基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计

动态状态估计是监测同步发电机动态行为的重要手段,准确的动态状态估计结果对于指导电力系统安全运行与高效控制具有重要意义。从数据驱动的角度出发,提出了基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计方法。该方法首先利用汉克尔动态模态分解算法从发电机动态响应数据中提取Koopman算子,进而以提取的Koopman算子为基础构建同步发电机状态空间模型,并利用卡尔曼滤波对同步发电机状态变量进行动态估计。该方法无须事先构建发电机模型及参数,实现了完全数据驱动的动态状态估计。仿真实验结果表明,在发电机模型及参数失配的情况下该方法估计精度明显高于传统以模型为基础的估计结果,具有较好的自适应性和鲁棒性。

面向东北电网调峰辅助服务市场交易主体的分摊上限动态机制设计

东北电网现行的调峰辅助服务市场机制难以应对市场结构变化带来的交易主体实际调峰收益低于预期、积极性降低等问题,且难以满足未来我国以新能源为主体的新型电力系统发展需求。在介绍东北电网现行调峰辅助服务市场费用分摊机制的基础上,分析其局限性,提出面向市场参与主体的分摊上限动态调整机制,以保障调峰供应方的调峰收益;构建以市场交易主体综合收益最高为目标的动态分摊上限数学模型,并提出用于评估调峰辅助服务市场的指标体系。基于辽宁省电网实际运营数据的算例结果验证了所提机制的合理性与有效性。

基于随机预测理论的双馈风电机组参与电网调频控制策略

随着电力系统中的风电渗透率不断提高,系统中风电功率的随机波动给电网频率稳定性带来巨大挑战。针对上述问题,该文提出基于机会约束随机模型预测控制的附加功率调频控制策略。首先,综合考虑系统中风速及负荷的实时随机波动问题,建立风电并网系统频率响应模型;其次,以系统频率变化及风电输出功率波动最小为控制目标建立期望目标函数,并将机会约束纳入随机最优化模型中;最后,根据随机扰动的分布信息或坎泰利不等式,结合状态反馈控制律求解随机最优化模型,得到当前时刻的最优控制律。利用MATLAB/Simulink搭建风电并网系统进行仿真验证,结果表明,所提策略能够有效抑制风电功率波动及系统频率变化,提高了电网的频率稳定性。

基于灰狼算法的风-光-抽水蓄能联合系统多目标优化策略

风电、光伏的出力具有随机性、波动性以及间歇性,直接并网将会造成电站发电收益降低和电能并网波动性较大以及风、光弃电量较多等问题,降低碳减排量.抽水蓄能电站的加入可在一定程度上缓解上述问题.因此,针对风-光-抽水蓄能联合发电应用场景进行研究,建立综合考虑联合系统经济收益最大化、系统功率波动最小化以及碳减排量最大化3个目标的多目标优化模型,并通过归一化处理,将多目标问题转换成单一目标问题进行求解.采用能够实现局部搜索与全局搜索自适应调整的灰狼算法,对风电、光伏以及抽水蓄能的并网电量进行优化仿真.仿真结果表明:所建立的模型能够有效提高系统的经济收益,大大降低电能并网波动性.同时,新能源的高效利用也使得联合系统的碳减排能力显著提高,模型具备较高的可行性.

计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置

随着送端电网中大规模风电机组的接入及常规同步机组的置换淘汰,电网短路比水平下降,电压支撑能力削弱,故障时易导致新能源机组暂态过电压而发生脱网事故。面向含高比例风电的送端电网,研究综合计及短路比提升和暂态过电压抑制的调相机优化配置方法。首先,利用新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations’short-circuit ratio,MRSCR)分析了调相机接入对风电场短路比的提升作用,并基于调相机暂态快速无功响应特性揭示了其对风电机组暂态过电压的抑制机理;然后,提出一种同时计及短路比提升和暂态过电压抑制的两阶段式调相机优化配置策略,第一阶段以风电场短路比提升为核心约束优化配置调相机位置与基础容量,第二阶段以暂态过电压安全为关键约束进行调相机配置容量修正,并引入量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)进行优化求解。最终,基于PSD-BPA在含高比例风电的送端电网进行算例分析,验证了所提出的调相机优化配置方法能够显著提升风电机组多场站短路比水平并有效抑制风电机端暂态过电压。

面向精细化频率恢复要求的受端电网响应驱动自适应减载控制策略

随着电网中频率敏感性装备的大量接入,近年来电网安全导则中规定了更加精细化的频率恢复标准(frequency recovery criterion,FRC),旨在使频率敏感性装备能够在受扰后频率动态过程中安全穿越,保障系统频率安全运行。为此,该文提出一种面向精细化FRC要求的受端电网响应驱动自适应减载控制策略。以FRC为控制导向设计基于模糊控制的智能自适应减载控制器,并引入防止减载控制过切和欠切的推理机制,控制器可根据频率轨迹演变状态进行“判定-决策-控制”的实时自适应减载动作;为提升减载控制性能,进一步提出以频率恢复满足FRC要求为约束、减载代价最小为目标的控制器参数整定模型及其优化求解方法;综合各负荷站点优化减载模糊控制器构成响应FRC要求的分散式减载控制策略,可完全实时自适应决策减载要素,使频率恢复满足FRC要求基础上有效减小减载控制代价。通过对单直流馈入的简单受端系统算例和多直流馈入的省级受端电网仿真分析,验证该文所提减载策略的有效性和适用性。

基于暂态关键特征逻辑推理的复杂电网响应驱动暂态稳定性判别

暂态稳定实时性判别是响应式稳定控制的核心,新能源和直流输电并网下电网的结构、运行和响应特征复杂程度骤增,现有实时性判别方法的准确性和泛化性面临挑战。该文针对含新能源和直流输电的复杂电网暂态稳定性,提出了一种基于可量测暂态能量特征的自适应逻辑推理判稳方法,实现无电网模型依赖且具有可解释性的实时性稳定性判别。首先,基于发电机转子运动的能量关系,结合特勒根定理构建了面向复杂电网响应信息的能量函数并论证了其守恒性;然后,根据系统动能-势能能量转换特征定义了稳定预判因数,并结合最大功角差构成了判稳关键特征量,提出了基于自适应模糊推理神经网络(ANFIS)的关键特征量与稳定状态之间的映射模型,实现了暂态稳定性实时推理评估;最后,在简单系统中量化分析了关键特征量与系统稳定性间的关系,并在修改后含新能源与直流输电的IEEE10机39节点系统中验证了该文所提方法的有效性与泛化性。

基于随机数据驱动SDMD的电力系统区域惯量评估方法

准确评估系统惯量对于支持未来低惯量电力系统的系统安全运行至关重要。文中提出了一种随机数据驱动下基于机电响应特征的系统惯量评估方法,从随机响应信号中实现了区域有效惯量的评估。首先,通过将随机Koopman理论与随机动态系统相结合,推导出了随机Koopman空间上机电特征与系统惯量的耦合关系。然后,利用子空间动态模式分解(SDMD),以数据驱动的方式提取系统机电响应特征。该算法通过正交投影和奇异值分解,在压缩数据的同时实现了系统状态矩阵的低秩近似,可以有效减弱观测噪声对计算结果的影响。最后,采用IEEE 4机2区系统和IEEE 10机39节点系统的数值模拟算例验证了所提算法的有效性和鲁棒性。

交直流混杂环境下三相变压器绕组电磁-振动特性

交直流混杂使变压器产生偏磁效应,同时造成电流畸变、振动加剧等问题,严重危害变压器的安全稳定运行。文中针对三相变压器直流偏磁的绕组振动问题,研究其电磁与振动特性。建立电磁-振动模型,利用电磁-机械耦合原理循环迭代求解变压器电磁与振动参数,然后分析绕组电流与振动加速度的时-频域分布情况,研究电磁参数对绕组振动的影响,并总结其变化规律。最后搭建动模实验平台,测量实际绕组的电磁与振动参数,并与仿真数据进行对比,验证结论的正确性。

两级电力市场环境下考虑条件风险价值的新能源场站最优售电模型

为充分发挥能源资源优化配置作用,我国正逐步建成“统一市场、两级运作”的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,新能源场站参与省间电力现货交易的计划电力缺乏指导性是目前亟须研究的问题。对省间-省内两级电力市场的现行机制进行了深入研究,探讨了其运作框架。考虑省间电力现货交易与辅助服务市场的多时间、多空间耦合特性,构建了两级电力市场下新能源场站的售电决策双层优化模型,并基于条件风险价值法对下层模型进行转化,实现对新能源场站出力不确定性的控制。依托东北某省工程实际数据进行了算例分析,结果表明该模型能够在两级电力市场环境下提高新能源场站的市场收益。

海水淡化与电制热负荷联合消纳风电的多时间尺度调度策略

协调控制负荷侧灵活性资源消纳风电是构建新型电力系统的关键技术之一。考虑到风电预测精度随预测时间尺度缩短而提高,提出利用海水淡化、电制热等灵活性负荷消纳富余风电的多时间尺度优化调度策略。首先,分析多元协调消纳风电的电力电量平衡关系,建立海水淡化和电制热负荷的可调控支撑能力运行特性模型。其次,考虑负荷调度优势及运行边界,分析其在不同时间尺度下风电消纳调度需求的适应性,建立多时间尺度优化调度机制。在此基础上,建立日前、日内和实时优化调度模型,提出含电-水-热-储的多介质、多能源转换协调消纳风电的多时间尺度优化调度方法。最后,以中国北方某沿海城市冬季供暖期为例进行数值分析。结果表明,该方法在风电正调峰出力和反调峰出力时均表现出很强的跟随风电波动能力,能够有效提升风电利用率和运行经济性。

基于供用能双侧多主体博弈互动的综合能源系统优化调度策略

风电等可再生能源高比例并网,是“双碳”目标下电力系统绿色低碳化转型的必经之路,但这也对电网安全运行带来了巨大的压力。因此,文中提出了一种基于博弈论的含碳捕集综合能源系统(Integrated Energy System, IES)优化调度策略。首先,构建了促进风电消纳的综合能源系统内碳循环优化模型;然后,构建了含Stackelberg博弈的双层博弈调度模型,并证明该模型纳什均衡;最后,利用改进的差分进化算法求解双层博弈模型,以满足调度模型收敛速度需求。

头孢克肟胶囊溶出曲线一致性评价研究

目的建立头孢克肟胶囊溶出度的快速测定方法,考察头孢克肟胶囊仿制制剂与参比制剂在不同介质中溶出曲线的一致性,结合生物等效性研究结果评估体外溶出评价方法的可靠性。方法溶出实验采用桨法,转速50 r·min^(-1),以pH值1.2盐酸、pH值6.8磷酸盐缓冲液、pH值7.5磷酸盐缓冲液和水为溶出介质,优选核壳型色谱柱建立高效液相色谱测定法,分别测定仿制制剂和参比制剂溶出曲线。通过生物等效性实验,评估仿制制剂与参比制剂生物等效性。结果3批仿制制剂和参比制剂在4种介质中的相似因子(f_(2))均>60。仿制制剂和参比制剂在人体内空腹和餐后的药动学参数[达峰浓度(C_(max))、药-时曲线下面积(AUC_(0-t)、AUC_(0-∞))]均符合生物等效性标准。结论仿制制剂和参比制剂体外溶出行为一致,且生物等效。该方法简便、快速,可用于头孢克肟胶囊溶出度测定,可为头孢克肟胶囊一致性评价提供借鉴。

基于累积贡献率和可解释人工智能的静态电压稳定裕度估计特征量筛选方法

利用海量量测数据估计大规模互联电网静态电压稳定裕度时,合理地选择输入量测信号和裕度估计算法是实现高质量裕度估计的基础。提出了一种基于累积贡献率和可解释人工智能的关键特征量筛选方法。给出了基于沙普利值加性解释理论可解释模型的输入特征贡献值量化方法,并依据贡献值大小对特征降序排列;采用基于累积贡献率增量的循环优化过程剔除冗余特征,形成关键特征子集;在系统关键特征优选的基础上,采用轻量梯度提升机算法实现静态电压稳定裕度在线估计。所提方法在保证估计精度的同时,大幅降低初始样本维度,解决特征过拟合问题,有效提升静态电压稳定裕度估计在线性能。基于WECC 3机9节点系统、IEEE 10机39节点系统以及IEEE 300节点系统的仿真分析验证了所提关键特征量筛选方法在电力系统静态电压稳定裕度估计中的有效性。

面向可中断负荷的调峰辅助服务市场双边交易动态结算方法

在东北电力辅助服务市场中,引导可中断负荷用户参与双边交易是缓解电网调峰困难、提高风电消纳水平的有效措施。针对用户盲目签署交易价格、签署电量虚高的问题,提出一种“以量定价”的双边交易动态结算方法。首先,考虑风电企业考核风险,对电力辅助服务市场双边交易机制进行建模。然后,建立Shapley值收益分配模型,依据风电消纳情况评估交易双方的贡献,并据此计算双边交易一次补偿价格。在此基础上,针对交易双方运行工况进行偏差考核,约束交易双方执行双边交易合约的规范性。最后,以海水淡化厂参与双边交易为例,通过所提方法与传统双边交易结算结果的对比,验证了双边交易动态结算方法的有效性。

基于灵活性供需平衡的电-气-热综合能源系统低碳调度

氢能、光伏和风能等可再生能源是实现双碳目标与碳排放双控目标的重要途径,由可再生能源剧烈的发电波动,导致失负荷与弃电双重风险问题凸显,因此对能源系统的灵活性提出了更高的要求。文中提出基于灵活性量化的综合能源系统低碳调度模型。首先,分析多能耦合灵活性资源运行特性,进行综合能源系统灵活性资源模型构建,结合系统设备二氧化碳利用与排放情况,实现系统内部二氧化碳的深度利用;其次,考虑系统源-荷波动情况,进行园区级系统能量和坡度灵活性的量化分析;最后,结合系统灵活性资源的差异化调节特性,考虑不同时间尺度下系统灵活性供需差异,进行多时间尺度的调度,以平抑可再生能源及负荷不确定性带来的灵活性需求。文中以南方某综合能源工业园区为实验背景,采用文中所提出的方法进行分析调度,实现不同时间尺度下多种能源灵活性平衡,有利于提升综合能源电-气-热系统灵活性和低碳特性。

基于数据驱动的交直流混联电网阻尼调制策略

为改善交、直流混联电网因联络线上功率失衡引起的弱阻尼区间模式,提出一种基于定点滑窗摄动法筛选灵敏发电机组的有功再调度阻尼调制策略。首先,研究联络线断面交、直流功率配比和单极闭锁故障对区间振荡的影响;然后,基于随机响应数据运用随机子空间辨识法辨识系统模态,并根据发电机有功自然摄动提出定点滑窗摄动法计算发电机阻尼比-有功灵敏度,选出送、受端灵敏度最大的发电机组合进行有功再调度,定向提高区间振荡阻尼比以满足系统安全稳定运行的要求;最后,在改进的IEEE 16机5区系统进行仿真与计算,其结果验证了辨识方法的有效性和所提策略的可行性。

基于低频中压交流互联的网格化混合微电网结构及其关键装备

为了解决逐年增加的可再生能源发电与负荷分散集成导致的配电网功率倒灌以及电能质量问题,提出一种基于低频中压交流(low-frequency medium-voltage alternating current,LF-MVac)互联的网格化混合微电网结构,所提结构在能够实现潮流调控的基础上,还具备灵活组网能力及能更好地利用现有基础设施等优势。此外,设计了一种隔离型模块化多电平矩阵变换器(isolated modular multilevel matrix converter,I-M3C),给出了其拓扑与调制策略,建立了I-M3C平均电路模型,设计了基于双dq坐标变换的I-M3C控制策略,实现了中压交流(medium-voltage alternating current,MVac)、LF-MVac以及低压直流(low-voltage direct current,LVdc)3个端口之间的能量转换。最后,搭建了基于LF-MVac互联的网格化混合微电网仿真平台,证明了所提关键装备的有效性及相关理论分析的正确性。

处方和工艺对盐酸美金刚片含量均匀度的影响

目的研究处方中的辅料及工艺对盐酸美金刚片含量均匀度的影响。方法采用粉末直接压片工艺,通过单因素试验,考察处方中填充剂种类及型号、混合工艺对含量均匀度的影响。结果盐酸美金刚与5倍量的硅化微晶纤维素90加入混合机中预混10 min,再加入剩余的物料,8 r·min^(-1)混合30 min,能实现最佳的含量均匀度。结论本研究筛选出了适合粉末直压工艺填充剂硅化微晶纤维素90,考察了混合工艺,优选了2次混合法,获得了良好含量均匀度。

风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统建模与控制

针对风机与光伏发电功率波动、弃光等问题,提出风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统模型及控制策略。建立风机、光伏、电解槽及超级电容器数学模型,构造一种变流器少、占地面积小、成本低的光伏、电解槽和超级电容器集结于直流母线结构。协调控制策略如下:当风电与光伏总出力大于负荷需求且功率差额小于电解槽额定功率时,电解槽消纳系统剩余功率;当负荷需求突降时,电解槽运行于额定状态,超级电容器快速充电,平抑直流母线电压波动,待到其端电压达到充电深度电压时,退出运行;当冲击性负荷扰动电网时,电解槽处于停机状态,超级电容器快速放电,平抑直流母线电压波动,待其达到放电深度电压时,退出运行。通过仿真,验证了风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统模型与控制策略准确性及有效性。