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中国电机工程学报 2019年第08期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及示范应用

分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及工程实践2175-2186

摘要：随着分布式可再生能源发电研究的不断深入和国内一系列利好政策的鼓励,我国分布式发电正呈现出区域化和园区化的快速发展态势,大规模、集群化分布式发电并网将是未来的重点发展方向。分布式可再生能源发电集群由于其稳定、高效、灵活、友好的并网特性,将逐渐成为电力生产和可再生能源消纳的新模式。首先介绍分布式发电集群的基本概念和特点,并与被广泛了解的微电网概念进行对比,随后从并网规划、装备研发、运行控制、仿真测试等方面介绍集群并网消纳的关键技术和项目成果,最后介绍分布式发电集群的工程实践成果,并给出结论和前景展望。

基于集群划分的配电网分布式光伏与储能选址定容规划2187-2201

摘要：针对传统分布式电源规划方法难以满足未来含高比例分布式电源的配电网在运行阶段的分区控制需求问题,该文提出分布式电源集群规划的概念和方法。首先,根据系统网架结构和节点负荷特性对配电网进行集群划分,构成配电网-集群-节点多层级网架结构;其次,基于集群划分结果,建立分布式光伏与储能双层协调选址定容规划模型。上层模型以年综合费用最小为目标,决策变量为各集群的分布式光伏总容量、储能容量和功率;下层模型以系统网损最小为目标,决策变量为集群内各节点接入的光伏分容量和储能的并网位置;针对该模型特性,采用嵌入潮流计算的双层迭代混合粒子群算法进行求解。以某示范区10kV实际配电网的光储系统容量和布点优化为例,验证所提模型的可行性和求解方法的有效性。

含不完全量测的分布式光伏发电集群电压协调控制2202-2212

摘要：针对高渗透率分布式光伏接入引起的电压越限问题以及当前配电网量测不足的现状,该文提出一种基于不完全量测数据的集群电压协调控制策略。基于群内关键节点的量测数据和群间通信数据,各集群首先通过网络简化获得含完全量测信息的简化网络,然后通过集群电压协调控制实现群内网络损耗、光伏发电损失和下游集群电压越限量的加权最小目标。所提集群电压协调控制方法能够发挥上游集群对下游集群的无功调压能力,降低个别集群为解决群内过电压而造成的分布式光伏发电损失。该文采用安徽省金寨县的一条实际10kV线路和调整的IEEE123节点案例验证所提方法的有效性和可行性。

分布式光伏/储能系统多运行模式协调控制策略2213-2220

摘要：针对储能电站在现有配置下运行模式单一且不能充分发挥储能作用的问题,该文提出一种混合储能系统在平抑功率波动和峰谷电价套利2种模式下协调运行控制策略。平抑功率波动模式中,利用小波包分解对储能系统内部功率进行一次分配,并结合储能装置的荷电状态信息对一次功率进行修正,实现功率二次分配。峰谷电价套利模式中,依据分时电价和荷电状态信息确定储能系统充放电起止时刻,根据负荷实际大小确定其充放电功率实现用电负荷的经济运行。根据光伏实时波动情况,结合储能装置荷电状态信息,设计了2种运行模式的协调运行策略,实现源/网/荷/储能量的合理管理。在Matlab中搭建仿真模型验证了所提控制策略的准确性和实用性,并将控制策略应用到工程现场。

频域分解和深度学习算法在短期负荷及光伏功率预测中的应用2221-2230

摘要：由于光伏发电和负荷的时变特性,光伏发电功率的消纳存在动态的过程,提升精细化的光伏及负荷预测技术对配电网的实时调度运行至关重要。该文在负荷和光伏发电精确预测的基础上,对光伏消纳能力进行分析。首先提出一种基于频域分解的短期负荷预测方法;其次,应用基于孤立森林和长短期记忆神经网络,预测短期光伏发电功率;然后,分析负荷特性及光伏发电特性;最后,结合消纳指标对安徽省某地级市国庆期间进行消纳能力分析。实验结果表明,所提出的短期负荷及光伏预测方法可达到理想的预测效果,消纳分析结果为该地区配电网火电机组调配提供参考意义。

考虑可再生能源供电的油改电汽车充电站调控能力评估2231-2241

摘要：随着可再生能源的大规模接入和电动汽车充换电设施的推广,电动汽车充电可以作为移动储能发挥调控能力,促进光伏、风电等间歇性可再生能源的消纳,实现城镇能源清洁化改造。在交通运输油改电背景下,以汽车加油站和停车场的运行特性分析为基础,提出加油站与充电站映射关系模型以及充电负荷可调节能力的计算方法,并提出充电站调控策略。通过在线提取停车场和加油站数据,基于排队论和隶属度函数确定EV充电关键参数,构建充电站配置与运行综合优化模型。采用二阶段混合优化算法对区域配电网中油改电充电负荷进行算例分析,验证所提出算法评估和利用充电站调控能力的效果,以及可再生能源与EV充电站的协同增效利用。

多机并网系统的两带阻滤波器高频振荡抑制方法2242-2252

摘要：随着越来越多的逆变器在同一公共耦合点接入弱电网,多机与电网之间的阻抗耦合作用越来越严重,可能引起高频振荡,进一步加剧系统的不稳定。该文从逆变器输出阻抗的角度出发,指出逆变器输出阻抗在振荡频率处应设计得较高,而在其他频率处应设计得较低是实现振荡抑制的基本方法。为了实现所提出的基本方法,需要增加与原逆变器输出阻抗并联和串联的2个虚拟阻抗。为此,提出一种多机并联的两带阻滤波器高频振荡抑制方法,提高系统的整体阻尼。该方法在公共耦合点电压前馈和网侧电感电流反馈中引入带阻滤波器来达到并串联虚拟阻抗的实现形式。最后,实验结果验证所提方法的有效性。

计及需求响应柔性调节的分布鲁棒DG优化配置2253-2264

摘要：弃电现象制约着风电、光伏的发展,采用需求响应措施提高配网对清洁能源的消纳是一种有效的措施,但传统处理分布式电源(distributed generation,DG)出力或需求响应不确定性的方法具有很大的局限性,因此,该文建立计及需求响应柔性调节的配电网两阶段分布鲁棒DG优化配置线性模型。首先,该模型以配电公司运营商年利润最大化为优化目标,考虑各种投资约束和运行约束,并将清洁能源出力和负荷的差值作为基于实时电价的需求响应的定价依据,以提高配电网对清洁能源的消纳率;其次,通过基于多面体的线性化技巧和McCormick方法,将原始混合整数非线性模型线性化,建立混合整数线性规划模型;然后,充分利用需求响应和DG出力的历史数据,构建数据驱动的两阶段分布鲁棒DG优化配置模型,其中第一阶段确定DG的投资方案,第二阶段模拟投入DG后的系统运行,并同时考虑不确定性概率分布置信集合的1-范数和∞-范数约束;最后,采用列与约束生成(column and constraint generation,CCG)算法对分布鲁棒模型进行求解,并基于IEEE33节点系统验证所提模型的有效性。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于功角等效法的网络代数方程求解预处理方法2265-2271

摘要：矩阵预处理是提高电力系统动态仿真中网络代数方程组求解收敛性和求解效率的有效方法。该文推导了网络代数方程的预处理求解方法的通用迭代格式,得到了分离等效法和具有更好收敛性的功角等效法预处理迭代形式。利用通用迭代格式,基于迭代矩阵谱半径的概念揭示了求解过程的迭代收敛性机制,提出了衡量谱半径大小的评价指标,避免了求取矩阵谱半径的复杂计算。基于IEEE标准10机39节点系统,对比分析了直接求解法、分离等效法和功角等效法的仿真有效性、迭代收敛特性以及仿真效率。结果表明,相比于分离等效法,功角等效法具有更好的求解性能,其迭代次数和计算时间分别减少了33.29%和27.91%。所提的预处理技术具有良好的实用前景。

强模式耦合现象中复转矩系数法和开环模式判稳方法的等价性证明2272-2279

摘要：复转矩系数法和开环模式判稳方法采用相同的系统划分方式,都是将系统划分为2个子系统。当机械子系统的开环模式和电气子系统的开环模式相互靠近时,其中一个对应的闭环模式阻尼弱化甚至有可能处在复平面右半平面,这种现象称之为强模式耦合现象。这种现可以同时采用复转矩系数法和开环模式判稳方法进行分析。该文主要对强模式耦合现象中复转矩系数法和开环模式判稳方法的等价性进行证明。在理论上证明2种方法的稳定判据一致,从而说明2种方法的等价性,并结合算例对理论进行验证,发现不同场景下两种方法的稳定判断结果完全一致,和理论推导结果相符;同时采用复转矩系数法从阻尼机理的角度对强模式耦合现象做出解释,并提出根据开环模式的留数估算复转矩系数法中阻尼系数的公式,计算结果表明估算值和实际值较为接近。

考虑大气污染物时空分布控制的多时间尺度协调多目标优化调度策略2280-2296

摘要：该文提出了一种考虑大气污染物时空分布控制的多时间尺度协调多目标优化调度策略。首先,构建一种考虑大气边界层影响的污染物时空分布计算模型,可基于气象预报信息估算出火电厂污染物的时空分布情况;然后,采用"日前–日内滚动"的调度框架,提出一种考虑大气污染物时空分布控制的多时间尺度协调多目标优化调度模型,同时减少发电成本、碳排放及火电厂造成的大气污染;此外,充分利用大气环境的自净能力,提出一种考虑大气环境容量裕度的多目标决策方法。改进的IEEE 39节点系统和广东电网的仿真结果表明:该策略不仅可有效减少火电厂造成的大气污染,还可根据气象条件及背景浓度的变化实现多个目标之间的动态权衡,实现了真正意义上的经济、环保电力调度。

基于改进稀疏概率分配法的计及参数不确定性的电力系统时域仿真2297-2306

摘要：快速准确的电力系统不确定性时域仿真方法是电力系统不确定性动态及暂态分析的重要工具,其计算精度及速度亟待提升。该文提出了基于改进稀疏概率分配法的电力系统时域不确定性仿真新方法。首先提出了基于Kronrod方法的改进稀疏概率分配法,即利用Kronrod方法对高斯点进行拓展得到嵌套型高斯点,使样本集合满足嵌套特性,大幅度减少了样本数量,并且能适用于不确定参数服从任意分布的情形;进而将该方法应用于计及参数不确定性的电力系统时域仿真,得到了计及参数不确定性的电力系统时域仿真新方法。该文提出的方法可以综合考虑时域仿真中各种不确定参数的影响,快速获得不确定参数的概率密度函数、期望及方差。算例证明了该方法的有效性。

中国电机工程学报杂志智能电网

多相耦合输电线路频率相关模型的动态分段非解耦算法2307-2314

摘要：多相耦合输电线路的频率相关分布参数模型是分析任意多回交、直流输电线路最实用的模型,其非解耦算法具有计算精确、适用于不对称参数等优点,但应用于谐波稳态计算时,存在运算复杂、数值规模大及计算需要分段等问题。该文对频率相关模型非解耦算法的计算效率和计算精度进行了定量分析。在此基础上,推导了1种输电线路最优分段长度的计算方法,提出了1种频率相关模型的动态分段非解耦算法。该算法根据预设的计算精度,对各次谐波频率动态选取分段长度。验证算例表明,该文所提算法计算精度高,可根据需求任意指定精度,同时可以提高计算效率、降低软件复杂度,因此对电力系统谐波稳态分析软件的设计实现具有参考价值。

车网耦合下的牵引供电系统谐振不稳定机理分析2315-2324

摘要：在国内电气化铁路的现场测试中发现了1种有别于谐波谐振现象的新型谐振不稳定问题,该文围绕高速列车与牵引供电网(以下简称车网)耦合系统中谐振不稳定问题的产生机理及影响规律进行了分析。采用阻抗分析法,建立了dq参考坐标系下小信号车、网阻抗传递函数模型;基于广义奈奎期特(Nyquist)判据,探寻了谐振不稳定现象的发生机理;分析了列车四象限整流器控制参数与牵引供电网参数对谐振不稳定的影响规律。仿真与实验结果表明,列车控制系统中电流环和锁相环的比例增益,以及牵引供电网等效电感等参数对谐振不稳定最为灵敏,因此在机车控制参数优化以及新建轨道线路设计时需重点考虑,这可为抑制谐振不稳定问题提供参考。

面向远洋海岛新能源自治微网的双重化备用电源规划2325-2336

摘要：针对远洋海岛自治微网的负荷备用问题,提出基于概率性序列运算的双重化备用电源规划方案。首先,建立风机、光伏发电和负荷的概率分布函数模型,利用概率性序列运算方法求取电力不足概率这一可靠性指标。接下来,根据微型燃气轮机和柴油机各自的特性及相关的配置和燃料成本高低,研究最大化利用2种备用机组优势的备用策略。最后,结合远洋海岛资源补给及孤岛运行的实际情况,以最大程度满足可靠性为前提,求解备用机组及储气站的最优规划容量。仿真结果表明,所求解的机组及配套设备能够满足岛上日常以及极端天气的备用功能。与其他策略的对比分析表明,在考虑负荷惩罚因素后,该文提出的策略具有更优越的经济性。

基于换电规则优化与车辆–电池组匹配的电动公交车充换电站充电优化策略2337-2347

摘要：考虑电动公交车换电模式下的换电规则具有灵活性、车辆与电池组的分离,以及公交车运行中规律性与不确定性并存的特点,提出一种基于换电规则优化、电池组与车辆匹配的充换电站日前优化–实时滚动修正两阶段充电优化策略。首先,建立换电规则模型与基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型;建立匹配指标,提出基于熵权法的车辆换电需求与电池组充电需求匹配策略。在此基础上,日前优化策略以充电费用、充电负荷波动最小为目标,对换电规则与充电功率进行联合优化;实时滚动修正策略进行日前充电功率方案修正与异常情况处理。最后,对所提出的策略进行仿真验证,结果表明:所提出的优化策略能够有效降低充换电站的充电费用,平抑充电负荷波动,应对电动公交车实际运行不确定性与异常情况,为电动公交车充换电站的安全经济运行提供有力支撑。

考虑风速时空分布特性的高压输电塔-线体系风致响应分析研究2348-2356

摘要：开展输电塔-线体系风致响应研究,提高输电线路风灾防御能力,一直是输电工程技术领域的研究热点,研究的关键在于建立准确的有限元模型和风速模拟方法。该文首先论述考虑塔-线耦联因素的高压输电塔-线体系有限元分析方法;其次基于线性平移变换,重点介绍一种考虑时空演化特性的输电线路风速场模拟方法及风振响应分析方法,并与传统研究进行对比;最后以某220kV输电线路作为算例,综合考虑塔-线耦联因素和风速时空分布相关性,对输电线路风致响应进行对比分析,对比分析导、地线弧垂最低点轴力、位移、挂线点轴力、塔头位移4项关键参量的计算结果。

中国电机工程学报杂志发电

均匀受热垂直上升管内界限质量流速的解析表达式2357-2364

摘要：界限质量流速G0是直流锅炉垂直管圈水冷壁设计的一个关键参数。当垂直管圈水冷壁支管内的质量流速小于G0时,水冷壁将呈现正流量响应特性。为了系统研究G0的影响因素及它们对G0的影响规律,文中建立亚临界/超临界压力条件下垂直管内工质流动压降的计算模型,推导出均匀受热垂直上升管内G0的解析表达式,揭示了界限质量流速与加热条件和管子结构参数的函数关系。在此基础上,结合两相流流动特性参数的经验关联式,系统分析G0在不同条件下的变化规律。结果表明,进出口工质温度、工质压力、管子内径和沿程摩阻系数、管长对G0均有一定影响。在几何结构不变时,降低工质进、出口温度或者提高工质工作压力都会使得G0增大。在进、出口工质温度和工作压力不变时,减小管子内径、增大沿程摩阻系数或是减小管长会使得G0减小。