华北电力大学学报(自然科学版)


  • 含循环换电负荷及充电站的微电网多目标优化调度

    颜湘武;卢俊达;贾焦心;齐兵保;徐笑林;李昱臻;

    电动换电重卡由于具有充电功率高、周期性强的循环换电负荷特性,一旦短时大量接入微电网中,将带来经济性和安全性的挑战。首先讨论电动汽车充电、循环换电负荷的不同特性,建立含循环换电负荷及充电站的微电网模型;提出一种综合考虑微电网经济性及联络线功率波动性的多目标调度优化方法;采用线性加权方法将多目标问题转化为单目标问题;最后利用CPLEX工具对仿真算例进行求解,仿真算例表明,所提优化方案可有效求解综合考虑不同权重下微电网净利润、联络线交换功率及换电站内电池最优调度问题,能在尽可能减小微电网与上级电网交换功率波动性的同时,使得微电网获得最大净利润。

    2024年02期 v.51;No.228 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 特高压混合三端直流输电系统定功率MMC交流故障穿越策略

    陆书豪;潘恒毅;贾秀芳;许建中;

    送端采用电网换相换流器(LCC),受端采用模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合直流输电系统是直流输电技术重要的发展方向之一。在该系统中,各换流站每极均由高、低两个阀组直流侧串联而成。当其受端MMC发生网侧故障时,现有穿越策略或将引起定有功功率MMC阀间均压环节失效,从而导致子模块电容过压的问题。针对该现象,首先梳理了系统在故障工况下面临的主要问题和矛盾;接着,重点针对阀间均压环节失效的内部机理进行了研究,并提出了一种基于有功功率限幅值的站间协调穿越策略,此外,为使其能够较好地适用于不对称故障,采用了一种零序电压注入的方法,以平衡不对称故障下相单元间的桥臂电流直流分量;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真对比,验证了本文策略能够兼顾不同受端站的桥臂过流和子模块过压风险,实现交流故障的可靠穿越,并尽可能地提升了故障期间的功率传输能力。

    2024年02期 v.51;No.228 11-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K]
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  • 基于多目标双层规划的分布式电源选址定容

    杨扬;王彤;

    针对高比例分布式电源(distributed generators, DGs)并网位置与容量大小优化问题,提出一种解决多DGs选址定容问题的多目标双层优化模型。该模型中上层模型结合损耗灵敏度和电压稳定指数挑选并网位置,下层模型获得并网位置后以有功损耗、电压偏移指数、电压稳定指数为优化目标函数调整DGs容量。其次,由于下层模型中含有非凸的DistFlow潮流方程,通过二阶锥凸松弛技术将下层模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并运用多权重法将多目标优化模型转化为易于处理的单目标优化模型。最后在PG&E69节点系统中测试,结果表明,DGs在最佳位置接入特定容量,可显著降低配电网有功损耗,改善电压分布、提高电网电压稳定性。与现有文献中优化算法对比分析,验证了所提模型的有效性,此外,还分析了测试系统接入DGs的最佳数目和渗透水平。

    2024年02期 v.51;No.228 21-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K]
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  • 计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略

    张旭;刘伯文;王怡;

    为解决工况预测误差较大时,日前无功优化调度方案优化效果不佳的问题,提出了计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略。首先,使用轻量级梯度提升机算法建立日前工况功率预测模型;其次,考虑大规模高比例分布式电源接入主动配电网,以调度时段内所有时间断面的多目标加权累加和为目标函数建立日前无功优化调度模型;最后,设计了一种变寻优粒子空间的改进引力搜索算法对日前无功优化调度模型进行求解,该算法根据历史工况预测误差评价指标调整寻优粒子空间各维度的上下限矩阵,从而抑制了当无功区域内工况预测误差较大时可控设备调度异常的缺陷。最后采用拓展的IEEE 33节点系统算例进行有效性验证。

    2024年02期 v.51;No.228 31-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
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  • 基于组合赋权与灰云模型的综合能源系统需求响应效益评价

    盛四清;张佳欣;李然;

    考虑到当前综合能源系统研究缺乏完善的需求响应量化评估方案,难以在优化运行层面综合评估需求响应效益这一问题,提出了一种基于改进AHP群决策—CRITIC组合赋权与灰云模型的综合能源系统需求响应效益评价方法。首先,从综合能效性、社会经济性和需求侧互动性三个维度构建了需求响应效益评价指标体系。其次,采用一致性和权重拟合性更优的指数标度法构造判断矩阵,降低赋值误差,并通过AHP群决策法确定主观权重,从而削弱主观极值偏差对权重的影响;在由CRITIC法确定客观权重后,基于最小欧氏距离建立组合权重模型,并通过非线性规划求取最优组合权重;针对评价等级信息的模糊性与隶属等级的随机性,采用正态灰云白化权模型确定指标分类等级与场景评分。最后,以北方某综合能源系统为例,根据用户参与需求响应方式设置了4种运行场景,分析了不同需求响应对系统运行的影响与作用,算例结果表明所提指标体系与评价方法科学有效。

    2024年02期 v.51;No.228 41-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 含P2G和复合储能的高速公路服务区综合能源系统日前优化调度

    王宁玲;窦潇潇;李承周;杨超云;曲椿煜;杨志平;

    为了提高高速公路服务区综合能源系统可再生能源消纳能力、降低经济成本,本文面向高速公路服务区中电、气、冷、热等多态能源,基于能源枢纽矩阵建模方法,建立能源供给侧、能量转换侧和负荷需求侧各模块的能量转换与供需耦合特性模型;在充分消纳可再生能源的情况下,以系统运行总成本最小为目标函数,建立系统优化调度模型;针对同一负荷不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能最大程度使用风光发电,降低系统总运行成本;供给侧引入电气耦合与负荷侧引入复合储能的调度结果表明,所提模型能达到系统运行费用最优,同时可实现系统周期内运行费用的“削峰填谷”。

    2024年02期 v.51;No.228 53-61+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2055K]
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  • 基于KL散度距离处理风电不确定性的负荷恢复分布鲁棒优化

    刘艳;王建涛;周皖晨;顾雪平;

    在构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,在恢复控制过程中积极利用新能源并充分应对其对运行安全带来的潜在风险对于减小停电损失具有重要意义。首先,为了表征风电出力的不确定性,采用KL散度(Kullback-Leibler)距离作为筛选极端风电出力场景的控制条件,并据此构建模糊集作为风电出力典型场景。在满足相关运行安全约束的前提下,建立了以最大化加权负荷恢复量为优化目标的分布鲁棒优化模型以制定计及风电的负荷恢复方案。经松弛处理和对偶转换所得到的混合整数二阶锥模型可调用商业求解器求解。以接入规模风电场的IEEE 10机39母线系统为例进行仿真,结果表明:相比于传统的鲁棒优化方法,该方法降低了优化结果的保守性,有助于加快负荷恢复,减小停电损失。

    2024年02期 v.51;No.228 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1286K]
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  • 风电—光伏—光热发电系统联合优化运行研究

    孙科;赵书强;李志伟;

    “风光热储”是近几年多种新能源互补发电的新模式,以有效解决用电高峰期和低谷期存在的电力输出不平衡问题,并提高能源利用率,实现清洁发展。为此研究了光热电站的运行机理和工作模式。建立了风电—光伏—光热发电系统联合优化运行模型,以高优先级优化匹配调度曲线的程度,以低优先级优化联合系统的可再生能源消纳能力。为提高风力发电、光伏发电并网的可靠性,采用预测误差描述二者出力存在的不确定性,并采用样本均值近似法对其进行了确定化处理。然后对优化模型中的非线性因素进行了线性化处理,最后调用Cplex求解器得出联合系统最佳调度方案。结果表明,光热电站可以调节联合发电系统的上网功率,使其尽可能满足调度曲线的需求;另外,采用样本均值近似法处理不确定变量,并且将优化模型线性化后,可以更加快速地求出最优解。

    2024年02期 v.51;No.228 70-79+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K]
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  • 附带STATCOM的HVDC系统改进参考电压控制法

    张博航;王涛;顾雪平;

    在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVDC抑制换相失败的能力。此外,HVDC控制环节之中的电压指令电流控制(voltage dependent current order limiter, VDCOL)环节的输出电流指令大幅剧烈波动还有几率会导致HVDC系统在首次换相失败之后发生后续换相失败。针对上述问题提出了一种“改进参考电压”的思想,对STATCOM和VDCOL的参考电压与输入电压分别进行修正。首先在STATCOM原本的参考电压经过一个“虚拟电抗”之后得到一个新的参考电压,通过这个改进参考电压弱化了STATCOM电压外环控制模块与LCC逆变站的耦合,减小了交流系统等效阻抗的大小,提升了系统对干扰的抵抗能力。然后对VDCOL的输入电压进行改进,新的改进输入电压改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况。最后通过三个层次的对照试验,验证了所提方法的有效性。

    2024年02期 v.51;No.228 80-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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  • 向微网供电的级联换流器均压控制策略

    徐晓宇;蔡梦路;赵成勇;宣佳卓;陆翌;王轩;

    直流侧串联交流侧并联的级联换流器拓扑目前是中低压小容量场景下输电系统换流器的较优选择,针对级联换流器直流侧电容均压问题,以级联换流器的数学模型为基础,提出了一种可以向全/高比例新能源微电网供电的具备均压功能的级联换流器控制策略,包括均压定电压/频率控制和均压优化下垂控制,并根据混合势函数理论分析了所提控制策略的大信号稳定性,给出了控制器的参数设计要求。相比传统均压策略,提出的策略不仅能参与系统的频率控制/调节,均压优化下垂策略还能免去模块间的数据通信。仿真结果表明,所提策略能在稳态和各种故障工况下实现均压功能,实现了对全/高比例新能源微网的频率调节,保证系统频率不超出安全阈值。

    2024年02期 v.51;No.228 90-100+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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  • 考虑系统效能和风险的电网设备检修/退役策略协同优化方法

    马晓晴;刘文霞;陈璐;李阳;姜英涵;刘宗歧;

    为提高电网设备检修和退役决策的科学性,提出了一种考虑系统效能和风险的设备检修/退役策略协同优化方法。首先分析了设备检修的故障率回退效应,并基于数据驱动建立BP神经网络模型对故障率曲线进行动态修正;其次从系统效能的角度分析检修与退役之间的交互影响,并提出综合成本投入和系统可靠性提升2种属性,其中成本指标包括设备投资成本、运行维护成本、故障成本、检修成本和折旧损失,可靠性指标则以系统期望缺供电量表示,进而基于前景理论,建立各指标的前景模型;然后以检修时间和退役更换时间为优化变量,以综合前景值最大为优化目标,以系统风险水平为约束建立检修/退役策略协同优化模型;最后采用遗传算法求解所提模型,并以某城市区域配电网的变压器设备为例,验证了所提方法的有效性。

    2024年02期 v.51;No.228 101-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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  • 纳米Al_2O_3-STPP@HACC核壳填料的制备及其对间位芳纶绝缘纸性能的影响

    律方成;路修权;刘贵林;朱玫盈;常小斌;阮浩鸥;

    通过交联和表面吸附的方法,以三聚磷酸钠(STPP)作为交联剂将壳聚季铵盐(HACC)包覆在纳米氧化铝(Al_2O_3)表面,成功合成了具有核-壳结构的复合纳米材料(Al_2O_3-STPP@HACC),并以此纳米材料作为填料制备了氧化铝/间位芳纶(PMIA)复合纸。利用zeta电位、XPS、FTIR、SEM、TEM和热重等方法对改性前后的纳米氧化铝微观形貌、化学组分、理化性能等进行了表征,测试了各纸样的工频击穿场强和表面电荷消散过程,计算得到绝缘纸陷阱分布特性。结果表明,壳聚糖季铵盐外壳通过静电引力和氢键包覆在纳米氧化铝表面,在聚合物中起到粘合和过渡作用,三聚磷酸钠起交联作用。改性后芳纶纸抗张强度和交流击穿强度分别为4.6 MPa和32.6 kV/mm,分别提升了38.5%和33%,同时,复合纸具有显著增强的热稳定性和低电导率(7.50×10~(-17) S/m),HACC@STPP壳层能够增强纤维界面结合力,引入大量深陷阱,限制载流子运动。

    2024年02期 v.51;No.228 112-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2258K]
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  • 基于二维CNN与多源机电信息融合的同步电机转子匝间短路故障诊断方法

    马明晗;侯岳佳;李永刚;贺鹏康;齐鹏;武玉才;

    为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前后的定子环流、转子振动、定子振动信号为故障特征,采用信号-图像转换方法将一维时序信号转化为二维灰度图像。其次将处理后的图像分别作为二维CNN模型的前置输入进行训练。最后采用D-S证据理论将3种证据体的输出概率进行决策融合。结果表明:该方法消除了单一信号易受传感器故障及环境变化的影响,故障诊断准确率显著提高,并与其他传统故障诊断算法的诊断结果进行对比分析,验证了此方法的有效性。

    2024年02期 v.51;No.228 123-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 2271K]
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  • 基于KPCA-FCM工况精简的机组燃烧优化

    李泳萱;田亮;董子健;

    针对深度调峰下运行工况频繁变动使锅炉燃烧优化参数调整难度增大的问题,提出了一种基于KPCA-FCM工况精简的燃烧优化方法。首先对锅炉实际历史运行数据提取稳态工况后,通过核主成分分析法(KPCA)进行降维,选取贡献率较大的运行参数利用模糊聚类算法(FCM)进行分析完成工况划分,实现对工况的精简。然后对不同的燃烧工况匹配对应的工况簇,调整燃烧参数到该类的最佳运行参数。为了验证该方法的合理性,采用最小二乘支持向量机辨识锅炉燃烧热效率模型。以高低两个工况区间为例进行仿真验证,结果表明提取到的最优运行参数目标值可以使锅炉热效率最高提升0.2%。因此,提出的工况精简方法可有效选取最优运行目标值,为现场运行人员调整运行参数提高锅炉效率提供了合理的数据参考。

    2024年02期 v.51;No.228 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1417K]
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