考虑转供与重构协同的多端柔性互联配电网供电恢复策略

柔性互联装置(FID)实现配电网不同馈线之间的柔性互联,可实现故障后配电网的快速恢复供电。该文以含直流网络的四端柔性互联配电网为研究对象,提出基于FID和网络重构的多端柔性互联配电网两阶段供电恢复策略。首先,在分析FID运行模式工作原理的基础上,提出了故障快速转供的FID平滑控制结构和考虑开关同期并网控制虚拟同步发电机(VSG)控制策略,支撑故障后第一阶段FID的快速供电恢复;然后,通过建立和求解考虑联络开关和FID容量限制的全局优化模型得出FID与网络重构相结合的第二阶段供电恢复策略,更大限度地恢复失电负荷;最后,利用PSCAD/MTDC仿真软件搭建了一个58节点四端含直流网络的柔性配电系统进行仿真验证。结果表明,所述供电恢复策略不仅能实现部分负荷的不停电转供,还能够通过网络重构大幅提高负荷恢复水平。

基于综合优化目标的低碳园区能源系统规划配置

低碳园区复合式能源系统合理的规划与配置对提升系统能效、降低成本、减少污染物排放等具有重要意义。首先,基于园区用能需求快速预测方法和能源系统动态仿真平台,提出了以综合评价指标为导向的低碳园区复合式能源系统优化规划配置方法,建立了虎克-捷夫算法和粒子群算法相融合的混合优化算法。然后,以典型低碳园区冷热电三联供耦合地源热泵、蓄能与燃气锅炉的多能系统为例,对比分析了不同优化算法的配置结果和优化速度,研究了综合优化目标最优、全生命周期成本、能耗最低等不同优化目标对容量优化配置结果和系统典型日运行情况的影响。结果表明,本文提出的优化配置方法和混合优化算法可以保证寻优能力、优化精确度,同时提高了优化计算性能。以综合评价目标最优的能源系统配置结果可以兼顾系统成本、经济运行、环境影响及低碳排放等多方因素,更有利于构建低碳园区最优能源形态。

基于多智能体协调的柔性温控负荷分布式分层控制策略

随着全球能源危机不断加剧,可再生能源在电力系统中的占比不断增加。需求侧响应可以通过引入柔性可控负荷来增强新型电力系统的调节能力。基于此,研究了需求侧响应中的柔性温控负荷控制问题,基于多智能体一致性算法提出了柔性温控负荷分布式分层控制策略。该策略在上层优化层考虑温控负荷聚合商的最优功率分配,在下层协调层考虑温控负荷的分布式协调机制。面向用户用电行为的不确定性问题,从理论上证明了上层分布式优化算法和下层协调控制算法的收敛性,并在MATLAB环境中进行了数值仿真实验,以验证所提策略的有效性。相较于传统集中式控制方法,所提出的分布式分层控制策略有利于减轻响应事件中管理单元的通信负担并保护电力用户隐私。

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。

碳排放风险约束下低碳园区储能容量规划方法

为应对全球气候变化挑战,我国各类园区低碳转型势在必行。在双碳愿景驱动下,分布式光伏、风电等新能源大规模接入接入产业园区,其出力间歇性、波动性、不确定性使得低碳园区配置储能的需求愈趋强烈,园区面临储能高昂投资成本与碳排放红线的两难。为此,引入超分位数对不确定环境下的园区碳排放进行风险度量,提出碳排放风险指标,并将其积分形式转化为可嵌入储能规划模型的线性约束形式,继而建立计及碳排放风险约束的低碳园区储能容量规划模型。通过某园区算例分析,验证了所提碳排放风险约束下储能容量规划方法的有效性,在年综合成本微增情况下实现了园区碳排放风险的降低。最后对风险阈值与置信度水平进行了灵敏度分析。

基于用电模式和字典学习的电器负荷分解方法

负荷分解是获取电器用电细节、分析用户用电行为的重要手段,有利于加强智能电网的需求侧管理。针对当前非侵入式负荷分解研究缺乏考虑电器用电模式、模型迁移能力弱的问题,提出一种基于用电模式和字典学习的电器负荷分解方法。通过聚类提取电器的典型用电模式,根据待测住宅内电器所含用电模式,执行字典学习算法训练各电器的模式字典,再利用模式字典对总负荷进行稀疏表示以实现负荷分解,测试数据集上的分解结果验证了所提方法的准确性以及在住宅迁移上的性能。

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。

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。

铁道电气化远动系统分布式数据库系统设计

介绍如何开发设计远动系统的数据库系统,结合运动系统的设计实例,讲述了在工业控制中如何设计分布式数据库系统的一般方法。

计及需求响应的高比例清洁能源园区储能容量优化配置

为了提高园区清洁能源消纳水平、储能配置经济性,提出一种考虑需求响应的高比例清洁能源园区储能容量优化配置方法。首先,建立光伏、风机、储能功率模型;其次,设计了考虑刚性、可转移、可中断负荷参与的需求响应机制,实现一定时间尺度下负荷的转移;然后,以系统总净现成本最低为优化目标,考虑入网功率波动、充放电限值等约束条件,建立储能经济配置模型。算例验证了所提方法的有效性,相比传统方法,所提配置方法可以有效降低系统经济成本并提高清洁能源消纳水平。

贵州电力光通信网光缆冰灾受灾分析和改造建议

2008年初贵州电网受冰灾影响的光缆中断90条,中断比例达21.48%,给电力通信造成巨大影响。本文对贵州电力通信网的光缆受灾情况进行了统计总结,分析发现贵州电网电力光缆覆盖率不高,无法实现多路径、多方向的通信。并由此提出了电力通信网建设和改造建议。

“双碳”目标下我国电力系统演化发展分析

我国电力系统正朝着清洁低碳化方向发展,为促进以高比例可再生能源占比的新型电力系统的构建,需要电力系统内部个主体系统协调融合、协同发展。采用耗散理论和Brusselator模型,量化分析电力系统各参与主体之间的演化协同关系,明晰未来新型电力系统各主体的发展形态并给出了未来新型电力系统发展建议,为我国新型电力系统的构建提供理论支撑。

具有直流故障电流阻断能力的MMC子模块拓扑结构研究

由于直流断路器成本较为昂贵,尚处于试验阶段,具备直流故障电流阻断能力的MMC拓扑才是实现输配电网可控性,提高MMC运行可靠性的关键。在分析了传统半桥型模块化多电平换流器(half bridge sub-module based modular multilevel converter,HBSM-MMC)直流故障电流路径的基础上,对具有直流故障电流阻断能力的MMC子模块拓扑结构进行综述。分析了桥式子模块和箝位型子模块拓扑的直流故障电流阻断原理和故障时的电流路径,并对各种子模块拓扑的性能特点进行对比分析、归纳总结,为业内学者开展相关研究提供参考。

MMC系统级拓扑及其直流故障电流阻断能力研究

由于直流断路器成本较为昂贵,尚处于试验阶段,具备直流故障电流阻断能力的MMC拓扑才是实现输配电网可控性,提高MMC运行可靠性的关键。文中在分析传统半桥型模块化多电平换流器(half bridge sub module based modular multilevel converter,HBSM-MMC)直流侧故障机理的基础上,对具有直流故障电流阻断能力MMC相关研究进行综述。分析了桥臂优化MMC的拓扑结构及直流故障抑制能力,包括子模块混合型MMC及二极管阻断型MMC;分析了单相优化MMC拓扑结构及直流故障电流阻断能力,包括桥臂交替导通MMC和混合级联型MMC。仅从理论角度来说,具备直流故障电流阻断能力的MMC拓扑结构研究已经较为成熟,但混合子模块优化控制、改进子模块封装、串联子模块和开关器件的协调配合、器件冷却等工程实现诸多问题还有待进一步研究。

适合多元用户互动的信息—物理融合能源USB系统

能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息—物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息—物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。

基于MMC柔性多端直流配电系统的改进协调控制研究

针对模块化多电平变流器多端直流配电系统,提出了一种改进协调控制策略。该控制策略是对下垂控制改进,改进的策略避免了直流网络在功率发生较大程度变化时出现过电压。在此背景下,设计了基于半桥型模块化多电平换流器(Half-bridge Modular Multi level ConverterHBMMC)的四端柔性柔性多端直流配电系统。本文首先分析了模块化多电平换流器的基本原理,然后在此基础上设计了四个模块化多电平换流器的控制和内部环流并在基础上改进了协调控制策略,最后用PSCAD/EMTDC平台搭建了21电平MMC验证仿真模型,最后仿真结果验证了:稳定时,各级控制器间的相互配合使得所构建模型可行性;系统在任意一端换流站故障退出后仍具备稳定运行的能力,可以最大限度地维持直流电压的稳定。

能源互联网接入设备关键技术探讨

作为能源系统与信息系统信息-物理深度融合的庞大网络,能源互联网“开放共享”的特征对用户侧能源的接入、控制和传输提出了挑战。针对能源互联网背景下用户侧综合能源管理问题,首先提出了能源互联网接入设备的概念,指明了其区别于能源路由器的特征,并从规划调度、运行管理和能源服务 3 个维度详细介绍了能源互联网接入设备的应用领域。然后,重点介绍了设备特征识别、需求响应、区块链、大数据、综合能源管理和电力市场等 6 项关键技术,并深入阐述了能源互联网接入设备与这些关键技术的紧密联系。最后,简要介绍了能源互联网接入设备的实施方案和未来挑战,以期为未来能源互联网下用户设备高效便捷入网提供一些借鉴和参考。

不同子模块MMC在中压直流配电网中的应用研究

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的子模块是其核心部件。结合MMC在中压直流配电网领域的广阔前景,分析了MMC常见的半桥型、全桥型子模块结构。简化半桥型、全桥型、混合型三种子模块结构的MMC在直流侧双极短路故障时的等效电路,从理论上分析了三种子模块结构的MMC对直流侧双极短路故障的抑制能力。针对三种子模块结构MMC,分别通过基于PSCAD/EMTDC的两端MMC系统的仿真,验证了理论分析的正确性。得出在中压直流配电网中,混合型子模块结构MMC在技术上的可行性和经济上的优越性。为未来中压直流配电网中换流器子模块拓扑的选择提供参考。

基于负荷调节能力模型的实时需求响应理论

需求响应在协助维持电力系统稳定性、提高可再生能源消纳能力、降低电力系统峰谷差、延缓电网建设投资等方面发挥重要的作用,基于实时电价的实时需求响应更是把需求响应从实时性、最优性上推到了一个新的高度。从分析准实时电价存在问题出发,提出了实时电价的基本特征,从而提出一种新的需求响应形式:实时需求响应。具体算法上,以单设备潜力聚合法负荷调节能力模型为基础,建立完整的实时需求响应数学模型,明确其求解和效益评估过程,通过用例分析,不仅验证了实时需求响应模型的有效性,还验证了该模型适合实时电价的实时快速计算。

链式静止同步补偿器子模块电压均衡控制

链式静止同步补偿器(STATCOM)在实际运行中,解决级联H桥功率模块的电容电压平衡是装置安全可靠运行的关键问题。首先对链式STATCOM的基本模型进行分析,阐述其工作的基本原理;然后以补偿H桥功率单元的有功损耗为出发点,通过引入交流平衡因子,提出了一种新型的分离直流母线电容电压均衡控制策略,其无需额外的辅助电路、具有良好的动、稳态性能,并且实现简单。同时,分析了该均压控制策略对系统运行特性的影响。最后,搭建链式STATCOM实验平台,验证了该均压控制策略的有效性。