。

交直流混合配电网区间潮流等效算法979-992

摘要：为定量分析间歇式分布式电源、随机性负荷等不确定因素对交直流配电网电压不确定水平的影响,该文提出一种交直流混合配电网区间潮流等效算法。首先,分别针对交流配电网与直流配电网在拓扑与运行方面的特殊性,给出了交、直流配电网区间潮流确定性等效的充分条件及其数学证明。然后,针对交直流混合配电网,进一步将交、直流区间潮流转化为非线性规划问题,并结合确定性等效与交替迭代法,设计了适用于交直流混合配电网等效区间潮流的算法流程。最后,基于IEEE 33节点系统扩展的交直流混合配电网,检验了区间潮流确定性等效及其充分条件的正确性与准确性,并通过换流站多种控制模式下的蒙特卡罗随机潮流验证了交直流混合配电网区间潮流等效算法的准确性与优越性。

基于数据驱动的电能质量分区治理策略992-1001

摘要：针对现代电网分布式电源及非线性负荷的高渗透性、分散性和动态时变性,传统治理方式难以有效控制全网电能质量的问题,该文从数据关联分析和污染全网治理的角度出发,提出一种基于数据驱动的电能质量分区治理策略。通过提取网络各节点电能质量时间序列中的重要特征点,配合互插值寻优法构建等时维序列数组。采用灰色关联理论分析序列数组内节点数据的相关性,依据节点间电能质量关联度将网络划分为多个控制区域,同时确定出各分区的主导节点,进而通过分区调控实现电能质量污染的全局治理。IEEE14节点仿真算例验证该文方法用于划分电能质量治理区域的准确性及分区改善全网供电质量的合理性。

计及间隙长度的弧光接地故障建模及单端测距1001-1009

摘要：输电线路接地故障常伴随电弧放电,电弧电阻的非线性易导致传统故障测距方法精度降低,构建更为精确的电弧模型将有利于提高故障测距精度。现有的基于能量平衡理论的Cassie、Mayr等微分形式的电弧模型,电弧电压须由前一时刻多参数迭代计算求得,难以直接应用到故障测距算法当中;较为先进的电弧对数模型,将电弧看作长度恒定的短间隙电弧,忽略决定故障点电压波形特征的电弧间隙长度对测距结果所带来的影响。针对上述问题,该文详细分析电弧放电物理本质,基于汤逊原理构建间隙长度可控的汤逊电弧模型。该模型直接描述电弧的V-I特性,和单端阻抗测距算法契合度较高。仿真分析不同故障工况对测距精度的影响,结合现场实测数据验证该方法的有效性。

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

可再生能源消纳影响因素的贡献度分析方法1009-1018

摘要：近年来,我国可再生能源发展迅速,风电、光伏发电装机容量已稳居全球第一,但与此同时也出现了较为严重的弃风、弃光现象,分析影响可再生能源消纳的因素及其影响程度具有重要意义。该文首先提出可再生能源消纳影响因素贡献度的概念,分析各个因素之间的相互作用;随后基于时序运行模拟计算出不同约束条件下的可再生能源弃电量,建立可再生能源消纳影响因素贡献度的评估方法;最后采用文中所提出的评估方法对IEEE RTS-79系统以及2020年甘肃–青海电网可再生能源的消纳情况进行分析。所提出的评估方法在电力系统的运行与规划、电力市场等领域有着广泛的应用前景。

考虑核电调峰的风电-核电协调优化调度1018-1029

摘要：针对沿海地区含陆上风电、海上风电和核电电力系统,研究了考虑核电调峰的风核协调调度问题。基于风电出力特性和核电调峰特性,分析风电和核电调峰的匹配性;以经济调度为原则,计及核电机组运行约束、弃风成本和核电调峰成本,建立风核协调调度模型,并提出细分核电调峰深度的方法来线性化核电调峰约束。算例分析验证了所提模型和方法的有效性,结果表明:风电出力与核电调峰特性相匹配,且风核协调调度可兼顾调峰灵活性和调峰成本,提高了含风电和核电系统的调度经济性,并使弃风减少;核电机组采用日负荷跟踪模式参与日调峰,并采用细分核电调峰深度方法精确优化核电出力,可有效降低系统总运行成本。

基于L2范数组合云的风电场短期风速–功率拟合方法1029-1040

摘要：为解决大型风电场运行分散性引起的风速–功率拟合误差较大的问题,提出一种基于L2范数组合云的风电场短期风速–功率拟合方法。首先,针对不同风速下风电场功率概率密度曲线峰值特性不同问题,以其概率密度曲线峰值点为边界点,建立组合云拟合模型;其次,为了避免样本峰值扰动引起的组合云模型拟合误差升高,基于L2范数理论对风电场特定风速下的功率离散点进行多项式拟合,以该多项式的峰值点作为边界,对上述组合云拟合模型进行修正;最后,采用贝叶斯法对上述组合云拟合模型参数进行计算。经仿真验证:对具有不确定性的不规则单峰或多峰风速–功率概率分布,所提组合云拟合方法均能获得较高的拟合精度,拟合误差较小。

中国电机工程学报杂志输变电技术

LCC-MMC型混合直流输电系统小干扰稳定性研究1040-1052

摘要：该文建立LCC-MMC型混合直流输电系统的小干扰动态模型,其中整流侧为电网换相换流器(linecommutatedconverter,LCC),逆变侧为模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC),通过对比小干扰动态模型计算结果与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果,验证所建立模型的准确性。采用特征根分析法,研究了控制系统参数、MMC换流站子模块电容和桥臂电感对混合直流输电系统小干扰稳定性的影响。结果表明,控制系统参数对混合直流输电系统的小干扰稳定性有较大影响;MMC换流站子模块电容和桥臂电感的增加会降低混合直流输电系统的稳定性,甚至引起系统小干扰不稳定。

柔性直流输电混合仿真平台参数优化方法1052-1060

摘要：该文提出基于非线性规划的柔性直流输电混合仿真平台参数设计方法,以在保证系统性能的前提下提高其经济性。在分析MMC数学模型的基础上,基于相似理论推导出用于混合仿真平台参数设计的MMC换流阀相似判据,给出模拟换流变设计原则。以混合仿真系统成本最小作为目标函数,基于相似判据建立约束方程组,利用非线性规划方法对混合仿真平台参数进行优化求解。针对某MMC-HVDC系统工程进行混合仿真平台参数优化设计,搭建实际MMC-HVDC系统和基于该文设计参数的混合仿真平台的仿真模型,进行稳态运行和故障下2个系统性能的比较,验证所提参数设计方法的正确性和有效性。

异步联网受端交流系统恢复中支持LCC-HVDC启动的局部网络快速重构1060-1070

摘要：异步联网下高压直流的参与将给电力系统恢复带来新的挑战。为尽快发挥基于电网换相整流器的高压直流输电系统(linecommutatedconverterbasedhighvoltagedirectcurrent,,LCC-HVDC)对系统恢复的促进作用,该文提出一种支持LCC-HVDC启动的受端交流系统局部网络快速重构方法。该方法在保证恢复耗时最短的前提下,可使重构网络的系统强度快速达到LCC-HVDC的启动要求。首先,依据支路追加法定量分析出系统恢复中主要影响系统强度的因素为机组并网和线路投运。以机组和线路为决策变量提出支持LCC-HVDC启动的局部网络快速重构的组合优化模型。然后,采用改进的多目标差分进化算法求解模型,并获得最优的局部快速重构网络。在算法中,提出网络约简和网络加环两项修正操作,以加快网络恢复速度、增大系统强度并提高算法的寻优速度。最后,以IEEE 39节点系统和我国某省级电网为例验证所提方法的正确性和有效性。

中国电机工程学报杂志发电

湿法脱硫喷淋除尘过程的数值模拟1070-1079

摘要：脱硫塔的协同除尘作用可进一步降低燃煤颗粒物的排放。建立了描述塔内气液固三相运动的数学模型与计算方法,对脱硫塔喷淋浆液的协同除尘过程进行数值模拟。结果表明:颗粒的脱除效率随颗粒粒径增加而升高;亚微米级颗粒主要靠热泳捕集,气液温差大的区域是其主要捕集区域;微米级颗粒主要靠惯性捕集,喷淋层附近单液滴捕集效率最高;入口附近液滴浓度高、气液温差大且原烟气的颗粒物浓度高,是各粒径颗粒被捕集的最主要区域。提高气液两相温差、气液相对速度、塔内液气比可优化脱硫塔的协同除尘性能。

超低排放燃煤电厂SO3生成及控制的试验研究1079-1086

摘要：针对3×340MW燃煤电厂超低排放改造机组,进行SO3排放控制的试验研究。探究SO3的生成转化规律及排放特征,并对比湿式电除尘技术和化学团聚强化除尘技术在不同机组负荷下对SO3的脱除效果。实验结果表明:SO3在炉膛内的转化率在0.8%~1.4%之间,在SCR催化装置中,SO3的转化率在0.8%~1.3%。SCR装置前后3台机组SO3浓度分别由10.4~30.7mg/m3、22.3~45.5mg/m3以及24.8~48.1mg/m3变为20.2~56.5mg/m3、42.5~74.8mg/m3以及51.4~82.5mg/m3。静电除尘器(electrostaticprecipitator,ESP)对SO3的脱除效率在19.3%~62.3%之间,化学团聚协同ESP对SO3的脱除效率在63.8%~75.2%之间,SO3脱除效率最高可提升51.4%。湿法脱硫系统(wet fluegasdesulfurization,WFGD)对SO3酸雾的脱除效率在50%左右,湿式静电除尘装置及化学团聚协同WFGD脱除SO3效率在50%~70%。超低排放改造后,3台机组的SO3总脱除效率基本维持在80%~90%,排放浓度在5.7~11.4mg/m3。

干湿两种烟气再循环方式下富氧燃烧循环流化床锅炉烟气辐射特性分析1086-1097

摘要：在考虑谱线压力增宽效应的基础上,建立基于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的辐射性气体宽带k累积分布模型,依据最新的气体辐射特性高分辨率光谱数据库,基于多项式对H2O和CO2不同温度下的谱带特征参数计算式进行拟合;通过对H2O和CO2混合气体中存在重叠的各谱带进行合并处理,建立适用于谱带通用无量纲吸收系数累积分布函数的各合并谱带等效谱带特征参数计算模型,可以直接对高浓度H2O和CO2混合气体重叠谱带的谱带吸收系数进行计算。在此基础上,结合富氧燃烧循环流化床锅炉不同烟气再循环方式下烟气中H2O和CO2动态计算模型,分析干、湿烟气再循环方式下烟气再循环过程、炉膛温度变化和氧气浓度变化对烟气辐射特性的影响。

环境侧风及大气逆温作用下的AP1000核电机组间接空冷系统热力特性的数值研究1097-1105

摘要：开展间接空冷技术在内陆缺水地区核电机组上的应用研究具有前瞻性和必要性。以内陆缺水场址建设AP1000核电机组为例,对环境侧风及大气逆温作用下常规岛间冷塔的热力特性进行深入研究,通过数值模拟,获得不同环境风速和逆温温差下,间冷塔散热量、通风量以及机组背压的变化规律。结果表明,在环境风速4~8m/s区间内,间冷塔的散热量和通风量均随风速增加而降低,机组背压随风速增加而升高。在近地面50~500m的逆温层内,间冷塔的散热量随逆温温差增加而下降,机组背压随逆温温差增加而升高,变化趋势近似成线性关系。大气逆温层温差变化1℃时对间冷塔热力性能的影响小于侧风风速变化1m/s的影响,当逆温温差4℃时,对间冷塔冷却效果的影响相当于侧风风速等于6m/s的影响。研究结果可以为AP1000核电机组间接空冷系统的设计提供参考依据。

正态曲线剔除法提高LIBS快速测量煤炭灰分精确度1105-1113

摘要：测定煤的灰分对于煤的质量评价和加工利用等都有重要意义。将激光诱导击穿光谱技术(laser induced breakdownspectroscopy,LIBS)直接应用于颗粒流检测能省去复杂的压片制样过程,有望满足在线测量的实时要求,然而由于煤粉颗粒流的波动性较大,所以有必要对异常的光谱数据进行筛选和剔除。提出正态曲线剔除异常数据的方法,并评估了该方法提高LIBS测量煤炭灰分精确度的作用。研究结果表明:采用正态曲线剔除法能有效减少光谱强度的波动,提高光谱信号的稳定性和测量的可重复性;经过正态曲线剔除法处理后,灰分预测集的平均相对误差(averagedrelativeerrorofprediction,REP)从6.35%降至6.25%,平均相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)从3.91%降至2.80%,从而使灰分的预测精确度得到提高。

风波耦合作用下垂荡板对漂浮式风力机Spar平台动态响应影响1113-1127

摘要：建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5MW漂浮式风力机整机模型,提出漂浮式风力机Spar平台主体附加垂荡板的结构设计方法,基于叶素动量理论通过Fortran编程实现AQWA的二次开发,基于辐射/绕射理论对比研究了垂荡板及其安装位置对漂浮式风力机Spar平台动态响应特性的影响。结果表明:频域分析中,垂荡板对纵荡RAO影响较小,减小了垂荡RAO,但增大了纵摇RAO。时域分析中,风波耦合作用下垂荡板增大了平台纵荡响应,但安装位置对纵荡响应影响较小;垂荡板位于中部和底部时对平台垂荡响应的抑制效果最明显,位于上部时抑制效果不明显;垂荡板位于中部和底部时对纵摇响应抑制效果最明显,位于上部时增大了平台的纵摇响应;垂荡板位于中部和底部时明显提高其稳定性,位于上部时加剧了机舱纵荡加速度;垂荡板显著降低了系泊张力,但安装位置对系泊张力影响较小。