智慧能源体系驱动能源转型与结构调整——访《智慧能源体系》作者中国农业大学领军教授杜松怀、兼职教授博士童光毅

能源是人类社会发展的基石,是经济增长的动力。当前,随着经济的快速发展,能源的消耗也越来越大,能源短缺与环境污染成为制约社会发展的重要因素,传统的能源生产和消费模式难以为继,全球能源发展方式需要从简单、粗放式发展向集约和可持续发展方向转变。能源革命是社会发展的必然要求,是时代的强烈召唤。近年来,随着互联网技术的不断发展和完善.

“东数西算”背景下多数据中心联合消纳可再生能源途径研究综述

“碳达峰、碳中和”和“东数西算”战略目标背景下,新能源装机占比和数据中心机架数量持续增长,数据中心的负荷调节能力可有效促进新能源消纳。与传统的可中断、可转移负荷不同,数据中心作为一种用电量可观的新型负荷,在时间、空间尺度上均有调节潜力。因此,立足于现有研究成果,该文首先对数据中心能耗模型进行分析,对比了几种常见的建模方法;其次,通过对数据中心时空转移特性的定性分析和对消纳可再生能源潜力定量评估方法的总结,揭示了数据中心的消纳潜力;再次,分别从技术和管理2个层面梳理了数据中心消纳可再生能源的途径;最后,展望了“东数西算”背景下多数据中心联合消纳可再生能源的途径,为可再生能源消纳提供新的思路,助力我国“双碳”目标的实现。

基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

综合能源系统下虚拟储能建模方法与应用场景研究综述及展望

为了促进多能耦合互补和实现可再生能源就地消纳,综合能源系统已成为多领域的研究热点。考虑到能源设备及网络的多样性、复杂性以及多种能源时间尺度的差异性,根据能量平衡原理,对系统内具有可调特性的源、网、荷进行储能化建模,并构成虚拟储能系统参与到综合能源系统的优化调度中。为了准确把握虚拟储能的研究重点,首先介绍了虚拟储能的定义、逻辑架构和技术内涵;其次针对综合能源系统源、网、荷端设备或网络,总结和归纳了4种虚拟储能建模方法和特性指标;然后重点分析了虚拟储能在4种典型场景的具体应用;最后展望了虚拟储能未来的发展方向。

电力系统暂态分析课课程思政教学设计与实践

课程思政可促进高校育人模式的创新发展,是实现教学育人协同发展的重要途径。该文围绕电力系统暂态分析课在课程思政教育中的探索与实践,介绍在电气工程核心专业课程中使思政育人与专业教学融合的方法。该课程以社会主义核心价值观和新工科背景下的课程思政理念为指导,设计集课程思政目标、专业教学内容、融合教学模式和课程思政评价考核“四位一体”的课程思政教学内容体系。分别从丰富思政案例、灵活多样思政教学和聚焦实事热点等角度展开积极探索,提出实施课程思政的具体举措,以期落实“立德树人”根本任务,为培养“知农、爱农”的农村电气化高素质人才提供理论指导和实践借鉴,进而助力乡村振兴战略的实施。

相域恒阻抗同步电机移频电磁暂态建模与仿真

同步电机是电力系统中重要的发电设备,其暂态模型是否准确直接影响系统仿真精度。为满足电力系统低频-高频不同速率暂态过程准确、快速仿真的需求,提出了相域恒阻抗同步电机移频电磁暂态仿真模型。首先,基于希尔伯特变换与坐标变换,采用解析信号重构了同步电机方程。引入移频变换,建立了离散化的诺顿电路等效暂态仿真模型。模型具有直接的机网接口。进一步通过添加额外的虚拟绕组并提出虚拟绕组参数设置方法,使电机模型导纳矩阵为恒导纳矩阵,避免了每个时间步长需更新系统导纳矩阵的问题。所提出的电机模型通过设置不同的时间步长、移动频率、虚拟绕组参数,能够同时实现准确的高频暂态过程仿真和高效的低频暂态过程仿真。最终,通过与传统电磁暂态仿真模型的对比,验证了所提出相域模型的准确性与高效性。

县域场景划分方法与县域能源互联网典型模式研究

根据能源互联网中能源层、信息层和价值层的逻辑结构,规范县域能源互联网的概念、分析县域主要影响要素、聚类县域典型场景、设计县域能源互联网典型模式,为未来县域能源互联网的规划设计提供理论和方法支撑。首先,根据县域特点将县域分为核心区和非核心区,界定和设计县域能源互联网的技术内涵及总体架构;然后,介绍县域场景划分的方法与技术流程;第三,运用层次分析法对县域要素进行层次构建和权重求解;第四,构造县域场景函数式,建立基于自变量与函数的三维数据集,用轮廓系数分析法确定最优的聚类数目,运用K-均值聚类法得到不同的县域场景;第五,提出县域能源互联网总体规划设计原则、核心区与非核心区设计原则;最后研究设计不同场景下的县域能源互联网典型模式。

农业循环经济生产场景下供用能模式与低碳运行研究

双碳目标和乡村振兴战略背景下,庭院循环经济成为农业发展的主要模式之一,其能源利用方式和能量流动研究尚处于起步阶段,文章在黑龙江省抚远市生德库村生产场景下,围绕农业庭院循环经济模式下的能源利用以及碳排放规律开展研究。首先,基于生产场景,设计适用于当地的庭院循环经济供用能模式;其次,基于供用能模式,针对庭院循环经济模式下零碳运行进行研究,提出该模式下的碳排放计算方法;最后,通过算例验证庭院循环经济供用能模式零碳运行的可行性。

基于红外通信的动物身份智能识别装置

利用红外电子识别装置识别和传输动物身份信息(如编号、养殖场、父母代信息等)是一种新的技术尝试。与RFID技术相比,这项技术具有许多优点。目前,制约应答器长期连续应用的最大障碍是其有源式设计。本研究对前期研制的红外传输动物身份智能识别装置进行了改进。采用低功耗元件和间歇式工作方式,由阅读器启动安装在动物耳朵上的应答器,应答器间歇工作,使整个系统的平均工作电流控制在2 mA以下,空闲时工作电流仅为μA级,延长了应答器的使用寿命;采用阵列式设计扩大了阅读器的信号启动和接收范围。实验室及现场测试结果表明:改进后的阅读器能在2 m范围内有效接收应答器的信号,在阅读器阵列边缘45°范围内对应答器正常启动,红外编码信号能够准确双向传输;传输距离和响应时间可调整硬件和软件设计来实现;有源式应答器可连续工作6个月以上。

松弛节点电压对优化潮流及电力市场经济性的影响

用优化潮流(OPF)寻求发电总成本最低的运行方案是电力公司追求的主要目标之一。在网络拓扑和负荷水平一定的情况下,松弛节点电压的改变对优化程序和电力市场的经济性指标,如程序收敛性、系统发电总成本、有功网损和无功网损均会产生直接影响。文中运用优化工具对这一问题进行研究,并对IEEE-11、14和30节点系统进行仿真,仿真结果表明:采用优化技术可显著降低系统的发电总成本;维持恰当的松弛节点电压幅值也有助于节省发电费用和降低网损,带来理想的经济效益。对无功网损为负的网络,要对电压稳定和系统安全予以更多关注。

光伏扶贫农村综合能源站设计与优化配置方法

针对我国农村综合能源建设无法照搬城市能源结构的问题,结合光伏扶贫和农村沼气循环利用模式,创新性地设计出融合农村产业发展特色的农村综合能源站,并提出优化配置方法。该模型综合考虑光伏扶贫、沼气循环利用成本、收益和农村能源站电、热、冷约束,对燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机、储能装置等装置容量进行优化配置。以北方某贫困村为研究对象,利用当地光伏扶贫政策支持及生物质资源丰富特点,对其农村综合能源站设备进行优化配置,分析了基于光伏扶贫的农村综合能源站的收益。算例分析表明,本文提出的农村综合能源站优化配置结果合理有效,为未来农村综合能源规划及绿色产业扶贫提供理论和技术支持。

电能替代技术在农业碳减排中的应用综述

文章针对农业中碳排放占比较高的碳排放源提出针对性的能源电力技术碳减排方案,包括等离子体技术、电能替代技术、粪便电力处理技术,并对其原理和优势加以阐述。将能源电力技术与现代农业结合,打造智慧农业,真正意义上实现农业碳减排,这将为我国早日实现碳达峰、碳中和目标提供强有力的技术保障。

抓住电力改革机遇,推进电力市场课程体系建设

在我国全面推进电力改革的形势下,及时调整专业课程及教学目标,培养既懂电力技术,又懂经济管理的高级人才,已成为农业电气化与自动化学科教学改革的主要内容。本文就电力市场课程体系建设进行探讨,为进一步提高教学质量提供借鉴。

电力市场交易模式的现状与发展趋势

介绍了电力工业放松管制后出现的新实体 ,详细分析了英国和美国加州的电力市场模式和最新发展 ,讨论了加州的电力危机 ,得到了一些启示。根据英国和加州电力市场的经验和教训 ,建议我国采用简化的市场结构 ;除独立省网外首先建立区域级电力市场进而建立国家级电力市场 ;市场交易种类多样化 ,避免过分依赖现货市场 ;成立 PX和与 NGC一体化的 ISO;研究基于 e- commerce的 ISO的可行性。此外 ,针对诸如能源短缺、环保、市场监管、系统规划与投资。

电力危机对电力工业市场化的影响与对策

介绍了美国加州电力系统的运行与监管、电力市场的结构模式 ,详细分析和讨论了加州电力危机的根源 ,剖析了电力危机对电力工业市场化的影响和对策 ,指出发展电力市场应当成为我国电力工业改革的基本方针 ,要认真解决好竞争与管制、局部利益与全局资源优化配置、现有利益与电力工业可持续性发展之间的矛盾 ,应重视市场中各种因素的相互作用和影响。

小波分析在电力系统继电保护中的应用

简述了小波分析的基本原理 ,介绍了小波分析技术在变压器、输电线路、暂态行波测距、自动重合闸、信号滤波、接地故障检测和故障启动算法方面的应用 ,指出小波分析在电力系统继电保护中的应用具有十分广阔的前景。

美国加州电力危机对电力市场改革的影响

本文介绍了美国加州的电力市场结构与运营模式 ,详细分析了加州电力危机产生的根源及对电力市场产生的影响 ,从中获得了一些有益的启示。指出电力危机不应归咎于电力市场改革 ,应从多角度。

计算机继电保护系统的采样技术

研制变电站的计算机保护系统，首先要确定实时采样的方式及来样通道的结构配置。本文对此进行了详细的分析，同时介绍了几种提高数据传输率的有效措施。