火电耦合压缩空气储能技术研究进展及展望

火电耦合压缩空气储能技术作为一种提升传统火电机组灵活性和经济性的有效手段,近年来受到了广泛关注。该文从分析火电耦合压缩空气储能技术在提升电网调峰能力、促进可再生能源整合等方面的重要意义出发。首先,介绍典型耦合系统的结构组成与工作原理;然后,探讨耦合系统中关键设备的技术现状和面临的挑战;之后,梳理火-储耦合系统的集成方案设计、调峰运行优化以及经济性评估的研究现状;最后,针对当前技术难点,展望未来火电耦合压缩空气储能技术的研究方向与重点。该文旨在为今后相关领域研究提供参考与借鉴,推动其持续发展和创新。

计及能源自洽率和共享氢储能的电-氢-交通耦合配电网低碳经济运行

新型储能的多元化发展为能源资源的优化配置和就地高水平消纳奠定了基础,为此提出了一种计及能源自洽率和共享氢储能(shared hydrogenstorage,SHS)的能源网低碳经济调度方法。设计了包含电负荷-氢负荷的氢燃料电池车(hydrogen fuel cell vehicle,HFCV)交通网与新能源配电网双向耦合架构。在此基础上,以提高能源自洽率、降低碳排放成本为目标,综合考虑配电网、交通网、氢储能系统的运行约束条件以及短期氢储能(short-term hydrogenstorage,STHS)和SHS服务,建立了电-氢-交通耦合配电网的低碳经济优化调度模型,并给出了基于精英遗传算法(elitist strategy genetic algorithm,ESGA)的求解方法。算例分析证明,提出的方法可有效提升电-氢-交通耦合网络能源自洽率、降低整体系统碳排放成本。

基于最优动态功率补偿的先进绝热压缩空气储能一次调频控制策略

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

考虑资源相关性的新能源场站群集中式共享储能优化配置

针对区域内新能源场站群联合出力场景的集中式共享储能配置规划问题,提出考虑资源相关性,即风光出力互补特性、各新能源场站出力空间相关性的新能源场站群共享储能优化配置策略。该策略首先利用Copula方法进行典型场景生成,以剖析风光资源的相关性与互补性;在此基础上,建立新能源场站群集中式共享储能的优化配置模型,以实现多主体间储能的共享与互补利用,同时尽可能利用风光资源的相关性。最后通过仿真分析验证所提方法的正确性和有效性。

面向工程应用的先进绝热压缩空气储能模型及先进㶲分析

先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage system,AA-CAES)仿真建模及分析是其工程实践的基础。然而,目前模型一般基于理想工况建立,分析结果与实际工况相偏差较大,无法指导工程应用。为此,在传统热力学模型基础上,考虑了空气流动阻力损失和能量转换设备损耗等因素,建立了面向工程应用的AA-CAES模型并以200MW盐穴AA-CAES系统为例进行了分析。同时,对系统效率分析方法进行改进并对其进行了先进㶲分析。结果表明,空气管道㶲损失占总㶲损失比例接近7%,能量转换设备损耗导致电-电效率比轴功效率低5%,二者对系统性能影响较大,在进行工程设计时不可以忽略。系统各部件可避免㶲损失占比均较大,表明系统具有较大的性能提升潜力。各部件㶲损失为其内部㶲损失,与其他部件是否工作在最佳状态关系不大。

考虑通信延时的分布式发电系统协同控制策略

分布式控制是提高分布式发电系统运行灵活性和可靠性的重要技术手段,但其控制效果较依赖于各分布式电源之间快速、可靠的信息交互。实际系统中,通信延时往往难以避免,其存在可能使控制性能恶化,甚至导致系统失稳。为此,提出一种考虑通信延时的分布式发电系统高可靠协同控制策略。首先,分析通信延时对常规分布式控制系统的影响;其次,通过引入Artstein变换,将含延时系统的稳定性问题转换为无延时系统的控制器优化设计问题;在此基础上,针对延时导致系统响应性能恶化的问题,设计有限时间控制策略,在优化收敛速度的同时提升系统对设备频繁投切的适应性。多种工况的结果验证了控制策略在通信延时下具有更可靠的控制性能。

基于构网型逆变器的光伏有功备用控制策略

光伏机组采用构网型逆变器并网是戈壁荒漠新能源电网稳定运行的关键。为解决传统光伏减载运行受辐照度影响大、保留功率不精准等问题,提出了基于构网型逆变器的光伏有功备用控制策略。首先,设计了含参考阵列和备用阵列的光伏并网结构。其次以双级式光伏拓扑结构为基础,在前级DC/DC引入有功备用控制,在后级DC/AC引入构网型控制策略,实现光伏机组主动参与电网频率调节;控制策略引入直流电容电压恒定控制,维持直流电压的同时,增强光伏机组的惯量特性。最后建立构网型光伏逆变器小信号模型,通过根轨迹分析了直流电容值对光伏频率响应的影响。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。

面向变电站近电作业的高精度多人姿态估计方法

在变电站近电作业场景中,人体姿态估计对于准确定位人体关键点信息至关重要。然而,由于肢体或设备的遮挡,传统检测方法常常面临精度低、漏检和误检等问题。为此,提出一种面向变电站近电作业的高精度多人姿态估计方法。首先,在骨干网络中嵌入DCN(可变形卷积网络),使模型能够自主学习人体关节特征,并增强了几何建模能力。其次,构建一个基于ConvNeXt v2 Block的特征金字塔网络作为颈部结构,通过跨尺度连接方式加强特征间的交互学习。在预测头中引入CA(协调注意力机制),以进一步捕获特征图的通道和方向信息。最后,通过改进原损失函数,加速了模型的收敛速度。结果表明,与基准模型相比,所提模型的平均检测精度P_(0.50)、P_(0.75)和P分别提高了2.7%、7.3%、4.2%,可为变电站复杂环境下近电作业人员的安全提供重要的技术支撑。

零碳园区研究综述及展望

园区作为国民生产、生活的重要载体,提供了大量的能源生产活动和基础服务设施,同时也成为碳排放的重要源头。园区物理界限分明,生态系统独立,运营管理权明晰,使得园区成为践行碳中和的天然试验田。首先,介绍零碳园区的典型构成,并对其净零碳能力进行分析;其次,从物理层、信息层、平台层、应用层4个层面分析零碳园区发展形态,提出园区零碳操作系统的架构;然后,对零碳园区的关键技术进行分析,从园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系、园区低碳管控技术3个方面对零碳园区的研究现状进行总结,同时分析现有研究的不足和未来研究方向;最后,提出零碳园区研究的挑战与展望。

基于参数规划的含储能和风电电力系统低碳经济调度

为了实现“双碳”目标以及适应新能源快速发展的形势,基于参数规划及工程博弈论提出了一种含储能和风电电力系统的多目标低碳经济调度方法。以系统发电成本、碳排放量、储能寿命折损为目标构建多目标优化模型,采用系数约束法将模型转化为参数线性规划模型,求解参数规划模型可获得Pareto前沿的精确解析表达式,从而进一步构建工程博弈问题,精炼得到对多目标具有公平性的唯一Pareto最优解,为决策者提供参考。算例分析结果表明,所提调度方法能够充分兼顾各目标的优化程度,保证电力系统调度的环保性与经济性,可有效应用于新能源电力系统的低碳经济调度。

基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策

随着分布式光伏大量接入园区用户侧,其随机性与波动性使得工业园区微电网下的能量管理愈发困难,储能为缓解上述问题提供了有效的手段。为实现园区用户侧新能源高效消纳及储能资源合理利用、兼顾多园区用户的利益诉求,提出一种基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化模型。模型中利用工业园区用能运营商对多用户的能量进行统一管理,利用价格信息引导园区用户调整用电策略,利用分布式储能“低储高发”特性协调运营商与用户间的能量交互;并通过仿真算例验证所提方法的可行性和有效性。结果表明:基于主从博弈的工业园区运营商与分布式光储用户购售电优化决策,能够兼顾园区运营商和用户的经济性,促进新能源与储能的协同发展。

基于合作博弈的能源共享模式下多园区低碳优化调度

综合能源园区具有多种形式的能源供给和需求,园区间的多元化能源共享可以有效提高新能源消纳以及供能和用能的低碳运行。因此,针对不同利益主体园区在能源共享模式下联合运行的低碳调度需求,建立了基于合作博弈的多园区低碳优化调度模型。首先,在综合能源园区内引入碳捕集-电转气设备,构建多园区电能-天然气能源共享的低碳能源系统框架和模型。其次,考虑各园区主体的利益诉求,以合作博弈为理论工具建立电能-天然气能源共享模式下的多主体低碳经济调度模型。再次,考虑参与者的个体性差异,基于共享联盟内各园区参与能源共享的贡献度,采用改进纳什谈判的方法对多园区联合运行的收益进行二次分配,以保证能量共享的实现。最后通过算例仿真验证了所提模型的可行性与有效性。

考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置

氢储能技术具有零污染、效率高、来源丰富等特点,是太阳能高效利用的重要手段。但是当氢储能进行热电联供时,因热电耦合约束的存在,其供能灵活性较差。针对上述问题,设计了一种考虑光热集热单元的氢储能热电联供系统,将光热集热单元作为氢储能系统的额外供热源,以系统的供能经济性为目标,建立含光热集热单元的氢储能综合能源系统容量优化配置模型。以典型的综合能源系统热电联供为算例进行仿真,验证了光热集热单元对提升氢储能热电联供能力的有效性以及所提氢储能综合能源系统容量优化配置方案的经济性。

基于主从博弈和改进Shapley值的分布式光伏社区共享储能优化运行策略

随着用户侧分布式发电技术的快速发展,通过配置储能提高社区用能可靠性和经济性成为重要的发展趋势。在共享经济的背景下,该文提出了一种基于双层结构的分布式光伏社区能量共享优化运行策略。其中上层为基于主从博弈的多社区共享集中式储能的运营模式,实现对集中式储能的充放电决策及储能共享价格的动态优化;下层为基于改进Shapley值的分布式光伏社区主体间的能量共享收益分配机制,其中综合考虑多社区出力–联盟负荷波形相似度、净出力大小、净出力相关性等因素对Shapley值进行改进,从而实现对联盟额外收益的合理分配。算例仿真结果表明,所提方法有利于提高分布式发电的消纳率、降低社区用能成本并促进能量共享收益的合理分配。

质子交换膜电解槽控制策略研究

目前氢能已成为支撑新型电力系统发展的洁净能源载体,光伏电解水制氢技术是制氢的最佳方式之一。针对光伏电解水制氢系统中的关键设备质子交换膜电解槽(PEMEL),结合其非线性、时变性、强耦合、多输入多输出的设备特性和运行特性,以PEMEL动态模型为研究对象,对其控制策略进行研究,包括比例积分微分(PID)控制、鲁棒控制、模型预测控制(MPC)、容错控制(FTC)策略,分析这四种控制策略的结构和优缺点,并从平稳性、精度、计算复杂度和响应速度四个维度对每类控制策略进行单独评价,为PEMEL控制技术研究及氢能领域的发展提供新的借鉴思路。

发电侧共享储能运营机制与交易模式研究综述

发电侧共享储能因能够提升新能源场站的灵活性和提高储能利用率而受到广泛关注,但不够成熟的运营机制与交易模式阻碍了它的大规模发展。共享储能运营机制和交易模式的研究对支撑和鼓励多类型储能单元及其所有者参与能量共享具有重要意义,也是当前的研究热点领域。为此,从运营机制、交易模式两个方面进行了梳理和分析,讨论了分散式、集中式共享储能在需求满足、利益驱动不同投建目的下的运营机制;在此基础上从非合作博弈与合作博弈两个角度分析总结了目前共享储能的交易模式;并展望了共享储能在未来电网形态演变中的发展方向,以期为新型电力系统中电网、新能源储能、储能协同发展需求的研究和技术应用提供借鉴。

基于用户群体划分的多步短期负荷预测方法

新型电力系统中负荷的多样性和随机性特征日趋明显,同时单步负荷预测需要参考一阶滞后特征,无法提前预测多个时间步的观测值,因此需要提出适用于负荷新特征的多步负荷预测方法。为此,提出基于用户群体划分的多步短期负荷预测方法。首先,使用最大相关最小冗余准则从影响用户负荷的外界因素中选取典型特征,并依据每位用户负荷与典型特征的相关系数对用户群体进行划分;然后为每个用户群体构建全局注意力模型,并在模型解码端迭代输入预测时刻已知信息进行辅助预测;最后,将各模型的输出在对应时间步上进行求和,从而实现对整个用户群体负荷的多步准确预测。以公开数据集进行算例分析的结果表明,所提方法在预测准确性和稳定性方面有较大优势。

考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度

燃料电池是氢储能中的重要组成部分,其运行效率对含氢储能的综合系统的经济性有较大影响。为此,提出考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度方法。通过分析燃料电池输出功率和运行效率间的关系,建立燃料电池变工况条件下运行效率的分段线性化模型。提出考虑燃料电池的变工况效率特性的多模块输出功率协同优化策略和燃料电池多模块工作协同策略,从而提升燃料电池总体运行效率和各模块使用寿命。基于此,以风-光-氢综合能源系统优化调度为例,验证了所提优化运行策略的有效性。

基于参数自适应调节的虚拟同步发电机暂态响应优化控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)因能模拟同步发电机的运行机制,受到新能源发电领域的广泛关注。针对分布式能源出力变化引起系统频率和功率波动甚至越限的问题,该文在分析暂态过程中各物理量变化情况的基础上,充分利用VSG虚拟惯量和阻尼系数灵活可调的优势,建立了以暂态响应时间最短为目标,以频率及其变化率不超过设定值为约束并考虑系统平衡点边界条件的优化模型。进一步,提出了该模型的求解方法并据此设计了虚拟惯量和阻尼系数的自适应调节策略,并分析其稳定性。该策略可有效抑制暂态过程VSG频率和功率的波动,且能显著缩短暂态响应时间。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

智能电网信息安全及其对电力系统生存性的影响

目前的电网必将发展成为由电力网和信息网组成的相互依存的复合网络.分析了智能电网网络构成的特点,阐述了信息网络安全在智能电网安全中的重要性.通过对智能电网信息化引入新元素的主要功能和特点的分析,从信息的采集、传输、处理和互动等角度描述了智能电网的信息安全问题,预想了各类攻击条件下的安全性事故场景.从网络功能的耦合性和网络间故障的传播特性探讨了信息网络安全对电力系统生存性的影响.最后,从关键技术、标准体系、政策法规、培训管理等方面提出了加强智能电网信息安全的具体建议,有助于提高智能电网安全性.