基于微阵列波能装置的半潜式风浪联合系统运动与获能研究

为实现海上风浪资源的高效利用,以Windfloat型风力机平台为基础,结合摇臂式波能装置,建立联合获能系统数值模型,并分析了波周期、PTO(powertake-off)阻尼、浮子直径及摇臂长度等关键参数对联合系统运动与获能的影响。研究发现,随波周期的增大,平台运动幅度整体呈增大趋势,装置获能先增大后减小;随PTO阻尼的增大,平台纵荡、纵摇运动幅度逐渐减小,垂荡运动幅度及装置获能先增大后减小;随浮子直径、摇臂长度的增大,平台纵荡运动幅度逐渐减小、垂荡、纵摇运动幅度逐渐增大,装置获能随浮子直径的增大而增大,随摇臂长度的增大先增大后减小。

基于MPC的光电热联合系统建模与控制优化

为解决我国北方地区冬季采暖产生的能源消耗与环境污染问题,改善光资源丰富、较丰富地区光能利用率不足的现状,充分利用谷电和日照优势,针对太阳能利用与建筑采暖相结合的分布式能源系统性问题,提出一种基于TRNSYS动态建模与数值建模相结合的光电热联合供暖系统。综合考虑小范围内供暖温度的时滞性以及系统各设备的出力情况,联合Matlab搭建模型预测控制器(MPC),提出一种基于MPC的误差实时校正优化控制策略。分析表明:采用MPC的控制优化,在热负荷跟踪方面,最大误差降低4.16%,平均误差降低2.79%;在室内温度控制方面,最大偏差降低1.2℃,平均偏差降低0.2℃;在太阳能利用占比方面,太阳辐射强度趋近于800 W/m^(2)时,太阳能利用占比差距达最大8.9%。分析结果说明该系统可以更快速、更准确地跟踪建筑热负荷波动,并且有效抑制室内温度波动,提高清洁能源的利用率。

计及最小惯量约束的风光火储联合系统优化调度

风、光、储多种新能源并网使系统常常处在低惯量运行场景下,给考虑频率稳定的系统优化调度带来极大挑战。为此提出了一种计及最小惯量约束的多源联合电力系统优化调度模型。首先,综合考虑两项频率指标,计算满足频率指标的系统最小惯量需求,将非线性的频率稳定约束转化为线性的最小惯量约束加入调度模型之中。其次,利用含模糊参数的机会约束表达源荷不确定性对于联合系统的影响,建立模糊参数下的系统优化调度模型。最后,通过IEEE 30节点系统验证了该模型的经济性与安全性。

空净一体机和空气净化器联合系统对PM_(2.5)净化时间的对比研究

为了对比卡式空净一体机和空气净化器联合系统对PM_(2.5)净化效果的区别,本研究以空净一体机联合换气系统和空气净化器+空调联合换气系统为研究对象,用CFD软件建立模型后用实测数据验证了模拟的准确性,并通过拓展模拟分析两种联合运行系统在相同条件下将室内PM_(2.5)质量浓度净化至低于35μg/m~3的相对时长。研究结果表明,在空净一体机和空气净化器的送风量差别不大的情况下,良好的气流组织使空净一体机联合系统能在更短的时间内净化PM_(2.5)。

考虑系统故障随机性的电热联合系统备用与DNE分布鲁棒协同优化调度

为实现电热联合系统的安全稳定运行,提高可再生能源消纳,提出考虑系统设备故障随机性的电热联合系统备用与“不超过”(DNE)分布鲁棒协同优化调度模型。首先,以常规机组和热电联产机组运行成本最小为综合优化目标,电功率平衡约束、热功率平衡约束等为约束条件,建立确定性电热联合系统优化调度模型;其次,在综合考虑风电功率、设备故障随机性以及DNE极限基础上建立电热联合系统分布鲁棒优化调度模型;最后,以修改的9节点系统为例,验证了所提模型可有效提高风电消纳率和系统的经济性。

空间堆S-N_(2)O布雷顿—有机朗肯联合系统性能研究与优化

针对空间核动力热电转换系统发电效率无法满足深空探测任务的需求,结合布雷顿循环和有机朗肯循环的热电转换模式,制定了以N_(2)O作为顶部循环工质,利用底部有机朗肯循环对系统余热进一步回收。通过建立联合系统数理模型,研究了系统分流比、顶部循环涡轮进口压力和温度对系统热力学性能、比质量和经济性能的影响。基于非支配排序遗传算法对系统进行多目标优化来获得系统关键性能指标的帕累托解集。结果表明:与单独顶部循环相比,联合系统热效率提高了约7.77%。通过多目标优化找到多组帕累托解,为高效空间核动力系统设计和优化提供理论依据。

计及不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略

风电出力的强不确定性严重阻碍了电力市场上报计划的精准执行,由此产生的偏差功率可能使风储联合系统背负高额的偏差惩罚和弃风损失。为了减小投标决策失误导致的经济亏损,建立了一种风储联合系统多时间尺度市场投标模型。借鉴美国现有的市场机制,建立风储联合系统参与能量市场和调频辅助服务市场的收益、成本模型;为了提升风储联合系统投标策略的准确性,基于Copula函数对风电出力不确定性进行量化建模,以此为基础预留部分储能出力能力,从而降低由偏差功率产生的经济性风险;以风储联合系统的预期净收益最大为目标,制定能量市场和调频辅助服务市场的日前投标策略,并在日内阶段根据超短期风电预测数据修正投标决策,提出一种考虑风电出力不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略。基于我国某实际风储联合系统进行算例分析,结果表明所提策略能够有效提高风储联合系统的经济收益,避免资源浪费。

考虑碳交易的火风光蓄联合系统随机经济调度

双碳背景下,碳排放交易机制与多种能源互补发电机制是中国实现碳减排目标和可持续发展的重要机制,提出了一种计及碳交易的多能源系统优化模型,在缓解火电机组调峰压力的同时,减少二氧化碳的排放。首先,根据碳排放量构建碳交易成本模型,同时考虑煤耗成本、投油和损耗成本以及环境成本,形成最优目标函数,并将其分段线性化。其次,构建火风光蓄联合优化调度模型。第一阶段,以净负荷波动最小为目标,利用蛾群搜索算法计算出各梯级水电站的发电量,优化日负荷出力曲线;第二阶段,以综合成本最小为目标,并借助场景法描述风电随机性,构建考虑碳交易机制的火风光蓄联合优化调度模型。最后,在修改的IEEE7机57节点系统中验证所提模型的有效性。

风储联合系统频率主动支撑策略实测与分析

针对高比例新能源并网后电力系统频率稳定性不足的问题,基于半直驱风机和电化学储能联合系统,提出了风机优先、储能优先、风储联合三种参与电网调频的控制策略。以某600 MW风电机组、115 MW/345 MWh储能系统联合电站为试验对象,分析了三种控制策略参与频率调节的动态特性,开展了风储联合系统对电网频率支撑能力的验证试验。结果显示,三种控制策略均能够提升风储联合系统的频率支撑能力,实现调频功率的合理分配;当有功功率调节量未达储能额定功率时,储能优先模式下的风储联合系统在对有功功率的调节上速度更快、精度更高。

基于改进磷虾群算法的风-光-水-火联合系统优化调度

为了提高可再生能源的利用率,减少弃风弃光量,提出了一种基于改进磷虾群算法的风-光-水-火联合系统优化调度方法。以综合成本最小为目标函数,综合考虑各种约束条件,建立了风-光-水-火联合系统优化调度模型。利用Logistic混沌映射、余弦控制因子和柯西变异等3种策略对磷虾群算法进行改进,提高了其全局搜索性能。采用改进磷虾群算法对风-光-水-火联合系统优化调度模型进行求解。通过算例证明,改进磷虾群算法的迭代次数、收敛时间和求解精度均优于磷虾群算法和PSO算法。

光储联合系统储能优化配置方法分析

我国在2020年明确提出“碳达峰”“碳中和”两大目标,并大力推动能源结构转型。光伏技术可以将光转化为电能,是一种清洁能源。然而光伏技术受环境影响较大,具有间歇性和波动性等特点,因此需要联合储能器件保证其稳定性。本文详细介绍了光伏电站和储能器件,对各种储能器件进行了对比分析,最后对光储联合系统储能优化配置方法进行了分析。本文对提高光伏系统稳定性、光伏发电利用效率具有一定的指导意义。

基于风储联合系统的受端电网黑启动技术及协调恢复策略

受端电网发生故障停电时要求送端电源具备黑启动能力,目前中国具有黑启动电源的主要为火电厂及水电厂。随着高比例的风电大量接入,电网要求风电机组具有一定的黑启动能力,但风能由于其不确定性和波动性导致风电机组很难单独参与黑启动。为使得风电机组具备较好的黑启动能力参与电网恢复,本文针对双馈风电场,提出了一种基于风储联合系统的受端电网3阶段协调恢复策略。初始阶段,通过储能装置建立交流频率和电压辅助风机顺利并网;中期阶段,切换储能装置控制模式并在风机转子侧设计虚拟同步控制为系统提供频率和电压支撑,并完成部分发电机组及负荷的恢复;后期阶段,在储能侧设计了基于H_(2)/H_(∞)的附加鲁棒控制器抑制多机组并网的低频振荡,实现受端电网平稳恢复。在PSCAD/EMTDC平台搭建了风储联合系统模型,并进行黑启动和电网恢复过程仿真。结果表明:提出的风储联合启动能够实现风机顺利并网;在厂用负荷和机组并网过程中采用切换储能控制方式能维持电压和频率在稳定范围内;在受端电网恢复及后期阶段,设计的鲁棒控制器对低频振荡有很好的抑制效果;相比常规控制,在系统启动恢复过程中采用的虚拟同步控制对系统的支撑能力更强。从而验证了本文所提风储联合系统参与受端电网黑启动的协调恢复策略的有效性和可行性。

太阳能集热器与水源热泵联合系统供热性能的仿真研究

提出了双热源热泵供热系统、太阳能与水源热泵串联供热系统、太阳能与水源热泵并联供热系统,并建立了3种联合供热系统的仿真模型。在不同太阳辐射强度和水源温度下,对3种系统的供热性能进行了模拟分析,并绘制了3种系统的最佳运行区间图。结果表明,当太阳辐射强度和水源温度较低时,双热源热泵系统有最佳供热性能;当太阳辐射强度和水源温度较高时,并联系统供热性能最好;当太阳辐射强度和水源温度在前两种系统最佳工作条件之间时,串联系统有最好的供热性能。

计及源-荷互动的区域电-热联合系统日前优化调度

中国大型清洁能源基地形成了含风电、光伏发电、电/热负荷等多重随机性的区域电-热联合系统,灵活可调资源依赖性强,低碳、经济运行难度大。为了充分整合源、荷侧资源并最大限度消纳新能源,提出了计及电、热负荷需求响应及日前预测误差场景的区域电-热联合系统日前优化调度方法。首先,采用滑动时间窗多元高斯混合分布和蒙特卡洛对随机性源-荷日前预测误差进行场景生成和预测值修正;然后,类比定义了电、热负荷需求响应模型,建立了考虑源-荷互动的区域电-热系统模型;接着,综合考虑多重成本,在所有典型场景下建立了联合系统的低碳、经济日前优化调度期望模型;最后,以北方某地区冬季能源供给为例,渐进对比有无电、热负荷需求响应的多场景优化运行结果。结果表明,全面引入电、热负荷需求响应及电加热熔盐储热锅炉可以促进规模化风、光电力消纳,且区域电-热联合系统低碳、经济运行能力显著增强。

单纯靶向活检与靶向联合系统活检在高PI-RADS评分患者中的对比研究

目的:比较前列腺单纯靶向活检与靶向联合系统活检对前列腺影像报告和数据系统(prostate imaging reporting and data system,PI⁃RADS)评分4~5分患者的诊断效能。方法:回顾性分析2019年7月1日—2022年6月1日南京医科大学第一附属医院泌尿外科439例前列腺PI⁃RADS评分为4~5分且接受前列腺单纯靶向活检与靶向联合系统活检患者的临床资料。分别由2名泌尿外科医生独立对每例患者行双参数磁共振成像经直肠超声(biparametric magnetic resonance imaging⁃transrectal ultra⁃sonography,bpMRI⁃TRUS)辅助靶向活检和靶向联合系统活检。通过χ^(2)检验或Fisher精确检验比较不同活检方式对临床有意义前列腺癌(clinically significant prostate cancer,CsPCa)的检出情况。结果:靶向活检对CsPCa的检出率低于靶向联合系统活检,但差异无统计学意义(P=0.05),如仅行单纯靶向活检,会有5.0%的CsPCa被漏诊。当PI⁃RADS评分为4分时,靶向活检对CsPCa的检出率低于靶向联合系统活检,差异有统计学意义(P<0.05),如仅行单纯靶向活检,会有6.2%的CsPCa被漏诊。当0<PSA≤20 ng/mL时,靶向活检对CsPCa的检出率低于靶向联合系统活检,差异有统计学意义(P<0.05);而20 ng/mL<PSA≤50 ng/mL时,二者差异无统计学意义(P>0.05)。当PI⁃RADS评分为5分时,靶向活检对CsPCa的检出率低于靶向联合系统活检,但差异无统计学意义(P>0.05),如仅行单纯靶向活检,会有3.5%的CsPCa被漏诊;在PSA亚组分析中,二者CsPCa的检出率差异也均无统计学意义(P>0.05)。靶向活检与根治性术后病理的符合率略低于靶向联合系统活检,但差异无统计学意义(P>0.05);在PI⁃RADS评分亚组及PSA分层分析中,二者病理符合率的差异也均无统计学意义(P>0.05)。结论:PI⁃RADS评分为4~5分疑似高危前列腺癌的患者,当PI⁃RADS评分4分且PSA>20 ng/mL或PI⁃RADS评分5分时,靶向活检可取代靶向联合系统活检。

基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统调频优化策略

与传统火电系统参与调频相比,利用风火储联合系统进行调频在风电消纳率、节能减排等方面有天然的优势。然而,风电的不确定性波动对风火储联合系统参与调频的策略制定提出了挑战。因此,文章提出了一种基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统参与频率调节的优化策略。根据风火储联合系统参与一次调频的工作原理,搭建了含RMPC的风火储联合系统调频框架;分别建立风、火、储的响应模型,计及各元件运行限制与系统一次调频功率平衡等多重约束,构建以风电机组出力不确定性最大的情况下使系统调频成本最低的双层鲁棒优化模型;采用强对偶理论实现min-max双层鲁棒优化模型的单层化,同时采用前向差分法对风电出力和负荷波动的不确定性约束进行线性化改进,实现模型求解的加速;在MATLAB/Simulink中对所提的优化策略进行算例求解分析,证明了所提方法的调频效果具有显著提升。

计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略

随着风电大规模接入电力系统,风电与储能结合构成的风储联合系统成为提高风电消纳能力的重要措施之一。在电力系统恢复阶段,如何构建合理的风储联合系统调度策略以加快系统恢复速度成为当前的研究热点。为此,提出了一种计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略。介绍了输电系统恢复后期的负荷恢复优化方案;提出了考虑冷负荷效应时变特性和风储联合系统运行约束的输电系统负荷恢复模型,将冷负荷效应描述为关于停电时间的函数,并在风储联合系统的运行约束中考虑了储能系统的寿命约束。为了提高模型的求解效率,提出了基于Benders分解的求解框架,所构建的主问题模型和子问题模型均为混合整数线性规划模型,可调用商业求解器进行高效求解。以IEEE 39节点系统为算例验证了所提模型和方法的有效性。

基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频策略

在风电场中配置储能系统构成风储联合系统可有效提高对电网主动支撑能力,在满足电网一次调频需求的同时还可以提高风电利用率,增加风电场的经济效益。以双馈风机(double fed induction generator,DFIG)与超级电容储能为例,基于不同风速下DFIG参与调频能力,提出了一种风储联合系统参与电网一次调频的控制策略。考虑风速、频差变化率和频率偏差3个因素设计多变量模糊逻辑控制器,实现风储功率的合理调配,根据储能系统的荷电状态(state of charge,SOC)动态设置DFIG调频备用容量,提升不同风况下风储联合系统的一次调频能力。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台对所提策略有效性进行验证,结果表明,所提策略在提升风储联合系统一次调频能力的同时,实现了风储调频功率的合理分配,减少了弃风及风机出力振荡风险,改善了系统的频率稳定性。

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。

考虑碳捕集和风电出力不确定性和电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度

为实现电力低碳化、促进可再生能源并网消纳,需要系统运行实现低碳、经济、稳健的三角平衡。因此,提出了一种考虑碳捕集和风电出力不确定性的电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度方法。首先对考虑碳捕集、温控负荷等多种灵活资源的电热联合系统进行建模,然后将风电预测误差通过盒式不确定集进行刻画,考虑碳配额与碳交易收益,提出电热联合系统的多阶段鲁棒优化的低碳调度模型。模型可根据每一时段的风电实际出力做出调整,从而使后续时刻的经济、低碳综合成本最小化。再通过鲁棒对偶动态规划算法求解该模型。最后,通过算例验证所提模型在提升电热耦合系统低碳经济水平方面的作用。