弱电网APF系统稳定性分析及有源阻尼方法

有源电力滤波器(APF)被广泛应用于电力系统谐波的动态补偿。然而在弱电网条件下,APF、非线性负载与电网线路阻抗间的交互容易引发补偿频率附近谐波振荡的稳定性问题,导致APF谐波补偿失效,系统的电能质量进一步恶化。通过对APF系统环路的小信号建模,揭示了弱电网APF系统的谐波振荡机理,并根据稳定性分析结论提出了一种基于电感电流反馈的有源阻尼方法抑制了这类谐波振荡,从而保证了APF在弱电网条件下稳定的谐波补偿能力。该方法的有效性经PLECS时域仿真及硬件平台实验得以验证。

利用物联网技术实现计量自动化检定业务

根据相关调查发现,传统的电能表检定手法依然由人工手动去操作,且手工检定环节干扰较大。因此,利用物联网实现计量自动化检定手段是当前的研究课题,来实现计量设备自动化检定,通过流水线作业取代传统人工检定,实现电能表“集中检定,统一仓储配送”。

非整周期采样下的新型负荷加窗FFT电能计量算法对比研究

随着越来越多的新能源发电并入电网,电力系统惯量显著降低,另一方面,高铁、电弧炉、大功率充电站等冲击性新型负荷不断对电力系统造成扰动,使得系统频率波动增大。然而,当系统频率波动较大时,传统的快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)方法会在非整周期采样下出现频谱泄露和栅栏效应,可能导致计量电能产生较大的误差。本文针对非整周期采用条件下的新型负荷计量精度问题,对比了FFT、Hanning窗双峰谱线插值FFT、Blackman窗双峰谱线插值FFT算法的适用性,发现FFT在基波电能计量方面仍然优于后两者,而对于谐波电能计量,Hanning窗双峰谱线插值FFT算法则明显优于其他算法。

电容式电压互感器运行计量性能评估方法研究

电容式电压互感器(CVT)采用电容单元将一次高电压按照比例转化为中压后传递给电磁单元,因此发生爆炸等额定事故概率远低于电磁式电压互感器。本文分析了现有CVT运行计量性能评估方法的特点,提出运行CVT计量性能状态由运行误差、运行稳定性和运行变差三者共同反应,并采用信息物理相关性方法对某500 kV变电站内运行的6组CVT进行运行中计量性能评估,评估结果与离线检测结果一致,证明了运行CVT计量性能评估方案的合理性。

基于计量数据联合分布的用户无功补偿异常感知

工商业用户数量庞大,因缺乏必要的专业知识而难以及时感知无功补偿故障异常,容易长期带病运行,降低用电功率因数、推高用能成本。利用用户无功补偿装置正常运行时会将功率因数控制在目标区间、有功负荷和功率因数具有大致固定的联合分布的特点,提出基于计量数据联合分布的用户无功补偿异常感知方法。首先,基于用户计量数据生成有功功率和功率因数的频数分布矩阵,以此表征用户无功补偿装置的运行状态;然后,应用二维卷积神经网络对正常和故障时的样本频数分布矩阵集进行训练和测试;当待检日样本的频数分布矩阵被模型诊断为异常标签时,认为当日无功补偿装置处于故障异常状态。基于现场故障数据的测试分析表明,所提方法在准确率及误检率上均有较好的表现,可及时提示用户修复设备、提高用电能效。

基于边缘计算的智能电网多源异构数据监测

随着信息技术的不断发展,供电网络中边缘设备的数据量迅速增加,对数据处理的实时性和传输带宽提出了更高要求。建立了配电网安全风险图,通过势函数对安全风险进行计算分析,得到节点势值和关键节点等数据;基于边缘计算建立智能电网多源异构数据监测模型,可以实现配电网故障的及时感知和实时响应,缩短停电时间,提高了配电网的供电可靠性和用户满意度。以某地区配电网线路为例,对节点互相作用及关联性进行计算和对比,验证了势函数在边缘计算风险评估中的有效性,能够为配电网故障诊断提供理论指导。

基于电网智能密钥管理系统优化实现计量应急处理

作为智能电网中重要节点,智能变电站运行的安全稳定至关重要。随着智能变电站通信报文攻击的频发,智能变电站通信安全问题已成为当下必须解决的问题。因此,研究并构建一个安全、高效的智能变电站密钥管理系统,对确保智能变电站安全平稳运行和建成坚强智能电网有着重要意义。

考虑绿色氢能证书和水电制氢的综合能源系统优化运行

利用清洁能源发电富余电力电解水制氢,绿色氢能实现了生产源头的二氧化碳零排放,在全球能源转型中扮演着重要角色。针对绿色氢能证书市场机制不健全等问题,该文提出一种考虑绿色氢能证书组合双向拍卖和水电制氢的综合能源系统优化运行方法。首先,为解决园区内绿色氢能证书价格和数量匹配不均衡的问题,提出绿色氢能证书组合双向拍卖(combinatorial double auction,CDA)交易机制竞价模型;其次,建立含水电制氢的综合能源系统优化模型,并将绿色氢能证书组合双向拍卖机制引入其中;最后,以某省含水电制氢的综合能源系统为例进行仿真分析,结果表明所提模型不仅能有效提高综合能源系统(integrated energy system,IES)的运行经济性,也能提升可再生能源的消纳量。

基于碳捕集-电转气的矿区综合能源系统协同优化调度

“双碳”战略目标下,为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率,提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先,综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用,建立矿区综合能源系统基本模型,并以碳捕集和电转气设备为耦合单元,促进节能减排与可再生能源消纳。然后,引入奖惩阶梯式碳交易机制,以矿区综合能源系统运行成本最小为目标,建立矿区综合能源系统协同优化调度模型。最后,以中国云南某大型煤矿为例,通过设置不同场景进行仿真分析。结果表明,所提模型能够促进矿区综合能源系统低碳经济运行,提高风光消纳率。

含CCUS和P2G的综合能源系统分布式鲁棒优化调度

在双碳战略背景下,综合能源系统成为探索可再生能源低碳高效利用及多能耦合的主要途径。为兼顾综合能源系统在低碳优化时的稳定性和经济效益,提出了一种含碳捕集、利用与封存-电转气协同运行的综合能源系统分布式鲁棒低碳优化策略。首先,对电转气过程精细化建模,研究氢能的多方面效益,建立CHP-CCUS-P2G耦合模型,并引入阶梯式碳交易机制,提出一种基于阶梯式碳交易机制的CHP-CCUS-P2G低碳经济调度方法;其次,考虑风光出力的不确定性,以调度系统中可用的历史数据为基础,构建数据驱动下min-max-min的两阶段鲁棒调度模型,采用1-范数和∞-范数约束场景概率分布模糊集;最后,基于列约束生成算法对模型反复迭代求解。算例仿真结果表明,上述模型提高了IES的风光消纳率和经济性,并降低了系统碳排放量。

结合车主期望的充换电站辅助调频策略

随着可再生能源的高渗透与新型电力系统构架的不断完善,电动汽车既可作为可控负荷,也可作为分布式电源,具有优良的调频特性。为此,提出了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略。首先,基于入/离网时间、入网/期望荷电状态量、电动汽车充放电限制等车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型。其次,结合电动汽车充/放电能力与有功-频率特性曲线建立电动汽车双层控制的调频模型。最后,考虑电网侧和车主侧的需求,提出充换电站参与电网调频策略。仿真结果表明,所提控制策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效调节电网频率、提高电网安全稳定运行水平及灵活性。

含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。

基于稳健非负矩阵分解的用电数据清洗和插补

针对运行工况下用电数据在采集和传输过程中通常存在噪声、异常值和丢失的数据质量问题,利用单一用户用电数据时空分布的低本征维和异常值的稀疏特性,提出一种基于低秩矩阵完备的数据缺失填补、降噪和异常值剔除统一处理方法框架。首先,鉴于实际中多用户用电场景和用电特征差异巨大,仅根据单一用户用电行为的内在相似性构建具有低秩特征的数据矩阵;进而,考虑列异常和稀疏异常等加性背景噪声影响,构建低秩提升正则约束的非负矩阵完备最优化模型;最后,采用交替迭代最小二乘法方式进行最优化问题求解,实现缺失数据填补和多重背景噪声消除。通过仿真分析和实验结果验证了算法的有效性和准确性。

直流电子式电压互感器阶跃响应特性现场试验方法及装置

直流电压互感器的暂态阶跃特性对直流系统控保装置至关重要,首先研究了影响直流电子式电压互感器暂态传变特性的因素,分析了阶跃响应技术参数及其试验装置性能指标要求。基于此,提出一种直流电压互感器阶跃响应特性现场试验方法,研制出基于固态开关的阶跃电压源及试验装置,实现了陡上升、长脉宽方波电压输出和暂态信号的同步测量。试验结果表明,提出的直流电子式电压互感器阶跃响应特性现场试验方法及装置满足标准规定要求,并在实际±500 kV直流工程换流站开展了阶跃响应现场试验,为直流电压互感器的暂态性能测试和评估提供了技术依据。

低压电流互感器校准回路电流谐波提取与叠加研究

为解决低压电流互感器在线校准中运行电流反向叠加受谐波干扰严重的问题,提出一种电流信号谐波提取与反向叠加方法来减小电流中的高次谐波。该方法首先采用快速傅里叶变换(FFT)来对电网信号进行分析处理,然后设计高通滤波器滤出电网电流谐波分量,最后进行反向后与电网电流信号叠加降低高次谐波分量。结果表明,仿真信号中高次谐波分量减少了99%,在实际信号中高次谐波分量较小的情况下,谐波分量减少了80%。

电力互感器误差特性在线监测装置设计

作为电能计量装置的组成部分,电力互感器运行中误差的准确性直接关系电能量贸易结算的准确可靠。近年来,采用机器学习预测运行中互感器误差成为互感器计量领域研究的热门。针对现有的电力互感器在线监测装置的不足之处,研制了一套可实现电压互感器、电流互感器计量绕组二次输出信号的在线监测装置。该装置的电信号采集单元通过试验证明,电压部分满足0.05级准确度等级,电流部分满足0.1级准确度等级,满足为电力互感器运行误差分析计算提供电信号的要求。该装置的应用不仅可以为电力互感器运行误差预测技术提供硬件,还可以为电力互感器的状态检修提供数据支撑。

考虑碳捕集和电转气的综合能源系统优化调度

碳捕集、电转气等低碳技术是实现能源系统低碳经济运行的重要途径和主要抓手。鉴于此,构建了一种含碳捕集、利用与封存装置,两段式电转气设备及热电联产机组耦合的综合能源系统低碳经济调度模型。在技术层面,分别构建碳捕集、利用与封存,两段式电转气及热电联产数学模型;在市场机制层面,引入阶梯式碳交易模型约束系统碳排放。提出了以综合能源系统运行总成本最小为目标函数的优化调度策略。通过设置多个场景进行算例分析,验证了所提模型的有效性,并分析了各阶梯碳交易机制参数灵敏性对综合能源系统低碳性及经济性的影响。

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。

供应链系统下的成品卷烟物流调度研究规划

为降低成品卷烟物流调度成本,顺应全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作改革对物流工作提出的更高要求,综合考虑实际运输调度中如时间窗、点位费、异构车辆配载等真实情况下的性能约束以及行驶速度、道路状况、实际载重等对配送车辆碳排放的影响,在确保服务和成本优势的前提下建立面向低碳的多起讫点物流调度模型。以物流调度总成本以及物流运输活动中碳排放量的最小值为目标构造目标函数,并将多目标函数问题转化为单目标函数问题建立了相应的物流调度规划数学模型。最后,基于某烟草企业的成品物流业务历史数据,通过食肉植物智能优化算法进行仿真实验求解,得到的车辆路径规划方案可以有效地减少企业物流成本以及物流活动中的碳排放量,推动烟草物流产业绿色化,塑造企业竞争新优势。

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风-铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。