华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于多时间尺度降阶的光伏发电控制参数优化

    李永刚;严风;周一辰;

    提出了一种基于多时间尺度降阶的光伏发电系统参数优化方法。首先综合考虑主电路及控制策略建立了其小信号模型,利用特征值分析和参与因子分析初步确定了影响系统振荡的主要因素。其次对小信号模型进行多时间尺度降阶,并基于降阶模型分析控制器参数对振荡模式的影响,确定了需优化的主要控制器参数及其取值范围。最后分别以原模型和降阶模型为研究对象进行参数寻优,并在MATLAB中仿真对比了优化前后系统的小干扰稳定性。研究结果表明,降阶模型能够不同程度地反映光伏发电系统的振荡模式,为控制器参数优化提供建议;基于降阶模型和原模型的优化结果均能使系统在小扰动下更快地恢复到稳态,且前者计算速度更快,验证了所提方法的正确性和有效性。

    2020年03期 v.47;No.205 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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  • 物元分析法及其在电网发展诊断中的应用研究

    艾欣;赵璐;王智冬;彭冬;王雪莹;刘宏杨;李一铮;

    现代电网的结构和形态日益复杂、评价电网的发展状态需要考虑的指标和因素众多,为诊断电网发展水平,重构了包含电网发展速度协调性、电网发展规模协调性、电网结构协调性、电网安全可靠性、设备水平、电网利用效率、电网发展效益7个维度的指标体系,给出了构建原则及指标选择依据。在现实中处理相互矛盾的问题时,可以应用定量与定性相结合的方法进行研究,这就是物元分析法。将物元分析方法应用到电网发展诊断中,建立了基于物元分析的电网发展诊断模型,该模型不仅能够诊断电网发展水平,还可以确定影响诊断结果的关键因素,给出改进建议。实际算例验证了该方法的可行性和合理性,具有较好的评价准确度和预测效果。

    2020年03期 v.47;No.205 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
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  • 基于PMU同步测量的分区惯量估计方法

    刘方蕾;毕天姝;闫家铭;王凡;胥国毅;

    随着电力系统中新能源接入量的不断增大,电网出现频率扰动的风险增加,评估系统的惯量水平已成为电力系统频率稳定的重要研究方向,同步相量测量单元(PMU)的大量装备,为利用扰动后数据评估系统惯量提供了可能。首先分析了系统惯性时间常数计算原理,考虑系统频率的传播特性,对系统进行分区处理,提出了一种基于PMU同步测量的分区惯量估计方法,利用扰动后各区域间联络线上传输功率和系统频率,采用一种差值法计算系统各区域惯量水平。所提方法对于故障区域与非故障区域的惯量具有统一的计算形式,且不需要识别故障功率的大小及发生区域,减小了测量及计算的复杂度。在EPRI-36节点系统中验证了所提方法的正确性,仿真算例表明,分区惯量估计方法能准确计算系统惯量,并计及了负荷等因素对惯量的影响。准确评估系统惯量,对于系统新能源接入、调频策略优化配置具有重要的指导作用。

    2020年03期 v.47;No.205 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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  • 面向实时风险的配电网主动重构策略研究

    许琬昱;王增平;赵乔;吕哲;张绍辉;

    基于智能配电网的快速发展,提出了一种面向实时风险预防的主动重构策略。首先,搭建配电网的运行风险评估体系,基于配电网信息物理平台实时采集风险源信息,从配电网设备运行可靠性与其故障后果双重维度评估系统在当前运行方式下的系统风险值;在此基础上,提出面向风险预防的网络主动性重构策略与实现方案,当系统风险值超出安全警戒线时,以最小风险值与最少开关操作次数为多目标对配电网实施网络重构,使配电网及时恢复安全可靠的运行状态;最后,以IEEE 33节点配电系统为例证明了所提风险状态下的配电网主动重构策略的可行性和有效性。

    2020年03期 v.47;No.205 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
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  • 一种磁性材料剩余损耗统计参数的高效提取方法

    宋金薇;李琳;刘任;

    基于损耗统计理论计算磁性材料的剩余损耗分量之前,需要提取剩余损耗的统计参数。利用传统斜率法从测量结果中提取剩余损耗统计参数时,如果只采用两个频点的数据,精确度不高,保证宽频带下的准确度,则需要处理很多频点的实验数据,计算任务繁重。对此提出一种相比传统斜率法提取剩余损耗统计参数更准确、更简单、更省时的高效提取方法。首先结合磁性材料的磁粘度型动态模型,推导出该动态模型剩余损耗对应磁场强度分量的解析表达式,再基于损耗统计理论,推导出剩余损耗相应磁场强度分量的解析表达式,最后结合两者推导得到损耗统计理论剩余损耗统计参数。实验结果验证了利用提出的剩余损耗统计参数高效提取方法计算磁性材料损耗时的准确性和实用性,该方法对于研究磁性材料的剩余损耗统计参数具有重要的意义。

    2020年03期 v.47;No.205 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K]
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  • 纤维素颗粒和水分对天然酯绝缘性能影响试验研究

    张重远;范名琳;赵涛;刘云鹏;季学彪;

    天然酯的吸水能力远高于矿物绝缘油,而纤维素颗粒在结构上比天然酯具有更强的吸水性,因此天然酯的绝缘特性可能会随着水分和纤维素颗粒含量的增加而变化。对normal、marginal和high三种纤维素颗粒含量水平在5种水分含量区间(低于100 mg/L、100~200 mg/L、200~300 mg/L、300~400 mg/L和400~500 mg/L)的FR3天然酯的相对介电常数和直流电阻率进行了测量。结果表明:纤维素颗粒浓度的增加会使得天然酯相对介电常数增加约1. 6%,直流电阻率降低约40. 3%,水分含量的增大会导致相对介电常数增加幅度约为1. 9%,直流电阻率下降幅度为53. 2%,而纤维素颗粒和水分含量的联合作用会明显加剧上述影响。对上述油样进行了交流击穿测试,结果表明,在较高水分含量情况下,天然酯的击穿电压受到纤维素颗粒浓度的影响,击穿电压的水分"转变阈值"随颗粒浓度的增加逐渐降低。

    2020年03期 v.47;No.205 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
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  • 压接型IGBT器件单芯片子模组可靠性寿命仿真研究

    任斌;黄永章;

    随着柔性直流输电和电力机车等大功率领域的发展,压接型IGBT器件因其功率等级高、易于串联、双面散热和失效短路的优点,已逐步替代传统的焊接式IGBT模块。压接型IGBT器件各部件之间通过压力进行固定连接,在工作过程中各部件间会产生巨大的循环热应力,各部件在长时间循环热应力的作用下会出现金属疲劳,从而对于压接型IGBT器件的使用寿命产生影响。基于有限元法建立了压接型IGBT器件单芯片子模组的仿真模型,通过设置芯片表面的接触热阻和摩擦系数,对于各部件金属疲劳过程进行仿真模拟,利用金属疲劳寿命预测模型对压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命进行了预测,得到了不同压力下压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命。仿真结果表明,压接型IGBT器件单芯片子模组的可靠性寿命与压力的关系近似为高斯分布,这对于压接型IGBT器件的使用以及后续的研究具有指导性意义。

    2020年03期 v.47;No.205 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K]
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  • 广义预测控制在MGT-CCHP系统中的应用研究

    王庆华;马利飞;刘吉臻;

    针对微型燃气轮机冷热电联供系统(MGT-CCHP)大热惯性、多变量间强耦合、非线性和时变性的控制难点,在集总参数简化模型基础上,提出了两种基于阶梯式广义预测控制(SGPC)的控制策略。第一种充分发挥GPC处理多变量耦合系统的优势,设计了多变量协调GPC控制器。第二种遵循MGT-CCHP系统的物理连接,分别为微型燃气轮机和制冷机设计了两个独立的GPC控制器。基于MATLAB进行的80 kW MGTCCHP系统仿真结果表明,与解耦PID控制相比,所设计的两种预测控制策略能够快速响应负荷以及冷热水温度变化、超调量和系统间耦合波动较小,更好地保证了MGT-CCHP系统经济可靠运行。

    2020年03期 v.47;No.205 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K]
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  • 基于互信息变量选择与LSTM的电站锅炉NO_x排放动态预测

    杨国田;王英男;李新利;刘凯;

    电站锅炉NO_x排放是大气污染物的重要来源,建立有效的预测模型是降低NO_x排放的基础。NO_x的排放特性受多个热工变量的影响,针对变量间的相关性和强耦合性,提出一种基于互信息变量选择和长短期记忆神经网络的预测模型,实现对NO_x排放的动态预测。以互信息"最小冗余最大相关"为准则对特征变量进行重要性排序和变量选择。在变量筛选过程中采用序列前向选择方法,以模型预测精度为目标确定最优输入特征集和最佳模型参数。将筛选出来的特征变量集作为LSTM预测模型的输入,并采用多层网格搜索算法优化网络超参数,建立了NO_x排放动态预测模型。基于某660 MW超超临界燃煤机组的运行数据对模型进行验证,实验结果表明该方法能够有效地减少模型输入变量的数目,降低变量间的信息冗余,同时提高了预测模型的精度和鲁棒性。

    2020年03期 v.47;No.205 66-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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  • 660MW机组SCR装置精细化喷氨改造研究

    宋绍伟;赵虎军;丁先;孙哲;康志忠;

    SCR系统内烟气速度场和氨氮摩尔比的均匀性对机组运行经济性影响很大。国内某660 MW燃煤机组为改善SCR系统内堵灰和氨逃逸现象,对系统内流场和喷氨格栅(AIG)进行了优化改造,为证明改造方案的效果,利用FLUENT软件对该机组在BMCR负荷下进行了数值模拟,对比分析了系统内和首层催化剂入口截面速度、流向以及氨氮摩尔比分布。结果表明:通过导流板优化流场,系统内速度分布均匀,首层催化剂入口烟气速度相对标准偏差为7. 2%(<15%),流向最大偏角为7. 2°(<10°);通过AIG和扰流板替代原涡流式静态混合器,首层催化剂入口氨氮摩尔比偏差为2. 56%(<5%),均满足设计要求。相关工程改造经验可为同类型SCR系统改造提供参考。

    2020年03期 v.47;No.205 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2292K]
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  • 中温相变微胶囊研究现状与进展

    陈甜甜;刘赟;李永华;

    总结了中温相变微胶囊的制备及理论研究方法,并对相变微胶囊壁材的实验研究文献进行了总结,同时根据中温相变微胶囊的应用领域对相关文献进行了分类和总结。在相变微胶囊制备中,在外壳材料中添加纳米粒子、使用改性材料或添加交联剂可有效增强相变微胶囊的性能;相变微胶囊的理论研究多针对于相变微胶囊与流体结合、相变微胶囊添加到织物中的特性分析,对余热利用、蓄放热装置应用的理论研究较少;相变微胶囊的外壳材料和囊芯材料种类繁多,其中外壳材料以树脂类材料居多,囊芯材料以石蜡居多;中温相变微胶囊具有很高的蓄热能力,主要应用在可再生能源消纳、余热利用领域。

    2020年03期 v.47;No.205 83-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]
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  • 多流道微流体惯性冲击器过滤性能的模拟计算

    王仕集;牛风雷;张薇;

    核电厂安全壳内放射性气溶胶的过滤效率是影响其周围环境放射性水平的重要指标。目前仅有关于单流道微流体惯性冲击器过滤效率的研究。多流道微流体惯性冲击器的主要过滤部件为中部有110°转折角的126个流道,通过FLUENT软件模拟计算1~5 m/s空气流速下多流道微流体惯性冲击器内部空气流场,并利用DPM (Discrete Phase Model)模拟0. 5~7. 0μm粒径的气溶胶粒子轨迹,对冲击器中部过滤效率与整体过滤效率进行比较分析。结果表明粒子过滤效率随粒径和入口流速的增大而增大。入口流速大于2 m/s时对安全壳内气溶胶粒子过滤效率超过90%。当气溶胶粒子粒径小于4μm时,多流道微流体惯性冲击器上方入口圆筒底面与下方出口圆筒内壁面可促进过滤效率的提高。出口圆筒的长度可以缩短至现有长度的1/2,从而减小冲击器的整体尺寸。

    2020年03期 v.47;No.205 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
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  • 基于EnergyPLAN模型的城市可再生能源应用规划研究

    陈正华;刘嘉颖;陆圣芝;赵云峰;孙为兵;朱卫军;李小川;

    随着经济社会快速发展,能源应用与环境问题日益突出,以高比例可再生能源利用为主体的区域能源规划成为国内外研究热点。基于EnergyPLAN模型,以江苏省扬州市为研究对象,以当前能源消费、能源供给数据和城市政策规划目标为基础,以2035为目标,构建三种未来能源系统场景,定量分析目前发展模式下扬州可再生能源利用状况,并通过比较提出发展绿色城市能源应用规划的相关建议。

    2020年03期 v.47;No.205 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
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