一种反衍拟合的复小波改进方法在XRF图谱本底扣除中的应用

X射线荧光光谱(XRF)分析是煤中金属元素定量分析的重要方法,本底扣除准确度直接影响矿物金属分选的精细度。针对传统本底扣除方法本底契合度低、衍射峰面积误差大的问题,本文提出了一种基于复小波变换的反衍拟合XRF本底扣除优化方法。利用逆置寻谷的方法获得模拟本底谱线,通过拉格朗日插值法剥离谱线中的重叠峰谷,使模拟谱线进一步逼近实际本底,利用复小波变换方法对模拟本底谱线进行分解与重构,最终获得XRF图谱本底。利用反衍拟合的复小波改进方法对仿真图谱和真实图谱进行本底扣除实验,并与实数小波和双树复小波进行对比分析。实验结果表明,本文提出的方法衍射峰净峰面积误差低于1%,本底面积误差低于0.1%,本底准确性明显优于传统方法。

提升电网可靠性的储能系统最优经济性规划方法

提出兼顾电力系统多主体经济性与可靠性的储能电站优化规划方法。首先使用最优规划方法计算多主体经济性目标下的储能电站容量配置结果;然后使用蒙特卡洛(MC)模拟方法评估电网长时可靠性;而后基于经济性、可靠性及电网效益指标,使用逼近理想解排序法(TOPSIS)评估储能电站在各节点配置效果得分,统计多种发电及负荷场景下各节点评分实现选址,并依据储能功率及容量分布函数实现储能电站容量配置。最后,通过RBTS BUS6仿真,分析所提方法与单一指标下储能规划的对比结果以及关键参数的影响机理,验证所提方法的有效性及优越性。

弱电网下多源构网型变流器协同控制方法

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)作为构网型控制的主要技术之一,可为电网提供惯量支撑,但由于变流器单机容量有限,当系统需要更大的惯量支撑时,需要多VSG并联运行,因此多VSG并联的协同控制备受关注。基于此,建立了VSG多机并联的状态空间模型,通过状态变量矩阵的特征值分析系统稳定性。同时,提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的多VSG并联协同控制策略,引入角频率差与功角差作为性能指标设计目标函数,求解所需最佳有功额定增量,通过功频系数对输出角频率进行动态修正,实现对输出频率的主动支撑,有效抑制了VSG并联造成的系统频率波动,提高了电网的稳定性。结果表明,相较于传统的VSG并联系统,所提出的MPC-VSG并联控制方法可缩短系统暂态响应时间,提高系统在暂态下的鲁棒性。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于模型预测控制的光-氢-储耦合系统的功率优化分配方法研究

针对光伏发电存在间歇性和波动性问题,对光—氢—储耦合系统的控制策略进行研究,提出一种模型预测控制(MPC)的“光—氢—储”功率分配方法。首先,构建出光—氢—储耦合系统的整体结构,其中,氢能源系统包括PEM电解槽、氢燃料电池和储氢罐,其次,根据光—氢—储耦合系统的功率平衡方程,构建出状态空间模型,以PEM电解槽功率、氢燃料电池功率作为控制量,明确系统中的多种约束条件,将MPC优化问题调整为二次规划(QP)问题进行求解,利用s-function函数模块构建MPC控制器,完成了系统的闭环仿真。通过仿真分析,验证了所提MPC实时功率分配方法的有效性。

中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究

为深入掌握航空变频(360~800 Hz)电力系统中真空电器电弧特性,该文围绕中频灭弧室弧后发生的边缘击穿现象,以双温磁流体动力学仿真结合实验的研究方法,得到了以下结论:中频真空电弧离子数密度的最大值为2.6×10^(19)m^(-3),离子温度的范围为0.30~0.91eV,电子温度的范围为1.50~2.43 eV;电子与离子之间存在能量交换,电子温度的变化会引起离子温度的变化;最高离子温度出现在阳极触头边缘处,与实验发现的边缘击穿位置重合,证明了此处确实存在能量集中;中频真空电弧是超声速流体,速度在边界处减慢,根据动能热能互换原理,中频真空电弧的质量流运动规律是边缘击穿的本质原因。

新型电力系统下分布式储能应用场景与优化配置

随着分布式能源的大量接入,电力系统面临如何减弱新能源并网引起波动的挑战。合理配置分布式储能能够有效平抑波动,提高电能质量,因此需要对分布式储能配置问题进行深入研究。该文首先研究并归纳了分布式储能的发展现状,其次从新型电力系统下分布式储能的优点入手,通过分析电源侧、电网侧以及用户侧等不同的应用场景,建立了完善的分布式储能合理配置流程,然后分别从优化模型的搭建和优化方法的选择2方面展开研究,汇总了常用的目标函数和约束条件,论述了典型优化算法的适用性,最后根据目前分布式储能配置的研究现状,指出了目前优化过程中需要改进的问题。

基于Bloch球面的量子遗传算法的混合储能系统容量配置

风电功率波动对电网造成不容忽视的影响。风电并网处加入混合储能系统可有效降低风电对电网的影响。首先,有效地分解风电有功功率,得到混合储能系统需平抑的波动功率;然后,在电池及超级电容器荷电状态、额定功率及充放电时间的允许范围内实现超级电容器优先充放电的协调控制方式;最后,应用映射于Bloch球面的量子遗传算法,确定满足混合储能系统技术要求及工程指标的混合储能系统配置方案,使混合储能系统成本最低。算例分析证明了在监测荷电状态等约束条件下,优先超级电容器充放电控制方式的有效性及Bloch球面量子遗传算法配置混合储能系统方法的合理性。

平抑风电波动的混合储能系统的容量配置

风电功率波动对电网造成不容忽视影响。用滑动平均法平滑风电功率,降低风电并网对电网的影响。滑动窗口的选取具有随机性,直接影响平滑效果。该研究提出滑动平均和标准校正的组合方法,分离出并网分量和储能分量。混合储能系统采用小波分解算法,可以有效地解耦出电池及超级电容器分量。对各储能分量统计分析,证明它们均服从t location-scale分布。在不同置信水平和容量下,以波动量的均值、方差、波动范围及波动点数为指标,分析混合储能系统的平抑效果。

多振动信息下的高压断路器机械故障随机森林融合诊断方法

高压断路器的健康状况对电力系统有着重要影响。随着人工智能的发展,众多先进方法被应用于高压断路器的故障类型识别。目前,相关研究大多致力于改进基于单个传感器的特征提取过程或分类方法,以获得更高精度。然而,改进后的方法只能接近于数据信息所决定的上限,忽视了单一信息对故障辨识能力的有限性。因此,该文提出一种基于随机森林的多传感器联合决策方法。首先,分析不同位置振动信息在典型故障下的特征差异;然后,从随机森林出发,设计多传感器融合诊断过程;最后,基于高压断路器实验平台,对比六种典型分类器和不同传感器组合下随机森林融合方法的诊断结果,验证了所提方法可以显著提高故障诊断性能,为推动高压断路器故障定位应用提供了新思路。

基于回归模型的风电海量数据补齐算法研究

在研究风电场或风电机组出力特性前,对数据的预处理很必要。数据可能出现的问题较多,集中的大量数据缺失是其中比较棘手的问题之一。针对这个问题,在分析风电场或风电机组之间时间和空间的分布特性的基础上,建立对集中的大量数据缺失补齐的时空模型,并根据时间模型和空间模型的特点对建立的时空模型进行改善,提出了一种双向变权重的时空模型。以均方根误差为指标,评价双向变权重的时空模型与单一时间、空间模型的补齐精度。通过算例验证双向变权重的时空模型优于单一模型,补齐精度有明显的提高。

多重化双向DC/DC变换器电流增广控制研究

针对光储分布式发电系统中多重化双向DC／DC变换器结构，提出一种基于输入-输出线性化的增广电流控制方法。首先建立双向DC／DC变换器仿射非线性模型并分析其内动态方程，确定以电感电流为输出的状态空间描述；然后利用非线性变换将输入-输出线性化并引入增广电流反馈机制，根据二阶经典控制系统，设计控制器参数。最后经数字仿真验证该文提出的控制方法可准确、快速、强鲁棒性地跟踪功率指令，消除稳态误差对电网和负荷的不良影响，多重化结构与错相调制有效减小电感电流以及储能充放电电流纹波。

聚类分析架构下基于遗传算法的电池异常数据检测方法

异常检测技术对电池数据特征挖掘、退役电池梯次利用筛选分组以及电池运行状态安全评估均具有重要的工程实际意义。为此,该文提出一种基于聚类分析架构的遗传优化异常检测新方法,其特点在于以聚类分析进行异常检测为核心,群智能优化算法被用于解决全局寻优能力的有效途径,通过有针对性地设计目标函数用于描述数据异常状态,实现了对异常数据的有效检测。最后以电池数据异常状态检测为例,通过对比已有方法和该文所提3种聚类思想下异常检测的结果,验证了所提方法在异常检测个性化、灵活性以及准确度的优越性,尤其是基于密度思想的聚类优化检测过程表现出更为优异的检测效果,为实时电池异常状态检测和数据清洗提供了新思路。

面向多服务目标需求的集中式电池储能优化配置方法研究

面对新能源消纳、电网服务以及用户供电保障多类服务目标需求,合理规划电池储能系统已经成为促进其深度应用的关键。文中提出一种结合评分系统的双层规划结构,拟解决多目标优化下电池储能系统优化配置问题。首先,建立计及发电机、新能源及电网运行特性的储能电池多目标、多复杂约束混合整数优化模型;然后,基于规划—运行的双层模式,优化计算出各目标函数值,通过引入评分系统形成多目标指标综合得分,进而指引迭代优化,完成电池储能规划;最后,以加入高比例新能源的IEEE33节点系统仿真分析,并讨论不同位置和电池储能类型的影响,相关结果表明,所提优化架构有效地兼顾了新能源消纳、电网电压质量以及储能经济性等多目标要求。

用于混合储能平抑光伏波动的小波包–模糊控制

采用能量型储能和功率型储能组成的混合储能系统平抑光伏输出功率波动。利用小波包分解可获取更多信号细节信息的优点,综合分析光伏功率信号的幅频特性、储能的性能特点,将光伏功率信号分解,得到光伏平抑目标功率和不同类型储能的充放电功率。充分考虑实际工程应用中实时控制对运算速度的要求,并通过阈值判断补偿滤波延迟效应。采用模糊控制方法对功率型储能的荷电状态(state of charge,SOC)进行自适应控制,实现功率的优化分配,提高平抑效果。算例结果表明,所提控制策略能够充分利用不同类型储能的性能优势有效平抑光伏输出功率波动。

多时间尺度的光伏出力波动特性研究

光伏出力的波动性是影响光伏发电发展的重要因素,通过对光伏电站的历史运行数据进行统计分析,研究了不同时间尺度下光伏出力的波动特性。文章简要概述了光伏并网发电的出力波动对电网的影响,定量分析了光伏出力的波动水平,通过对不同时间尺度的光伏出力波动数据进行3种分布函数的概率密度拟合并比较结果,得出不同时间尺度下光伏出力的波动性应选择不同的概率分布模型来描述的结论。

基于非参数核密度估计法的光伏出力随机分布模型

光伏出力的随机性是影响光伏发电稳定性的重要因素。通过对国内某一光伏电站历史运行数据进行统计计算和分析,揭示气象条件差异对光伏出力水平的影响规律,并提出将数据按气象条件分类,用非参数核密度估计法建立晴天、多云、阴天、雨雪4种气象条件下光伏出力的随机分布模型。该方法对数据分布不附加任何假定,只从数据本身特征出发研究其分布特性,适合分析受气象影响显著的光伏出力分布特性。结果表明,模型所示分布特性与相应气象条件下光伏出力实际概率分布具有很好的一致性。

270V直流开断特性研究与耗散功率变化的Mayr模型仿真分析

为了优化航空270V直流接触器结构设计以及预期接触器的开断容量,采用一种以栅片和磁吹系统相结合的直流接触器,进行典型负载类型下的开断性能实验,得到了感性负载情况下开断难度最大,且随着回路电感值的增大,燃弧时间和电弧熄灭时过电压峰值增加。主触点间并联RC支路虽然会增加整个燃弧时间,但能有效限制过电压的数值,且过电压峰值随并联支路电容C的增加而减小。假设燃弧过程中电弧具有对称性,并对电弧进行受力分析,提出横向磁场中电弧运动速度和消散功率的计算方法,得到一种Mayr电弧修正模型。在不同等级的阻性负载情况下,分别对燃弧过程进行数值仿真,经仿真与实验结果对比,所提Mayr电弧修正模型能够准确描述电极分断过程中电弧电压及运动速度的变化情况,为航空直流接触器的设计提供有效的参考。

分布式光-储发电系统的双向DC-DC非线性控制

近年来,分布式光-储发电系统正在迅速发展,储能跟踪源-网侧功率指令的能力成为研究热点。首先建立储能系统中非隔离型双向DC-DC变换器在电流连续模式下的仿射非线性模型,并引入电压跟踪参数,得到大信号建模下的非线性状态空间描述;然后,依据状态反馈线性化条件,建立虚拟输出,利用非线性变换映射非线性空间至线性空间,并分析线性空间内二阶经典控制系统的参数对系统性能影响,计算状态反馈系数,完成控制器设计;最后,经数字仿真及实验,证明了所提控制方法可准确、快速地实现功率指令跟踪功能,在电压扰动、负载突变及系统参数不准确等情况下具有强鲁棒性,是正确、有效的。

特高压带高压并联电抗器线路的行波差动保护研究

传统的电流差动保护无法应用于带高压并联电抗器的特高压交流输电线路,为此提出了一种新的行波差动保护方法。首先计算三相电压、三相电流暂态量,经过相模解耦变换,若得到行波电流模分量,则判断系统发生故障;然后以线路两端初始方向电流行波波头开始数十微秒内的积分作为特征值构成新的保护动作判据,以判别是区内故障还是区外故障。该判据能够有效地躲过系统正常运行和区外故障引起的暂态不平衡差流,同时对区内各种故障都有很高的灵敏度。理论及MATLAB仿真计算表明:该方法动作可靠,速度快,对采样频率、通信系统及计算机技术没有过高的要求,能够在现有的技术条件下实现,具有较高的实用价值。

复杂遮蔽条件下光伏多峰出力特征及GMPPT控制

针对光伏发电系统中最大功率点跟踪(MPPT)算法在遮蔽情况下失效问题,提出了一种基于δ势阱的量子粒子群全局MPPT(GMPPT)算法。结合光照强度变化时的光伏多峰值出力特征,从光伏最大功率点变迁角度出发,分析常规MPPT算法存在搜索盲区的原因,说明GMPPT寻优必要性。提出一种提高粒子多样性、搜索速度及收敛精度的量子行为粒子群优化(QPSO)算法。在MATLAB/SIMSCAPE平台下,结合算例分析,对比标准粒子群优化(PSO)算法,验证所提优化算法在有效GMPPT的情况下,具有参数少、搜索快的特点,同时全局搜索能力强,防早熟效果明显,适用于GMPPT的实现。