基于改进TOPSIS的区域综合能源系统综合能效评估

随着区域综合能源系统的发展,对区域综合能源系统进行全面综合能效评估已经成为热点问题。文章首先针对不同能源在转化过程中“质”的变化,引入火用效率的概念,通过能质系数法对不同的能源进行折算,在此基础上建立包含经济、能源、环境3个维度的综合能效评估指标,构建了综合能效评估体系;其次,建立改进的TOPSIS对区域综合能源系统进行综合能效评估,利用最小二乘法将熵权法和变异系数法的结果相结合计算客观权值,并利用灰色关联度对TOPSIS中的测距方式进行改进;最后,算例分析结果表明了所提方法的有效性和可行性。为高品质区域综合能源系统的规划和优化运行提供一定的参考价值。

针对隐性故障的新型电力系统连锁故障模型

鉴于目前对电力系统连锁故障的研究大多是基于传统电力系统,且忽略了导致连锁故障重要因素之一的隐性故障。基于此,针对电网隐性故障,利用随机潮流(stochastic load flow,SLF)和元胞自动机算法(cellular automata,CA)结合构建一种针对隐性故障的新型电力系统连锁故障模型。首先,利用SLF引入风电和光伏机组,构造新型电力系统,同时计算出系统内各个线路的有功初始潮流。然后,使用CA算法简化系统的拓扑结构,结合潮流越限隐性故障概率模型判断元胞状态,以元胞及其邻居的状态进行故障传递从而模拟连锁故障。最后,以改进的IEEE39节点系统为算例验证了模型的有效性。该模型能为新型电力系统连锁故障模型以及隐性故障的研究提供新的参考。

基于VMD-SSA-HKELM的短期光伏功率预测

为提高光伏功率的短期预测精度,提出一种变分模态分解(VMD)与麻雀搜索算法(SSA)优化混合核极限学习机(HKELM)相结合的短期光伏发电功率预测模型。运用皮尔逊相关系数(PCC)选取与光伏发电功率相关性较强的气象因素作为预测模型的输入变量;以平方欧氏距离作为衡量样本相似性的依据,筛选出不同天气类型下的最优训练样本。为降低数据的非平稳性,利用VMD将原始光伏功率数据分解为一系列不同带宽的模态分量,对各模态分量分别建立HKELM模型,通过引入SSA算法对HKELM模型进行参数寻优。将各模态分量的预测结果进行求和重构,得到光伏功率预测结果。仿真结果表明,相比于反向传播神经网络(BPNN)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(VMDKELM)和混合核极限学习机(VMD-HKELM)模型,VMD-SSA-HKELM模型具有更高的预测精度,验证了本文模型的精确性和有效性。

计及风电不确定性的综合能源系统多目标分布鲁棒优化调度

风电出力不确定性给综合能源系统稳定运行带来了一定风险。基于此,提出了一种结合机会约束的多目标分布鲁棒优化方法。首先,为了使系统运行时兼顾低碳经济性和鲁棒性,以系统综合运行成本和碳排放量最小为目标,构建多目标分布鲁棒机会约束优化模型。然后通过求解得到一个分布鲁棒边界来处理风电不确定性,将多目标分布鲁棒机会约束优化模型转换为多目标确定性优化模型。为了得到具有良好分布性的Pareto前沿,利用归一化法向约束(NNC)法求解该模型。最后通过算例对比分析表明所提多目标优化模型可有效平衡系统决策的低碳经济性和鲁棒性,并为解决综合能源系统中风电不确定性问题提供了新思路。

基于二次分解NGO-VMD残差项与长短时记忆神经网络的超短期风功率预测

鉴于目前使用变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)搭建的单次或二次分解风功率组合预测模型中,大多均直接忽略了风功率经VMD分解后残差项所包含的丰富信息,使得超短期风功率预测精度受限。提出了一种基于二次分解NGO-VMD残差项、K均值聚类算法与长短时记忆神经网络(long short-term memory, LSTM)的组合预测模型。首先,使用北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization, NGO)对VMD的参数进行寻优,以选出最佳VMD参数组合;其次,采用NGO-VMD模型对VMD残差项进行二次分解,深度挖掘VMD残差项所包含的丰富信息;再次,利用K均值聚类算法解决VMD分解模态分量个数多,计算量繁冗的问题;最后,创建LSTM模型对各子模态分量分别进行预测并叠加各子模态分量的预测值得到超短期风功率预测结果。结果表明:该二次分解NGO-VMD残差项、K均值聚类算法和LSTM组合预测模型可充分挖掘VMD残差项的重要信息,有效提高了超短期风功率预测的精度。

计及P2G-CCS和柔性负荷的综合能源系统低碳经济调度

为了降低系统的碳排放量和挖掘用户侧负荷参与系统调度的响应能力,文中提出一种含P2G-CCS和柔性负荷的综合能源系统日前低碳经济调度模型。首先,引入P2G-CCS-燃气供热系统协作的运行框架,P2G设备利用捕集到的CO_(2)作为原料,生成的天然气输送到燃气供热系统;其次,考虑用户侧负荷的可平移、可转移、可削减负荷特性,通过分时电价和分时气价引导柔性负荷参与调度;最后,建立以总运行成本为最小的综合能源系统日前优化调度模型,仿真算例使用CPLEX进行求解。通过3种场景对比分析得出,P2G-CCS和柔性负荷的运行策略能有效降低系统的碳排放,提升系统运行的经济性,实现了综合能源系统低碳经济运行。

考虑需求侧响应的综合能源系统可靠性评估

为了进一步激发综合能源系统的多能互补特性和挖掘需求侧可参与系统优化调度的调节潜力,提升综合能源系统的可靠性水平,提出一种考虑需求响应的综合能源系统可靠性评估方法。首先,根据负荷响应特性引入价格型和替代型两类需求响应,分别建立基于电价弹性矩阵的价格型需求响应模型,及考虑不同能源需求在同一时间点上相互转换的替代型需求响应模型;其次,建立以系统购买能源成本最小与负荷削减惩罚成本最小为目标的优化调度模型,并在Matlab平台上调用CPLEX进行求解;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法获得各设备状态并设计出可靠性评估流程;最后,通过北方某工业园区综合能源系统进行算例分析,比较了系统在不同运行方式下的可靠性指标与经济性水平。算例仿真结果表明,引入价格型和替代型需求响应可协调优化各时段用能需求,能够有效提高综合能源系统的可靠性和经济性。

风力发电机组独立变桨鲁棒自适应桨距角跟踪控制

在全面考虑风力发电机组桨叶所受各种载荷的情况下,建立了含有时变不确定项、未知载荷干扰的桨叶动力学数学模型,该模型精确描述了桨叶系统的非线性动力学行为。模型存在很多不确定时变参数和未知干扰项,针对这一复杂多变的桨叶模型,采用鲁棒自适应控制方法,成功设计了独立桨距角跟踪控制器。利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,证明了系统的稳定性。采用Matlab/Simulink仿真软件,建立了风力机组桨叶动力学仿真模型。仿真结果表明,所设计的桨叶桨距角控制器,在系统参数和所受干扰完全未知、不确定且时变的情况下,能够快速跟踪期望的桨距角,表现出良好的鲁棒性。

大型风力发电机组无模型独立变桨载荷控制

高风速时,为平衡大型风力机所受推力载荷,利用无模型控制不依赖系统数学模型的特性,针对难以准确建模的非线性风力机组,推导了风力机无模型输入输出关系方程。通过利用输入输出实测数据,在线递推估计风力机待估参数,给出了在线估值算法,导出了无模型独立变桨控制律的形式。在Matlab/Simulink上搭建了一3MW风力机组仿真平台,验证了无模型控制律的正确性和有效性。与传统PI独立变桨距载荷控制相比,在随机风和突变渐变风下,所给出的无模型控制方法,既能使载荷得到较好平衡,又能使风力机桨叶动作频率、幅度小。

基于反馈线性化的风力机变桨距最优跟踪控制

依据双馈风力发电机组二阶数学模型,研究风电机组在高于额定风速时的输出功率恒定问题;应用反馈线性化及最优控制理论,给出风机状态变量反馈线性化控制律的形式;在定义跟踪误差的基础上,设计出最优跟踪控制器。利用Matlab/Simulink仿真软件搭建仿真平台,验证所设计控制器的正确性和有效性。与传统的PI(比例积分)变桨距控制相比,在随机风、突变风及渐变风下,所设计的变桨距最优控制器都能够较好地保持输出功率基本恒定,具有较强的鲁棒性。

噪声环境下的语音识别性能研究

在变强噪音的情况下，语音识别的正确率会迅速下降；当噪声较强并且强度不断发生变化的时候，端点检测是一个难题；提出了两种方法保证噪声较强而且强度不断发生改变情况下的语音识别率：基于LPC距离的端点检测算法和自适应的抗噪语音特征参数提取算法；经过实验证明，采用了这两种不同于传统算法的新方法后，变强噪音情况下的语音识别率得到了明显的改善。

风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制

针对风力机非线性电动桨叶系统,分析了桨叶承受的力矩和空气动力造成的不平衡载荷。根据动量矩定理,建立了具有时变不确定项的桨叶动力学模型。设计了风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制器,给出了控制器自适应参数的自适应更新率算法。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了桨叶控制系统的稳定性。采用Matlab/Simulink软件建立风力机桨叶动力学模型,仿真验证了控制策略的有效性和可行性。结果表明,在勿需知道桨叶系统时变不确定参数和不平衡载荷的情况下,所设计的控制器能够快速实现独立桨距角跟踪控制,控制器对复杂非线性桨叶模型表现出良好鲁棒控制效果。

无模型控制在大型风电机组独立变桨中的应用

风力机组是多输入多输出非线性系统,难以准确建模和控制,将无模型控制引入风力发电机组,给出描述风力机组无模型输入输出关系的矩阵向量方程,利用风力机组输入输出实测数据,在线递推估计描述风力机结构和参数的待估参数,给出了在线估值算法和无模型控制律的形式,利用Matlab/simulink软件,搭建了一3MW大型风力机组仿真平台,在随机风和突变渐变风下,仿真结果表明,所给出的无模型独立变桨控制律,能够使风力发电机组功率基本恒定在额定功率3MW,三桨叶所受推力和扭矩可以控制在设定的额定值左右,说明所给出的无模型独立变桨控制,既能维持功率恒定,又能使桨叶载荷基本平衡。

含受控源电路的等效电路探究

含受控源的直流电阻性电路的等效电路比较复杂,它不仅与受控源是受内部电路控制量的控制还是受外部电路控制量的控制有关,还与待等效的电路中是否含有外部电路受控源的控制量有关.本文就待等效电路的控制量受外部电路控制量的控制及待等效电路中不含有外部受控源的控制量这一情况进行了分析,给出了这种电路的等效电路的形式,并进行了证明和验证.

基于半实物仿真的风力机变桨距控制实验

为研究风力机功率和载荷随桨距角变化的内在规律以及设计无模型变桨距功率控制器,利用实验室现有风力发电机组资源,设计出计算机与风力机组输入输出接口电路;搭建风力机变桨距控制半实物仿真平台;为验证所开发实验平台的正确性和有效性,自主设计了两个变桨距控制实验项目。通过实验模拟风速,得到了功率和桨叶气动载荷随桨距角变化的关系;设计了无模型变桨距功率控制器并验证了控制器的正确性和有效性。为风力机实验开发和风能与动力工程专业学生实施变桨距控制实验提供了平台。

大型风力发电机组独立变桨多目标控制

为限制大型风力发电机组在高风速时的功率输出和风力机气动载荷,首先,采用PID控制,设计独立变桨距功率和扭矩外环控制;其次,引入不依赖于系统数学模型的无模型控制,设计桨叶挥舞弯矩内环控制;最后,以外环控制输出桨距角为参考量,内环无模型控制期望桨距角为反馈量,利用PID控制,给出3个桨叶桨距角最终参考值。利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了3 MW风电机组仿真平台,仿真结果表明,所设计的独立变桨距多目标控制,能够完成在高风速时保持风力机组输出功率恒定、平衡3个桨叶所受扭矩以及兼顾3个桨叶所受挥舞弯矩的多目标控制任务。

基于估计的风力机最大功率跟踪控制

在额定风速以下,变速恒频风力发电机组应采用可靠控制策略,保证最大风功率跟踪;在不估计风速的情况下,提出一种风力机最大功率跟踪方法;首先,利用状态观测器和非线性扩展卡尔曼滤波,估计风力机最佳转速,采用PI控制器给出风力机转矩估值;其次,以风力机转矩、转速估值为输入,采用风力机转矩前馈控制,在计算风力机最优转速后,给出发电机转矩控制量,从而实现低风速时的最大功率跟踪;在Matlab/Simulink软件上搭建了仿真平台,仿真验证了估计的有效性和控制的正确性。

大型风电机组桨距角跟踪鲁棒自适应反演控制

针对具有很强非线性的风力机桨叶系统,利用动量矩定理,建立桨叶动力学数学模型,采用自适应反演控制,设计独立变桨鲁棒自适应桨距角跟踪控制器;该控制方法采用在实际控制量中,引入自适应鲁棒项,克服和消除不确定性对桨叶系统的影响;利用Matlab/Simulink软件,搭建风力机仿真平台,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性;在桨叶系统参数不确定、受到未知不平衡载荷的情况下,经过自适应过程,设计的控制器较好地实现了风力机桨叶桨距角独立、快速跟踪各自期望的桨距角。

单机无穷大系统暂态稳定线性最优控制

基于实时参数P-δ预测暂态系统稳定性,得到发电机功角δ的预测值,以功角预测值不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定的条件,通过引人最优控制原理,在系统暂态稳定的条件下,得到发电机最优输入机械功率调整量,把微分方程所描述的电力系统控制,转化为以发电机输入机械功率为控制量的最优控制,以实现暂态稳定最优控制。

连续系统数学模型的一种辨识方法

借助Mullis-Roberts评价函数的选择方法,当连续系统的脉冲响应函数已知时,根据它给出的系统信息,就能够计算出稳定的数学模型。在此基础上详细推导并给出通过计算连续系统传递函数系数的方法获得系统数学模型的辨识法,而且只要原系统是稳定的,就可以保证用该方法得到的数学模型是稳定的。