基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。

计及电制氢和碳捕集的园区综合能源系统动态规划

“碳达峰,碳中和”目标对综合能源系统提出了低碳高效的新要求。针对园区综合能源系统的源-网-荷-储联合规划问题,基于Bellman最优理论将系统净收益最大化的规划模型进行分解,建立“风光储协同-多能互联耦合-能源消纳制氢-最优碳捕集”的多阶段动态规划模型并求解设备的最佳配置方案。结果表明,该模型在经济性和环保性方面具有显著优势,电制氢收益可观并促进电能就地消纳,碳捕集降低了系统碳排放并具有售卖CO_(2)气体和碳配额的双重收益,同时在动态规划过程中达到了最佳的电制氢配置和最优的碳捕集比例。

风电接入远海油气平台的规划方法

海上风电直供远海油气平台可降低发电成本和碳排放,但传统规划方法不适用于远海油气平台的负荷特性。在考虑海上油田电力系统燃气透平机组与负荷特性的基础上,建立计及风-燃-荷功率动态匹配特性的扩展概率潮流模型,提出适用于远海油气平台的风机规划方法。采用所提潮流计算方法,在满足远海油田电力系统的电压、线路载流量等约束条件下,以年发电成本与年碳排放量的综合成本最低为目标建立规划模型,并采用粒子群优化算法对模型进行求解。以我国某远海油田电力系统为例,提出针对远海油田电力系统特点的风电接入方案,算例结果表明,所提规划方法具有可行性。

基于PCA-GRD-LWR模型的海上油田中长期最大电力负荷预测

年最大负荷是合理配置电源、确定系统装机容量的重要理论依据,精确的预测结果可以减少海上油田平台的设备投资和运行成本。年最大负荷与油田产量、开采阶段等影响因素密切相关,分析影响负荷需求的特征量与最大负荷的内在联系及变化趋势,用主成分分析法对特征量进行处理,将相关性强的特征量转化为互不相关的主成分;计算各主成分与最大负荷之间的灰色关联度,根据关联程度确定回归模型的权重;建立基于灰色关联度的局部加权回归预测模型,并用粒子群算法优化局部加权回归模型的参数。以某海上油田的历史数据为例进行校验分析,结果表明,中长期负荷预测误差均小于3%,验证了所提方法的有效性,给出了未来10 a的最大负荷预测结果。

基于改进云物元模型的工业园区综合能源系统规划方案评价

应用科学有效的评价方法对综合能源系统(integrated energy system,IES)的规划方案进行评价,可为其合理建设与运行提供重要保障。首先分析了双碳目标下工业园区IES的能源架构及运行模式,将其多能互补的特征与碳减排、碳交易机制有机融合,构建了涵盖经济、技术和环境三大方面的综合评价指标体系。然后,针对IES运行的不确定性问题,以云物元模型建立综合评价的基础框架并对该模型实际应用的不足进行了两点改进:一方面考虑评价者对模糊性的可接受程度对云熵参数计算方法进行优化;另一方面基于最小鉴别信息原理将决策实验室(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)法与CRITIC法结合,解决了单一赋权方法导致的偏向性问题,得到更为合理的组合权重。最后,通过算例分析验证了所提评价方法可以有效解决传统物元评价的长板或短板效应以及系统运行不确定性带来的评价难题。

弱电网下含负序控制的双馈风机阻抗建模及关键致稳因素评估

弱电网不对称故障期间,双馈风机与电网之间存在正、负序耦合通路,交互作用复杂,系统失稳风险加剧。为了研究不对称弱电网下双馈风机的失稳机理,推导了正、负序谐波电压注入下各物理量的表达式,建立了含负序控制的双馈风机序阻抗模型。根据序阻抗模型,探讨了控制环节对双馈风机整体阻抗的影响。进一步地,基于广义Nyquist判据,详细研究了控制器带宽、电网强度及故障深度等关键致稳因素对双馈风机系统稳定性的作用规律。研究结果表明,所建立的序阻抗模型能够有效分析弱电网不对称故障期间双馈风机系统的稳定性;弱电网不对称故障下,降低电流环、锁相环等控制器带宽可有效降低双馈风机失稳振荡风险。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。所得结论为不对称故障下双馈风机的控制设计提供了理论支撑。

基于小生境遗传算法的配电网开关优化配置

在配电网安装分段开关可提高供电可靠性,分段开关优化配置是一种对应分段开关不同数量的多极值组合优化问题。分析配电网分段开关配置的技术特点,将初选出可能安装分段开关的线段作为控制变量,以减少染色体串的长度和搜索规模。把配置相同数量的开关作为一个小生境,提出应用小生境遗传算法来优化开关位置和数量,找出对应不同开关数量的全部极值点,从中选出满足可靠性要求的全局最优解,避开遗传算法收敛于局部最优解。实例证明该算法全局搜索能力强、收敛快。

基于小波包的配电网单相接地故障选线新方法

应用小波包分析提出了一种基于“故障-能量”诊断模式的配电网单相接地故障选线新方法,它根据被分析信号的特征合理选取小波基和频带宽度,应用低频带信号的小波包分解系数能量与重构系数能量比值的偏差模,构成故障选线判据。该方法适用于5%～10%补偿度的各种结构配电网,不受线路长度和短路时刻的影响,抗电弧过渡电阻能力强。考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同线路长度、不同补偿度等多个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真,仿真结果证明了该算法的有效性、正确性。

配电网无源滤波器的优化配置

为了治理多谐波源对配电网电能质量的污染,研究了无源滤波器在配电网的优化配置。综合考虑投资费用、电压畸变率和谐振条件建立了无源滤波器优化配置的数学模型,该模型是一含约束、不可微、非线性的规划模型。运用导纳矩阵的灵敏度因子寻找配电网中各次谐波滤波器的最佳配置位置,然后采用人工免疫算法对滤波器的参数进行寻优。在保证网络各节点谐波电压和总谐波畸变率符合谐波标准以及滤波器安全可靠运行的前提下,使得全网滤波器的投资费用最少。研究表明,该方法能有效地抑制网络中各节点谐波电压畸变,提高了配电网电能质量,并通过与遗传算法比较,得出免疫算法能避免陷入局部最优。

基于小波奇异熵和支持向量机的配电网故障类型识别

准确识别故障类型是实现配电网故障定位的前提。应用小波变换技术提取反映接地故障特征的零序电压低频信号能量,应用小波变换和信息熵相结合的方法提取三相电压的小波奇异熵。以零序电压低频能量和三相电压的小波奇异熵为输入特征量,以相别A、B、C和地G为输出量,建立了四输入四输出的SVM故障类型识别网络。应用ATP/EMTP搭建配电网仿真模型模拟了各种故障条件下的各种故障类型。仿真分析表明,该方法能够快速准确地识别各种故障类型,且不受过渡电阻、故障位置等的影响。

应用禁忌搜索方法优化配电网的开关配置

基于FIU馈线自动化方式,提出了适合不同网络结构、不同分段开关类型的可靠性费用计算模型。针对分段开关优化配置是一种以可靠性费用最小为目标函数的组合优化问题,提出用禁忌搜索(TS)法优化开关位置和数量,TS法采取对搜索历史的灵活记忆方法,指导搜索过程避开局部最优解,并通过优选初始解使其有较快的收敛速度。实例证明该算法全局搜索能力强、收敛快。

基于遗传算法的PMU配置对谐波状态估计质量影响的研究

谐波状态估计的质量是PMU配置数量和安装地点的函数。研究PMU配置对谐波状态估计质量的影响,建立量测方程,并应用最小二乘法求解谐波状态估计的量测方程。建立了综合考虑量测配置PMU投资和状态估计误差的加权数学模型,并应用遗传算法求解加权数学模型,通过对最优代PMU配置方案的分析,给出了不同数目和位置的PMU对谐波状态估计误差和系统可观性的影响规律。利用Matlab搭建了配电网的仿真模型,获得了研究所需的原始数据,仿真算例验证了算法的有效性。

基于核主成分分析和AP聚类算法的电力系统态势感知技术

随着可再生能源渗透水平的不断提高,现代电力系统面临着更多不可避免的不确定性,这些不确定性可能导致系统的弱阻尼振荡问题。对于可再生能源渗透率很高的电力系统,检测同步发电机之间的相干性是态势感知的关键环节。为此,文中提出了一种基于广域测量系统(Based Area Measurement System,WAMS)的相干检测算法,该方法采用了核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)和聚类(Affinity Propagation,AP)分析法可应用于可再生能源广泛渗透的电力系统。文中提出了几种轨迹相似度指标,用于确定惯性中心(Center of Inertia,COI)坐标中任意两个发电机轨迹之间的相似性;提出了一种基于KPCA方法的集成轨迹相似度指标,以解决多个指标之间的相干性问题;随后采用AP聚类分析方法检测同步发电机之间的相干性,可无需预先指定聚类的数量;利用高可再生能源发电渗透率的华南电力系统和包括张北风电场的华北电力系统的一部分进行仿真分析,结果证明了所提方法的适用性和实用性。

配电网单相接地故障的仿真分析

为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量,基于Matlab的Simulink仿真环境,搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同故障距离和线路长度等多个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。在配电网单相接地短路故障后的第1个工频周波(0～0.02s)内故障线路的零序电流包络线的变化速度比非故障线路变化缓慢,包络面积大,但与非故障线路首半波极性相反。仿真分析表明此暂态特性不受短路时刻、电弧电阻、故障距离和消弧线圈被偿度的影响,为单相接地故障选线和故障测距的研究提供了理论依据。

基于状态估计的含分布式电源树状配电网故障测距算法

多电源配电网的故障定位和测距对快速排除故障、提高供电可靠性具有重要意义。以含分布式电源(DG)树状配电网的区间定位为基础,按区间特性将配电网分为两电源区段和单电源区段,建立故障等值回路与其相应的微分方程和最优估计离散模型。以电源端口电压电流、各FTU电流为输出量,以故障距离为状态量,利用强跟踪的卡尔曼滤波器算法求解最优估计离散模型,跟踪相间短路故障测距。通过搭建含DG的树状配电网,分析负载、故障点过渡电阻对故障测距结果的影响。算例分析表明,该算法跟踪速度快,受初值的影响小,不受DG接入位置和数量的影响,不受故障点过渡电阻的影响,受负载和树状分支结构影响较少,测距精度满足工程精度要求。

配电网短路故障的新算法

通过分析配电网的有向拓扑图，建立了配电网的数学模型——节点线段关联矩阵，并在该数学模型的基础上，分析归纳出节点阻抗矩阵各元素的计算方法。结合配电网的特点，提出了一种简单、准确的配电网短路计算机算法。

配电网单相接地保护的研究

为快速识别配电网单相接地故障,断开故障线路并发出故障跳闸信号,仿真分析了配电网单相接地故障时故障线路和正常线路的暂态零序功率的特点,应用小波包精细分析配电网单相接地故障后的暂态零序功率,提取反映故障线路的暂态零序功率特征频带和信号窗长度;以零序电压作为单相接地保护的启动条件,以线路在特征频带和固定时间窗口的暂态零序能量为保护动作判据,构成配电网单相接地的反时限保护。仿真分析表明该单相接地保护动作原理不受短路时刻、接地电弧电阻、线路长度等因素的影响,满足继电保护"四性"要求。

基于暂态分量的配电网单相接地故障选线新方法

在对目前应用小波变换技术进行配电网单相接地选线方法综合分析的基础上,提出了一种基于最小瞬时零序功率的选线新方法。通过分析配电网单相接地故障的暂态过程,给出了配电网单相接地故障时零序电压和各条线路的零序电流的瞬时表达式,定义了瞬时零序功率并将其作为故障选线特征量。结合配电网单相接地故障的大量仿真分析,应用小波包将零序电流和零序电压暂态信号逐层剥离,提取最大分量的信号频段为特征频段;根据各线路特征频带的零序电流、零序电压计算每条线路的瞬时零序功率,在短路第1个周期内,具有最小瞬时零序功率的线路为故障线路。仿真分析结果表明,该选线方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地配电网都适用,而且不受短路时刻、线路长度的影响,抗电弧过渡电阻能力强。

数据中心液冷技术发展分析

随着我国信息产业的飞速发展,数据中心总体需求不断提升,单机柜功率密度不断提高,传统的散热方式已不能满足当前高密度数据中心的发展需求。液冷技术的出现,改善了传统的散热形式,并凭借高可靠、低能耗等优势,逐步被应用于数据中心。文章主要对浸没式、冷板式、喷淋式3种液冷技术进行分析,并对3种液冷技术的特点进行对比,归纳3种技术的不同特性。分析液冷系统、应用以及行业发展,为后续建设绿色高效的数据中心提供参考。

油田配网临时变电站规划的研究

以负荷分散、供电半径大的油田配电网为研究对象,提出一种平面中位法和模拟退火算法相结合的变电站规划方法。分析规划区域的负荷分布,通过直观法近似地给定变电站的初始位置和变电站供电范围的初始值,应用模拟退火算法能跳出局部最优解的特点,对给定变电站位置的供电范围进行全局寻优;最后应用平面单中位方法确定对应其最优供电范围的变电站位置。将供电范围寻优和变电站位置的确定交替进行,直到变电所位置变化很小,收敛得到最优变电站规划方案。算例分析表明,该算法进行配网变电站规划,能快速度得到有实用价值的近似最优规划方案。