面向统一能源系统的中长期氢负荷预测

未来能源社会中氢气将在电力、工业、供热、交通等领域发挥巨大作用,氢能将作为统一能源系统的关键要素,实现各能源相互转化。针对未来社会中氢能在工业、供热、交通等领域的需求,提出一种氢负荷预测的方法。获取工业领域的氢负荷样本数据,算出负荷数据的特征,采用支持向量机回归(SVR)算法,得到工业领域氢负荷预测模型;然后,以供热、交通领域需氢数据建立模型,采用改进灰色GM(1,1)模型与新陈代谢模型结合,得到供热、交通领域氢负荷预测模型;最后,叠加3种氢负荷预测,完成数学模型构建。从结果可以看出SVRT预测方法十分准确、改进灰色GM(1,1)模型与新陈代谢的组合模型组预测精度较高,该方法可用于中长期氢负荷预测。

面向风煤富集区域的风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学

“碳中和”目标下,缓解新能源消纳问题、走出环境污染困境是风煤富集区域面临的主要挑战。该文以氢能为煤介,将风煤富集区域丰富的风能和煤炭资源在产业链上进行深度融合,形成风-氢-煤耦合系统;基于系统动力学,理清风-氢-煤耦合系统内部交互关系和反馈机制,建立风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学模型,并通过Vensim软件进行仿真模拟,重点分析风-煤耦合发展的减排效果及经济效益。结果表明:以绿氢为支点的风-氢-煤耦合系统在经济和技术上均具备一定的可行性,氢储能可减少碳排放量近136万t,经济效益100亿,发挥区域可再生、低成本的风电和富集煤基资源的优势,实现经济增长与碳排放解耦发展,助力风煤富集区域2030年如期实现“碳达峰”目标。

基于氢负荷需求的氢能系统容量规划

在未来能源社会中,氢能将作为能源电力系统的关键环节来实现各种能源的相互转化。为此,提出了一种基于不同氢负荷水平的新能源制-储氢系统容量规划方法,以合理推动风、光等可再生能源在电网中的应用与发展。该方法能够在满足区域氢负荷需求的同时,获得最大程度的经济收益,并确定了不同运行模式下的最佳制氢规模。此外,该方法还考虑了氢能短缺及弃风、弃光的惩罚成本和系统环境效益。结果表明,与采用风光联网不购电制氢模式相比,采用风光联网购电制氢模式更为合理和经济,避免了大容量制-储氢设备的冗余配置。

基于功率突增的稳控切负荷策略研究

随着国家经济水平的不断提高,电网的用电负荷不断增加,同时用户对供电可靠性的要求也越来越高,DL 755—2001《电力系统安全稳定导则》(安稳导则)和599号令分别从电网安全稳定和供电可靠性角度对电网规划、系统运行与控制等方面提出了严格的要求。但是由于电网网架结构复杂和断面功率传输大,电网发生故障情况下,将导致断面超极限以及地区电网电压稳定性和频率稳定性问题,采用传统的稳控切负荷策略配合困难以及策略复杂甚至可能导致过切,传统的稳控切负荷方案已不满足要求。通过对电网故障情况进行分析,找出电网故障时的共性,提出功率突增的概念,结合断面功率突增的特性提出基于功率突增的稳控切负荷方案。运用PSASP程序对某电网进行模拟仿真分析,验证在保证电网安全稳定运行前提下,所提出的切负荷方案能有效减少切负荷量且切负荷策略简单,各参数整定容易,具有重要的实用价值。

基于智能变电站的防误闭锁系统应用研究

介绍了一种基于智能变电站的防误闭锁系统,分析了目前常规变电站使用的传统闭锁方式及其不足之处,提出基于IEC 61850标准的逻辑闭锁技术及GOOSE的防误闭锁方案,指出将防误闭锁系统应用在智能变电站必须要解决的问题。

基于系统动力学的风氢煤耦合系统容量优化配置模型构建及验证分析

对于具有强耦合性和结构复杂性的风氢煤耦合系统,目前学界仅有少数研究从理论阶段证实其可行性,耦合系统的结构及其在实际中的应用路径也缺乏深入分析。为解决能源富集区新能源消纳能力不足的问题,进一步拓展风电利用途径和规模,运用系统动力学理论,分析影响风电功率的不确定性因素,构建风氢煤耦合系统容量优化配置模型。以我国新疆维吾尔自治区为例,基于2010—2020年的相关数据,预测分析其2021—2030年风氢煤耦合系统的动态演化规律,并探讨该系统在经济和技术上的可行性,进而设计在耦合系统内自建和不自建风电场两种方案,对新疆某风电场应用上述优化模型进行验证。结果表明:风氢煤耦合系统容量优化配置模型能有效解决“弃风限电”问题,实现电能长期储存的目标;案例风电场按照风氢煤耦合系统容量优化配置指导CH3OH生产,CH3OH生产商自建风电场成本可减少400万元,负荷弃电率下降32.13%,当风电场容量可信度增加至0.26时,耦合系统无需从大电网购电,可通过储氢罐充放配合来保持H2的稳定供应,规划周期内的碳减排收益可达20.48亿元。实证显示,该改进模型是可行的,在考虑碳减排效益情况下风氢煤耦合系统自建风电场更具经济性。

基于模块化多电平变换器的高压直流输电系统环流控制策略

模块化多电平变换器由于其扩展的容易性,在高压直流输电领域具有突出的优势,针对MMC固有的环流问题,提出了一种有效的环流控制策略,该控制策略既包含环流的利用也包含环流的抑制。首先通过对MMC内部运行机理的分析,得到平衡上、下桥臂子模块电容电压的条件,分析表明可通过环流控制实现上、下母线电容电压和与差的控制,并设计了基于PI与PR调节器的环流利用策略;其次针对环流中的有害成份,提出了一种基于多重PR控制器的环流抑制方案;最后通过算例分析,验证了所提环流控制策略的正确性和有效性。

腾格里沙漠风光热基地对区域生态环境的效应分析

沙漠地区风光热资源丰富,已建设的风光热基地对区域生态环境的影响机制尚不明确。开展区域风光热基地建设的生态环境效应研究对指导区域清洁能源开发与促进社会经济发展具有重要意义。本研究以腾格里沙漠为研究区,基于谷歌地球引擎云平台(Google Earth Engine,GEE)并结合2000年、2022年研究区Landsat 8遥感影像,采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、景观格局指数、地理加权回归模型等方法对沙区风光热基地建设前后生态环境的效应进行分析。结果表明:(1)沙区土地利用空间分布时空异质性显著,主要土地利用类型为沙地、低覆盖草地及戈壁。沙地面积占研究区总面积的69.10%~72.72%。2000-2022年,风光热基地建设前后沙区土地利用类型变化剧烈区主要分布在沙区东南及西南边缘等。(2)近22年,土地利用动态度最高的是工矿建设用地,达到0.11%。沙地转移为工矿建设用地,而工矿建设用地中80%为风光热基地面积,沙地成为风光热基地的重要转移源。(3)区域生态环境质量指数(Ecological Environment Quality Index,EEQI)高值区主要集中在石羊河中下游区域及沙漠西南、东南边缘区。风光热基地集中区域EEQI由水平值提高到0.25~0.87。(4)风光热基地建设后区域内景观要素分散程度降低、破碎度提高,景观空间结构更复杂,区域景观的多样性与异质性增强。此外,风光热基地建设后沙区回归系数总体高于2.5,一定程度上提高了区域生态环境质量指数,加强了土地利用与生态环境质量的相关性。因此,风光热基地的建设带来的土地利用的良性变化有利于促进沙区生态环境质量与景观格局的改善。

储能参与风电辅助服务综合经济效益分析

电池储能电站(battery energy storage station,BESS)由于受到成本高和储能应用技术因素的限制,难以进行大规模商业应用。首先将BESS应用于辅助服务电力市场,在设定辅助服务的提供者、提供方式、交易规则的情况下,研究了BESS参与基于风险消弭的风电辅助服务的经济性,建立了BESS参与风电辅助服务综合经济效益模型。然后针对模型求解,计算了储能电站的投资回报率、投资回收期等经济指标,评估了该储能电站的效益优劣。最后量化分析了各种影响因素的改变对BESS收益水平的影响。

小型化模拟带负荷校验的继电保护试验装置研究

针对变电站难以有效模拟一次带负荷的技术问题,设计新型的模拟带负荷校验的继电保护试验装置。采用ARM Cortex-M3微处理控制器,对接收到数据信息或者指令进行控制和计算,并在通信接口处设置以太网通信接口,提高了信息管理能力。采用双路电源输出,既可以输出三相对称工频大电流200 A,还可同时输出相对于电流为基准进行移相的三相对称电压10 kV(或100 V),提高了数据交互能力。提出的方法还采用基于加Hanning窗的单谱线插值的FFT算法,大大提高了模拟带负荷校验继电保护试验装置的精确度。试验表明,这种方法误差低,效率高。

广义风—氢—煤能源系统的挑战与展望

面向风煤富集区域的能源转型目标,对风-氢-煤能源系统(WHCES)的研究成果及其存在的问题进行了总结,以此为基础提出了广义风-氢-煤能源系统(G-WHCES)的基本概念和总体框架,阐述了其与WHCES在一次能源侧、二次能源侧及负荷侧的差异;面向风煤富集区域的能源转型战略,对其需求与应用进行了归纳总结;提出伴随系统内新能源比例升至一定高度,调节资源缺乏的情况下G-WHCES发展所面临的主要挑战,指出需要在系统运行效率和稳定运行方面给予更多关注,从系统结构设计、规划与控制、关键子系统和系统集成等方面对G-WHCES的科学与技术问题进行了展望。

引进风险管理机制提升金昌城农网电压管理水平

自2014年以来,金昌城农网供电电压数据自动采集系统陆续上线,由于A、B、C、D这4这类电压数据分别来自3个不同的系统,一旦发生电压监测点离线或越线问题时的,调查分析头绪繁杂,难度大,故障处理恢复慢,指标管理和控制成效较弱。为此,在金昌城农网电压管理中引进风险管理的机制,通过对影响电压数据合格率、上传率和数据完整率主要存在问题排查分析,按其影响程度的大小对各类风险进行风险评估排序,并制定相应地对策及措施。

非合作博弈模式下新能源微电网多主体成本策略优化模型

根据微电网具有的特点,发电厂商提供可持续稳定的电能,尽可能就近输送,降低网损,提高有功转化,保持电价上的竞争优势以及增加新能源消纳。基于此,分析了参与新能源微电网的各主体之间的利益关系,即微电网发电侧、用户侧和配电网,构建了非合作博弈模式下的成本策略博弈模型,选取某微电网示范地区进行算例分析,结果表明,非合作博弈下的均衡策略可以满足微电网、配电网和用户侧三方收益最大化的需求,同时能够增加新能源消纳减少弃风弃光现象。

大规模光伏电站对电网电能质量的影响分析

介绍了光伏电站中影响电能质量的主要设备,阐述了国家标准对电能质量指标中供电电压偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡、公用电网谐波的要求,提出了提高电能质量的技术措施;并以200 MW光伏电站为例,分析了实测电能质量数据。

面向煤基低碳能源战略的大规模风/光-氢储能-煤多能耦合系统

煤基低碳是煤炭富集省区低成本、可持续实现能源供给侧结构战略调整的必然要求。阐述能源系统演进规律,面向山西省、新疆省等新能源和煤碳富集省区的煤基低碳能源战略,提出以大规模风/光互补电解水制氢储能为桥梁,构建清洁高效风/光-煤能源系统创新策略。以山西省为例,探讨基于大规模氢储能技术的煤基低碳能源系统的资源需求,高比例/100%新能源电力系统中大规模氢储能系统所需要解决的关键支撑技术,为包括山西省在内的煤炭富集省区的煤基低碳能源战略的实现提供借鉴。

光伏接入对电网的影响研究

为解决光伏系统接入导致电网的电压分布、网络损耗和短路电流发生改变等问题,需要对光伏系统的接入位置和接入容量进行合理规划。首先,基于WSCC3机9节点环形电网模型建立了仿真模型,并对仿真过程中部分参数进行了简化处理。其次,分别对单、多个光伏发电系统的接入位置、接入容量仿真分析,研究了光伏并网对电网电压的影响。随后,对光伏接入位置、接入容量对系统网损的影响进行了仿真分析。最后,研究了光伏接入对网络短路电流的影响。通过以上仿真分析研究,有助于指导光伏系统的接入位置及容量。

高强度螺旋钻孔压灌桩在输变电工程中的应用研究与展望

输变电工程中常采用钻孔灌注桩基础,但普通泥浆护壁钻孔灌注桩存在施工工艺繁杂、桩体混凝土质量及承载力稳定性差、泥浆护壁产生环境污染等缺点。通过对螺旋钻孔压灌桩这一新技术的施工工艺、质量评价方法、设计计算等方面进行总结,提出地聚合物高强度混凝土材料和螺旋钻孔压灌桩工艺结合的技术,并对该技术在输变电工程中的应用进行展望。

用于输电线路杆塔组立的双摇臂落地抱杆杆身抗压可靠性分析

为了研究双摇臂落地抱杆杆身构件的抗压可靠性,考虑冲击动荷载的随机性,用冲击荷载系数乘以总质量来模拟抱杆受到的冲击动荷载,结合最大风荷载构成可变荷载施加于双摇臂落地抱杆有限元模型;采用有限元法进行分析,得到最不利工况(0°和45°)下,双摇臂落地抱杆杆身构件受到的可变荷载作用效应的分布特征和统计参数;结合实测的杆身构件几何参数统计特征,利用JC法求得双摇臂落地抱杆杆身构件0°和45°工况下的轴向抗压可靠度分别为4.746和4.742,并求得考虑可变荷载作用效应和恒定荷载作用效应比值ρ变化时的可靠度。分析结果表明,冲击动荷载会减小杆身构件的轴向抗压可靠度,随着ρ值的增大,杆身构件的轴向抗压可靠度逐渐降低。在实际工作过程中应避免可变荷载的增大和45°工况,以提高抱杆的可靠度与使用的全寿命周期,降低施工安全风险。

大规模风电集中接入的电力系统储能容量配置策略

风电集中并网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,配置储能则是改善电力系统静态和动态稳定性的有效手段。分析了储能在解决风电并网问题中的作用,基于液流电池建立了储能装置的机电暂态模型;以电力系统安全稳定为目标,应用数字仿真方法计算了风电集中接入的电力系统对储能的容量需求,提出了配置策略;针对中国典型风电接入电力系统,以保证电力系统静态和动态稳定性为目标,求取了该系统对储能容量的需求,并通过仿真计算验证了配置策略的正确性。

基于MBLA的电网建设项目“三联四化”前期管理模式构建

电网建设项目前期工作协调量占整个电网建设协调总量70%~80%,而目前职能化的管理模式难以全面统筹各级资源,办事效率较低。本文结合MBLA法,创新搭建前期一体化协同管理新机制,通过开展顶层设计、搭建"三联"模式、构建"四化"模式、内化"三联四化"管理理念等工作流程,打破电网建设项目前期管理壁垒,形成纵向贯通、横向协同、流程顺畅、管理高效的管理模式。