华北电力大学学报(自然科学版)


  • 考虑韧性提升的配电网多资源多目标规划

    赵冬梅;王迎辉;魏中庆;郑亚锐;

    为提高配电网配置资源的综合效益,提出了一种考虑韧性提升的配电网多资源多目标规划方法。首先,考虑多资源在多种情况下的运行方式和协调方法,建立了多目标的两阶段随机规划模型。在第一阶段就线路加固、储能系统(energy storage system, ESS)布置和联络开关布置做出决策,在第二阶段,将正常、单重线路故障、紧急情况下的运营、可靠性和失负荷成本降低,以实现投资成本与综合目标的折衷。其次,采用阈值法对极端事件下线路损坏的不确定性量化以生成线路损坏的典型场景,模型采用混合整数二阶锥规划求解,最后,在改进的IEEE33节点算例上验证了所提规划方法的有效性,结果表明,面向配电网经济性、可靠性和韧性的多资源规划方法能够有效降低配电网的综合成本,实现投资效益的最大化。

    2023年04期 v.50;No.224 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1294K]
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  • 联接弱交流电网MMC-HVDC系统的直流功率传输能力提升方法

    郭春义;林欣;王燕宁;杨硕;赵成勇;

    模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)由于具备自换相能力,尤其适用于向弱交流电网供电。交流系统强度降低时,会制约系统的直流功率传输能力,甚至导致系统失稳。针对联接弱交流电网时MMC-HVDC系统功率传输受限的问题,建立了状态空间与直流阻抗模型,从时域、频域两方面研究了交流系统强度对直流功率传输能力的影响,明确了弱交流电网工况下功率传输受限的原因。基于参与因子定位结果,提出了在定直流电压控制环节引入直流电流反馈的功率传输能力提升方法,从时域、频域两方面对控制策略的提升作用进行了机理分析,并定量得出了控制参数的可行域及功率传输能力的最大提升水平。该方法在避免稳态误差的前提下,有效提升了MMC-HVDC系统的直流功率传输能力。

    2023年04期 v.50;No.224 10-19+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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  • 适用于直流配电网中MMC的电平数倍增混合调制策略

    聂小鹏;王琛;王毅;韩冰;许同;

    模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)应用于中压直流配电网时子模块数目较少,沿用直流输电系统中的最近电平逼近调制策略会导致电流畸变严重、输出电压质量差等问题。为此,分析了MMC已有的调制策略原理,并在此基础上提出了一种适用于中压直流配电网的电平数倍增混合调制(double multiplication hybrid modulation, DMHM)策略。该调制策略通过对上、下桥臂电压参考波采用不同的取整函数并叠加PWM波,使电平输出拓展至2N+1;此外,DMHM根据电容电压排序结果决定子模块工作模式,任意时刻每相仅一个子模块工作在PWM模式下,能有效均衡电容电压,控制更为简单。最后,搭建的MATLAB/Simulink仿真验证了DMHM应用于中压直流配电网的有效性,相比于传统的调制策略,DMHM能降低谐波含量,且开关损耗与开关频率远小于CPS-PWM调制。

    2023年04期 v.50;No.224 20-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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  • 考虑不可测负荷分支的有源配电网单相断线故障保护方法

    徐岩;邹南;马天祥;段昕;

    有源配电网断线故障造成过电压、人身伤亡及电机损毁等事故时有发生,针对这一问题,首先分析了有源配电网断线故障后各节点负序阻抗以及断口两侧零序电压差。借鉴电流差动保护的思想,定义了负序差动阻抗,基于区内外故障时负序差动阻抗的特征差异,提出了一种基于负序差动阻抗的保护方法。该方法利用负序差动阻抗幅值作为动作量,利用其相位构造具有自适应性的制动阈值。其次,针对重载保护失效的情况,提出了将零序电压幅值差作为辅助判据。最后,分析了不可测负荷分支对上述保护判据的影响,并提出了通过比较负序电流幅值进行故障定位的方法。仿真结果表明,所述方法可以可靠定位,具有不受中性点接地方式、过渡电阻、负荷以及分布式电源影响的特点。

    2023年04期 v.50;No.224 30-40+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1239K]
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  • 基于麦克风阵列的目标电抗器噪声提取与分离技术研究

    王平;于琨;郭佳熠;潘亦睿;耿江海;王一林;律方成;

    特高压变电站内声源种类众多、声环境复杂,给基于声信号的特高压并联电抗器状态评估与故障检测带来了巨大挑战。为解决这一问题,本文提出了一种基于麦克风阵列的目标电抗器噪声提取与分离技术,用于提取目标电抗器本体的声信号,首先通过一种基于掩蔽的波束形成算法分离目标电抗器非同向噪声,然后通过欠定盲源分离算法分离目标电抗器同向噪声,实现了变电站内复杂噪声的有效分离。通过在屏蔽室内设置验证性试验,证明本方法的误差率小于10%,满足工程应用的需要。本方法的提出解决了变电站内现场噪声分离提取的困难,对于特高压并联电抗器的故障诊断具有积极意义。

    2023年04期 v.50;No.224 41-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2390K]
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  • 交流电压下污秽成分对瓷绝缘子泄漏电流及闪络电压的影响研究

    王胜辉;王玺铭;李楠;

    绝缘子在户外的表面污秽成分十分复杂,绝缘子表面电导特性和污闪电压在不同污秽成分的影响下有明显差异。选取4种典型污秽成分进行了试验研究,对比测量了涂刷不同污秽成分的绝缘子表面泄漏电流和闪络电压,获得了污秽成分对绝缘子泄漏电流特性和闪络电压的影响特性。试验表明,绝缘子泄漏电流最大值随着湿度和可溶性物质附着密度(SCD)的增加而增加,不同污秽成分在SCD较小时,区分度不高。绝缘子的闪络电压主要与可溶污秽成分的电导率、溶解度、电离特性和不溶污秽的成分组成以及它们相互间的影响有关。不同单种无机盐污秽成分的绝缘子闪络电压由低到高依次为:NaCl、NaNO_3、MgSO_4、CaSO_4。不同混合无机盐污秽的绝缘子闪络电压均随着混合污秽中所含CaSO_4质量分数的增加呈上升趋势。

    2023年04期 v.50;No.224 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K]
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  • 基于最小热阻力法则的油浸式变压器绕组等效导热系数计算方法及应用

    沈楠;刘刚;王晓晗;武卫革;

    准确计算变压器绕组温升及热点需要考虑绕组匝间绝缘的影响,而考虑匝间绝缘的精细建模的建模工作量和剖分网格量都非常大。针对此问题,提出了一种基于最小热阻力法则的等效导热系数计算方法,分别计算油浸式电力变压器绕组的轴向等效导热系数和径向等效导热系数,从而可以获得等效导热系数下的饼式绕组来模拟考虑匝间绝缘的实际绕组结构。为了验证所提方法的有效性,建立了油浸式变压器绕组温升仿真模型,将等效模型的仿真结果与考虑匝间绝缘的仿真结果进行温升和热点的对比分析。结果表明二者的温升和热点位置基本一致,且等效模型减少了72%的网格剖分量,验证了所提方法的有效性。将所提方法应用于换流变压器网侧和阀侧绕组的温升和热点分析,得到了换流变压器的绕组温升和热点分布。

    2023年04期 v.50;No.224 60-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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  • 计及碳交易的区域综合能源不完全信息博弈优化调度

    黄宇;吴思橙;徐璟;陈江丽;杨明叶;谢家乐;张德利;

    减缓全球变暖,减少二氧化碳的排放已经成为能源部门的一个紧迫问题,在此背景下,区域综合能源系统的优化调度成为实现节能减排目标的重要途经。但是区域综合能源系统内能源集线器(energy hub, EH)间存在复杂的利益交互关系和市场不完全信息,这给系统的运行调控带来巨大的困难和影响,如何实现能源集线器间的制约和平衡成为关键。针对计及碳交易的多能源集线器区域综合能源系统,提出基于不完全信息博弈的优化调度策略。在考虑碳交易的基础上,引入电-气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture systems, CCS)耦合技术,以寻求系统低碳经济双赢。结果表明:所构建的优化调度模型,采用碳交易和碳捕集系统协调配合控碳,在保证系统经济效益的同时,碳排放量也下降了6.4%。

    2023年04期 v.50;No.224 69-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1816K]
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  • 基于动态故障树联合动态Bayes网络的汽轮机跳机电磁阀配电系统可靠性研究

    吴志钢;陈雯;朱军;魏振华;王梓丞;李新利;

    跳机电磁阀配电系统可靠性关系到机组安全运行。针对跳机电磁阀配电系统中因电源切换易造成跳机电磁阀误动问题,分析了误动及遮断系统失效原理,从取消电源切换装置和改变供电拓扑结构两方面考虑,提出两种配电系统改进方案,并采用动态故障树蒙特卡洛联合动态Bayes网络对跳机电磁阀配电系统进行可靠性研究。仿真结果表明,所提的改进方案不仅解决了电源切换引起电磁阀误动问题,提高了供电稳定性,而且系统具有较高的可用率。

    2023年04期 v.50;No.224 81-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K]
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  • “绿证交易+配额制考核”对责任主体交易策略影响研究

    曾鸣;许彦斌;马嘉欣;董厚琦;王雨晴;

    为保障可再生能源可持续发展,我国先后推行了绿色证书(以下简称绿证)和可再生能源配额制(Renewable Portfolio Standard, RPS)机制。为明确相应政策组合对责任主体交易行为的影响效用,首先,分析了“绿证交易+配额制考核”下电力市场与绿证市场耦合机理;其次,基于反身性视角构建了消费侧责任主体参与电力市场与绿证市场交易的序贯优化模型;最后,通过算例模拟了责任主体在考核期内的交易决策过程。算例结果表明,在RPS下,相较固定价格模式,绿证的市场化交易可在不显著增加责任主体成本的前提下有效提升可再生能源电力消纳量和绿证市场交易额。另外,RPS权重和近期利益偏好对责任主体的月度和年度交易策略制定有明显影响,但并不总为正相关,需要进一步考虑可再生能源不确定性及不同电力商品价差等因素的影响。

    2023年04期 v.50;No.224 89-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2394K]
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  • 330 MW高背压热电联产机组运行优化分析

    李健;丁维栋;杨志平;王宁玲;戈志华;

    大型汽轮机组采用高背压方式供热可以充分利用乏汽余热,提高燃料利用效率,已经有越来越多火电厂进行高背压供热改造。为确保高背压机组运行经济性,针对某电厂330 MW高背压热电联产机组建立Ebsilon模型并进行全工况模拟,根据低压缸最小冷却流量确定了机组的理论负荷区间,针对其实际热负荷条件建立了热网数学模型,结合热网供回水温度分析其在不同环境温度条件下的背压运行方式和电负荷范围,确定了优化背压后机组的实际运行边界;并针对热网回水偏离理想值时的经济性进行分析,确定了机组高背压投运策略。结果表明:机组采用高背压乏汽余热供热方式可以有效提高供热能力约80 MW,但是其环境温度适应性较差,环境温度较高时,采用抽背方式供热的经济性要明显优于抽凝方式,采用优化后的背压运行方式最高可降低标准发电煤耗约34 g/kW·h;另外,热网回水温度严重影响高背压机组的经济性,在不同的供水温度下,其高背压投运的边界回水温度也相应改变。

    2023年04期 v.50;No.224 101-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K]
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  • 供热机组低压缸零出力工况下热经济性分析

    汪可;田亮;

    低压缸零出力运行是当前供热机组灵活性改造的主要方式。依据电网现行深调峰补偿政策,核算机组不同工况下的收益是现场面临的实际问题。研究一种基于热平衡规律的变工况快速算法,能够在保证基本计算准确度的情况下快速计算出机组变工况后运行状态。以某350 MW超临界供热机组为例,分别计算100%TMHCR(最大供热)和40%THA工况下低压缸零出力运行前后的发电功率、供热功率及热耗等参数,进而计算出发电供热收益。结果显示,100%TMHCR工况低压缸零出力运行能够降低发电负荷约8%,提升供热负荷27%,40%THA工况可将发电负荷降低至25%Pe,经济效益显著。

    2023年04期 v.50;No.224 112-118+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
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  • 曳力模型对喷动床气固两相流数值模拟结果影响的介尺度分析

    张庆来;李斌;王雨萌;陈宇翔;

    为探究不同曳力模型在喷动床稠密气固两相流数值研究中的适用性及准确性,基于开发的介尺度格子玻尔兹曼-离散单元法(LBM-DEM)耦合流动程序,分别采用Syamlal-O’Brien、Gidaspow、EMMS三种曳力模型对微型喷动床进行了数值模拟。比较分析了不同曳力模型下的结果差异,并通过实验验证了各模型预测结果的准确性。研究表明:三种曳力模型都能完整展现喷动床内气泡演化及颗粒流化的全过程,其中EMMS模型的整体预测结果与实验值最相吻合,能较好展现床内非均匀流化过程的细节,模型整体适用性最好;Gidaspow模型在均质流态的气泡演化过程中更具优势;Syamlal-O’Brien模型所计算的曳力值始终偏高,需注意规避可能引起的边壁效应影响。以上研究结果及方法可为广泛领域稠密流体-颗粒两相系统研究提供参考。

    2023年04期 v.50;No.224 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1465K]
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