土表致密层形成下肥液膜孔灌入渗土壤水氮分布

为研究地表致密层形成条件下肥液膜孔灌入渗土壤水氮分布特性,进行了两阶段的室内膜孔灌入渗试验,在试验第一阶段浑水入渗形成致密层的情况下,设置4个肥液(硝酸铵钙)质量浓度水平(0,200,500及800 mg/L)进行第二阶段入渗,研究了单位膜孔面积累积入渗量、土壤湿润体含水率、硝态氮、铵态氮质量比分布及其分布变化特性.肥液可以促进土壤水分入渗,改进的Kostiakov模型和改进的Philip模型可以很好地表示单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间之间的关系(R^(2)>0.95),并得到含有肥液浓度参数的单位膜孔面积累积入渗量和入渗时间的经验模型.湿润体高质量含水率面体积(θ>28%)随肥液质量浓度增大而增大,且在膜孔中心附近区域质量含水率最高,但肥液对沿膜孔表层土壤径向方向的质量含水率分布影响程度不大,肥液质量浓度越大,土壤湿润体中硝态氮、铵态氮质量比越大,湿润体中硝态氮分布与湿润体质量含水量分布相似,都呈土壤上层质量比较高的情况,湿润体中铵态氮质量比随入渗距离增加,呈现逐渐下降的趋势.

多因素作用下浑水入渗对土壤导水特性的影响

浑水土壤入渗具有复杂的上边界变化过程,其上边界导水能力的变化规律是研究浑水土壤入渗特性的重要基础。为研究浑水入渗形成致密层过程中导水率的变化情况,该研究进行了17组(9组正交试验处理,8组用于模型验证)浑水饱和土柱入渗试验,通过对试验结果进行多元回归构建多因素(浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间)影响下砂土导水率动态模型;并结合浑水饱和土柱入渗特性进行合理假设,分别建立浑水砂壤土和粉壤土饱和土柱导水率动态模型并进行验证。结果表明:浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间对砂土导水率影响极显著(P<0.01),入渗时间为砂土影响导水率变化的主要因素,其次为含沙率和黏粒含量;建立的砂土导水率动态模型决定系数为0.853,均方根误差为0.004 cm/min,表明该模型可客观反映各因素与导水率之间的关系;模型验证试验结果中均方根误差小于0.01 cm/min,相对误差绝对值均值小于7%,说明该导水率动态模型可靠性较高;砂壤土和粉壤土导水率动态模型决定系数分别为0.912和0.930,均方根误差分别为2×10^(−3)和5×10^(−5) cm/min;模型验证中均方根误差小于0.01 cm/min,相对误差绝对值小于17%,表明模型计算值与实测值的一致性较好。研究结果有助于揭示浑水土壤入渗规律,为进一步探明浑水入渗过程及致密层阻渗机理提供理论依据。

考虑储能荷电状态及频率恢复特性的改进型灵活虚拟惯性控制

基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光储系统可向电网提供虚拟惯性以增强电网的稳定性,但源端储能的荷电状态和系统频率恢复特性对虚拟惯性的灵活调节具有重要的约束作用。针对此问题,在已有研究的基础上,提出了一种改进型灵活虚拟惯性控制方法,该方法一方面根据储能极限运行状态下的荷电状态自主调节虚拟惯量的大小,避免了储能单元的深度过充及过放;另一方面在储能安全运行时根据频率变化分阶段调节虚拟惯量,在减小系统频率偏差的同时加快其恢复速度。此外,搭建了孤岛四端微电网的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响规律,并给出了控制参数的设计原则。最后,通过硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性与优越性,提高了光储VSG控制技术的工程实用价值。

基于虚拟惯性控制的多光储单元协同运行研究

基于虚拟同步发电机控制的光储单元在电力系统中的比重逐步增加,多光储单元之间的不同特性导致其同时运行时存在一定的协同配合问题,为较好实现基于虚拟惯性控制的多光储单元协同运行,文章提出一种对各单元虚拟惯量进行灵活调节的多光储单元协同控制策略。首先,通过高通滤波和滑动滤波对系统中的功率扰动进行频次区分,高频扰动时,优先选择超级电容器提供惯性支撑,超级电容容量不足时,通过虚拟惯量的协同调节使蓄电池和超级电容协调出力,并根据荷电状态差异分配各蓄电池端出力。低频扰动时选择蓄电池提供所需惯性支撑,考虑蓄电池之间的荷电状态差异与各个换流器的容量差异,引入模糊控制,在防止蓄电池过充过放和保护换流器安全运行的基础上,合理分配低频扰动时系统所需的惯性支撑,实现各储能端的安全运行与系统的频率稳定。同时,建立多端系统小信号模型,利用根轨迹法分析主要控制参数对系统稳定性的影响。最后,通过硬件在环实验平台验证所提协调控制策略的有效性与优越性。

基于TOPSIS算法的多VSG单元协同控制策略

基于电力电子变流器的非同步机电源采用虚拟同步发电机(VSG)控制技术可以实现其对电网的友好支撑,但各VSG单元共同运行时存在虚拟惯量分配及协同支撑电网问题。为更好地实现多VSG单元在提供惯性支撑时的协同配合,提出一种基于逼近于理想值排序方法(TOPSIS)的多VSG单元协同控制策略。首先,通过系统中各储能端的剩余容量和系统频率变化率,对含多VSG单元的系统总惯量大小进行调整;其次,综合考虑各VSG单元的储能荷电状态、换流器容量、储能充放电功率限制等指标差异,结合TOPSIS算法对各VSG单元的虚拟惯量进行合理分配和实时调整,以维持各VSG单元的安全运行,同时减小系统频率波动;进一步建立了含多VSG单元的六端系统小信号模型,对协同控制中的主要参数进行了稳定性分析;最后,通过搭建硬件在环实验平台对所提协同控制策略的有效性进行了验证,结果表明所提方法可以较好地实现多VSG单元的协同运行。

基于直流微网虚拟电容控制的等效电容计算方法

相较于交流电网,直流微网结构简单、效率高,且能够更好地消纳光伏、风电等分布式新能源,但其几乎不具有惯性。通过对端口换流器施加虚拟电容控制策略,使其可模拟电容充放电特性,能够改善直流电压质量,增强直流微网稳定性。但该控制方法对系统惯性提升机理暂不明确,虚拟电容控制策略所虚拟出电容值大小等问题也有待进一步探究。据此,类比于交流电网在负荷突变瞬间发电机按照惯性大小分担负荷的特性,提出直流微网中各端功率调节初期按照端口电容值比例进行分配,并在此基础上提出基于虚拟电容控制策略的等效电容计算方法,探究虚拟电容与等效电容间的对应关系。最后,搭建了控制器级的硬件在环测试平台,验证了虚拟电容控制策略的有效性、直流微网功率调节分配依据及所提等效电容计算方法的正确性。