不同模型对MMC-HVDC系统大信号稳定性分析准确性影响的对比研究

模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统运行中不可避免地遭受大信号扰动,可能导致不稳定现象的发生。基于混合势理论(MPT)对比分析了MMC-HVDC系统3种不同模型下的大信号稳定性。首先,建立了MMC-HVDC系统的全阶模型、降阶模型和等效恒功率负载(CPL)模型,并从理论层面对比分析了三者之间的差异性。利用MPT分别推导了基于3种模型的MMC-HVDC系统大信号稳定性判据,对比研究了3种不同模型对大信号稳定性分析结果的影响,并做出了系统在电网电压暂降大扰动下的稳定运行边界。最后,通过Matlab/Simulink时域仿真验证了理论分析的正确性。

计及SOP参数优化的柔性配电网风险评估方法

为分析智能软开关(soft open point,SOP)连续调节能力对柔性配电网(flexible distribution network,FDN)风险的影响。首先,实现基于三点估计的FDN风险评估方法;采用三点估计法结合交直流交替迭代法和Gram-Charlier级数展开法进行FDN概率潮流计算,获得节点电压与支路有功功率的概率密度函数,使用越限偏移量结合风险偏好型效用函数构建严重度函数,根据风险评估理论建立并计算风险评估指标。其次,在此基础上,提出一种计及SOP参数优化的FDN风险评估方法;以系统总风险最低为目标,建立计及SOP参数优化的FDN风险评估模型,采用粒子群优化算法结合基于三点估计的FDN风险评估方法对其进行求解,用得到的结果去配置SOP,并对此FDN进行风险评估。以3个IEEE 33节点网络通过三端口SOP互联形成的FDN为例,验证了所提风险评估方法的有效性,分析了SOP连续调节能力以及不同接入位置对FDN风险的影响。

基于VSG的附加阻尼控制及其在光储并网系统中的应用

大规模光伏就近接入系统后,将导致系统的惯性整体下降,在系统遭受扰动后降低其稳定裕度,极端情况下出现功率振荡。将基于虚拟同步的附加阻尼控制策略应用于光储并网系统中。首先,建立光储并网的小信号模型,分析系统的阻尼特性;其次,在光储逆变侧采用基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的附加阻尼控制,并通过小信号模型分析了附加阻尼控制对系统频率振荡的影响;再次,在PSCAD/EMTDC环境中建立光储并网系统仿真模型,与传统控制策略进行对比,结果验证了所提附加阻尼控制的有效性和正确性。

基于线路阻抗特性的SOP低电压穿越控制策略

分布式新能源出力具有波动性,且接入位置不均匀,当其规模化接入配电网后将增大发生故障的概率。在配电网发生故障时,增强并网电力电子设备的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)性能是保障配电网稳定运行的技术关键,已成为当前研究热点之一。以柔性互联配电网中的柔性电力电子开关(soft open point,SOP)为对象,结合配电网馈线线路阻抗特性,提出一种基于线路阻抗特性的SOP LVRT控制策略。首先,分析线路阻抗对换流器接入公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压的影响,并推导出利用换流器注入功率抬升电压的机理;其次,提出基于馈线出线侧及换流器本地量测数据的PCC点至故障点的线路等效阻抗测量方法;然后,构建基于阻抗测量法的SOP LVRT整体策略;最后,在PSCAD仿真平台上验证所提控制策略,结果表明,在不同电压跌落范围内,所提SOP LVRT控制策略能同时补偿有功功率和无功功率,较仅采用无功补偿能更明显提升PCC电压水平。

计及DSTATCOM和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒控制策略

针对新型电力系统安全稳定运行过程中由于高比例分布式光伏接入配电网产生的电能质量问题,提出一种计及配电静止同步补偿器(distribution static compensator,DSTATCOM)和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒自适应控制策略。首先,建立DSTATCOM和并网逆变器的无功电压控制统一模型,以及计及系统出力及负荷随机性的配电网电压控制不确定系统模型;其次,采用灵敏度分析方法,考虑节点受其他分布式光伏注入功率的影响情况,并结合鲁棒H∞性能约束,设计DSTATCOM和并网逆变器的鲁棒电压控制策略;然后,计及分布式光伏的有功功率削减,构建鲁棒自适应控制策略;最后,搭建含DSTATCOM和高比例分布式光伏的IEEE 33节点系统模型进行仿真分析。结果表明,所提策略能够实现DSTATCOM和并网逆变器对配电网电压的协同控制,并具有较强的自适应能力。

基于EEMD和特征降维的非侵入式负荷分解方法研究

针对现有非侵入式居民用电负荷监测缺乏对独立负荷完整、全面的分解方法,导致用电信息的完整性得不到保证的不足,提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和Pearson-PCA改进的盲源分离算法。利用EEMD对总功率信号分解,以消除经验模态在分解过程中易出现模态混叠的现象,并得到一系列固有模式函数(intrinsic mode functions,IMF)。结合Pearson相关系数和主成分分析法(principal component analysis,PCA),提出Pearson-PCA改进算法对IMF进行降维,剔除相关性较弱的IMF分量,以及估计源信号数目。运用快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)对降维后的IMF进行分解,计算得出源功率信号。将提出的改进算法应用于非侵入式居民用电负荷分解问题,采用能量分解数据集(reference energy disaggregation data,REDD)进行实验仿真。实验结果表明:在不同用电场景下,提出的改进算法均具有较好的分解效果。

光伏与智能软开关协同的柔性配电网电压优化控制评述

随着光伏渗透率的提高和电力电子设备的大规模应用,近年来光伏与智能软开关(Softopenpoint,SOP)协同电压优化控制的相关研究已广泛开展并取得了丰硕成果。介绍了柔性互联配电网的内涵、定义及主要组成形态,提出了含光伏及SOP的柔性互联配电网协同整体控制架构,分别对电压协同优化模型、控制架构、控制方法进行了分析和梳理。综述了多设备多时间尺度协调电压优化控制、计及源荷不确定性的鲁棒电压优化控制、无模型数据驱动自适应电压优化控制3种电压优化控制方法的研究现状。在此基础上从控制策略、控制目标、应用对象3方面展望了光伏与SOP协同的柔性互联配电网电压优化控制的未来研究方向。

小麦秸秆高浓度厌氧梯度预发酵的中试研究

针对现有主流秸秆沼气工程中秸秆原料疏水性强,浮渣结壳严重而运行稳定性差,产气效率低,以及传统“水解酸化”技术碳损失严重等问题,采用高浓度厌氧梯度反应器,以小麦干秸秆为原料在中试规模下(112 m^(3))探讨了短时间的厌氧预发酵对小麦干秸秆的浸水及甲烷回收发酵效果,以期获得秸秆前处理技术的突破。结果表明,随着水力停留时间从20天缩短到5天,虽然日产气量、甲烷浓度逐渐下降,有机酸有所积累,但5天停留时间下,仍能获得1.73 m^(3)·m^(-3)d^(-1)的容积产气率和39.2%的甲烷含量,有效减少了原料碳素损失;在反应器内仅需2.5 d的发酵达到了静止下96 h的吸水效果,秸秆能够完全吸水沉降。随着物料停留时间的缩短,反应器内有机酸含量增加,其浓度依次为丁酸含量(6600~18381 mg·L^(-1)),乙酸(516~4002 mg·L^(-1))、丙酸(196~1213 mg·L^(-1)),但pH值仍保持7以上。16S高通量测序结果表明,Firmicutes和Bacteroidetes是反应器内水解优势菌,Methanosarcina和Methanobacterium是两个优势甲烷菌属。随着水解加深,Methanosarcina的丰度相对下降,Methanobacterium的丰度相对上升,而总甲烷菌数量下降,导致甲烷产量略有减少。综合产酸、产气能力及秸秆沉降特性,表明本研究采用的高浓度厌氧梯度发酵秸秆吸水效果和甲烷回收效果显著,在秸秆沼气工程中具有良好应用潜力。

酸性镉污染稻田土壤改良与安全利用技术及应用

耕地土壤环境质量直接影响着农产品质量安全,关系到人民群众的身体健康。本文以酸性镉污染稻田为研究对象,根据近几年在轻度和中度镉污染稻田土壤改良和安全利用中积累的好经验、好做法,提出了土壤改良与安全利用建议,即:对于轻度污染稻田,应以农艺调控技术措施为主,采取“VIP+N”技术模式,可有效改善酸性稻田土壤环境,降低土壤重金属镉元素活性,保障粮食安全;对于中度污染稻田,应在全面应用农艺调控技术的基础上,通过适量施用土壤调理剂,阻控作物植株与籽粒对重金属的吸收,实现耕地安全利用。

单季水稻直播高产栽培技术及应用

水稻直播栽培是直接将种子播于大田而省去育秧和移栽环节的种植方式,具有省工、省力,劳动生产率高的优势。本文根据近年来在直播水稻生产实践中积累的经验、做法,总结了水稻直播栽培选种、播种、除草、施肥和管水等重点环节做法,为减少直播水稻难全苗、草害重、易倒伏现象,推广应用水稻直播栽培技术、增加粮食产量提供参考。

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网最优潮流研究

最优潮流是一个非线性优化问题,其具有复杂繁琐、维数高、约束多以及变量多的特性。将其应用于主动配电网也是当下研究热点。文章建立了使主动配电网有功损耗最小的最优潮流模型;考虑配电网可控单元和开关状态,采用改进后的辐射状约束与潮流约束进行变换,合理松弛后变为二阶锥约束,建立混合整数二阶锥规划模型。采用Yalmip工具包进行建模,调用Gurobi商用算法包对其进行求解计算;通过算例对采用粒子群算法与采用混合整数二阶锥规划方法的计算结果进行对比分析,结果证明混合整数二阶锥方法更适用于主动配电网,验证了该方法的高效性和稳定性。

基于优势柔性策略-评价算法和迁移学习的区域综合能源系统优化调度

为提高清洁能源消纳率及减少碳排放对环境的污染,实现更具泛化能力、鲁棒性和高效性的区域综合能源系统优化调度,该文提出了基于优势柔性策略–评价(advantage learning soft actor-critic,ALSAC)算法和迁移学习的区域综合能源系统优化调度方法。利用环境信息与智能体进行通信交互,以低碳、经济为目标实现区域综合能源系统的优化调度。在文中分析了提升柔性策略–评价(soft actor-critic,SAC)鲁棒性的最大熵机制,并与基于策略梯度的多种深度强化学习算法和启发式算法进行了性能对比,随后将优势学习的思想引入SAC的Q值函数更新中,解决了算法对Q值的过估计问题,提升了算法的性能。为提高智能体的学习效率和应对新场景的泛化能力,加入了迁移学习的参数迁移。算例表明,基于ALSAC算法和迁移学习的优化调度策略具有较好的鲁棒性、泛化能力和高效的学习效率,实现区域综合能源系统的灵活高效调度。

基于马尔可夫状态转移的变压器剩余寿命预测

提出了一种基于马尔可夫状态转移矩阵的变压器缺陷转移率预测方法。利用变压器历史缺陷记录,建立威布尔分布模型拟合得到变压器缺陷转移率,将其应用于马尔可夫状态转移矩阵中,得到变压器不同状态之间的转移率,并引入了回退因子进行修正;基于该缺陷转移率,通过构建比例故障模型对变压器剩余寿命进行预测,结果表明,所提方法预测出的剩余寿命价值更加贴合变压器实际运行状况,验证了其合理性和可靠性。

基于CDAE和TCN/BLSTM模型的电能质量扰动分类方法

随着新型电力系统中电能质量扰动(PQDs)愈加复杂,为提升PQDs分类准确率并增强算法的噪声鲁棒性,将卷积降噪自编码器(CDAE)、时域卷积网络(TCN)与双向长短期记忆(BLSTM)相结合,提出一种基于CDAE和TCN/BLSTM模型的电能质量扰动分类方法。首先,通过CDAE以原始信号为目标重构含噪信号;然后,利用TCN和BLSTM并行挖掘扰动的抽象和时序特征;最后,特征合并层融合两种特征并完成分类。仿真结果表明,该方法可有效分类强噪声下的20类PQDs信号且平均准确率达99.23%,相比于其他主流的分类方法,所提方法具有更好的分类效果和抗噪性能。

柔直配电系统混合型MMC可靠性评估

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为柔性直流配电系统中的关键设备直接关系到整个配电系统的安全可靠,因此有必要对其可靠性进行评估。对半桥、全桥以及混合型MMC进行比较分析,对比得出混合型MMC更适合运用柔直配电系统。通过对MMC工作原理、直流阻断能力、冗余配置的阐述计算出了全桥、半桥模块数及比例;建立元件可靠性模型,并运用故障树法对混合型MMC进行了可靠性建模。利用MATLAB针对冗余配置、全桥、半桥子模块比例、IGBT结温及损耗进行算例分析,得出结论:合理的冗余配置以及全桥、半桥比例是设计混合型MMC的关键所在。同时指出了IGBT的运行工况会导致混合型MMC的故障率提升。

电力变压器状态评估方法的应用及展望

准确评估电力变压器运行状态并及时发现电力变压器潜在故障,对于电力系统稳定运行具有十分重要的意义。随着人工智能、数据挖掘等前沿技术与电网的深度结合,对现有电力变压器状态评估中关键技术和问题进行归纳和讨论,着重探讨了现阶段变压器状态评估指标体系建立、数据处理方法和状态评估方法应用,有助于后续设备管理智能化、数字化等科研工作的开展。最后,从数据体量与质量、数据增强、小样本非均衡样本处理方法、多维数据应用、多源信息融合几方面展望了未来值得继续深入研究的内容和方向。

含柔性互联节点的高压配电网优化调控

传统配电网中变电站常通过改变母线分段开关对运行方式进行调控,难以实现实时连续的功率调节作用。利用智能软开关(soft open point,SOP)替代变电站主变母线分段开关,对变电站相关节点进行柔性互联构造柔性互联节点,从而能够增强电网灵活的功率交换控制能力并实现潮流优化。同时,以全网有功功率损耗最低为目标,优化调度SOP控制变量及相关节点无功补偿设备的投切。由于涉及到的问题属于混合整数规划问题,提出一种混合粒子群算法进行求解,并在某地实际高压配电网验证所提策略的有效性和合理性。

新农科背景下生物质科学与工程专业的探索与创建——以中国农业大学为例

结合中国农业大学办学特色和新农科专业建设要求,介绍了中国农业大学生物质科学与工程本科生专业的创建背景、建设的必要性、目标和定位、毕业生就业前景以及在新专业建设中采取的一系列举措,包括转变教育理念、强化师资队伍建设、优化教学措施和完善教学模式等,总结了新农科理念下创办多学科融合交叉型新专业的实践经验。

含嵌入式直流系统的柔性互联配电网小信号建模

当前分布式电源(distributed generation,DG)大量兴起,但其布局并不均匀,使得不同用电区域间源荷分配不均衡,无法对其进行高效消纳。提出一种含嵌入式直流系统的柔性互联配电系统拓扑来实现馈线末端互联,以达到不同区域间功率调配和高渗透率分布式电源消纳的目的。对所提系统建立了数学模型,包括交流系统、直流系统、模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)及控制环节的小信号全局模型;通过MATLAB对所构建模型进行根轨迹分析,给出了部分控制参数的选取范围。基于PSCAD搭建该系统并进行电磁暂态仿真,对比不同场景下MATLAB和PSCAD的运行图像来对所构建的数学模型进行验证,结果表明:所建小信号模型图像与电磁暂态仿真图像基本吻合,验证了模型的正确性。

基于一致性算法的柔性互联配电网负载均衡控制

传统配电网馈线负载均衡依赖网络重构来解决,但不能保障参与重构每回线路的负载动态均衡。强随机性分布式电源及冲击性负荷的高比例接入,加剧了配电网中馈线负载的实时不均衡,限制分布式电源接入容量。而网络重构动作过程的时间尺度较长,难以解决含高比例分布式电源的主动配电网负载不均衡问题。柔性互联配电网能够实现馈线间准确的潮流控制,显著有利主动配电网运行。为了解决有源配电网中馈线负载不均衡问题以及分布式电源的就地消纳,提出了一种动态调节的基于柔性互联的馈线经济负载率模型,提高了馈线运行的经济性的同时实现了分布式电源的就地消纳。同时将一致性算法与负载均衡控制策略相结合,避免了信息处理集中化的同时实现了非健全通信网络下系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建四端柔性互联配电网仿真模型验证了所提模型与控制策略有效性。