基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略研究

随着中国双碳目标的提出以及全国碳市场的快速发展,探索碳市场环境下电力系统的发展和优化调度策略具有十分重要的意义。以电力系统最小化成本和碳排放量为目标,提出了一种基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略,该策略将碳排放权交易市场中的碳成本引入到需求响应目标中,通过日前模拟优化调控的方法,获得系统各节点参与需求响应的最优策略。研究结果显示,所提改进策略能够在满足需求响应要求的条件下有效减少碳排放。

基于CiteSpace的碳价领域研究热点与趋势分析

碳价是碳市场运行的核心,有效的价格信号可以引导资源的合理配置、激励企业转型升级以及降低社会总减排成本,因此,碳价的相关研究在国内外学术界备受关注。本研究以Web of Science(WoS)和中国知网(CNKI)数据库的2009-2022年4 218篇相关文献为研究对象,运用CiteSpace软件对碳价的研究现状和发展态势进行了总结和讨论,旨在为我国碳市场的健康发展提供参考和借鉴。研究表明:1)国际和国内的发文量均呈上升趋势,国际发文量相对更高,尽管我国在该领域的研究起步较晚,但发展势头最为迅猛,已经成为推动该领域快速发展的重要力量;2)WoS数据库和CNKI数据库的核心作者的研究方向和关注重点基本一致,即通过对碳价的主要影响因素和波动变化趋势进行分析,联合使用多种方法建立碳价预测模型,开展碳市场建设、定价机制和减排手段等方面的研究;3)2个数据库的碳价研究热点稍有差异,但总体趋同,最主要的聚类分别为“碳价”和“碳市场”,代表了目前碳价领域研究的2个主要方向;4)通过对国内外数据库文献的比较分析可知,未来需要继续推进碳交易体系的完善,拓展研究视角和研究对象,并加强对碳减排措施的深入研究。

基于影响增量的电力系统可靠性指标各阶矩快速求解方法

为了更全面地掌握可靠性指标的离散度以及支撑还原其概率分布,提出了一种用于各阶矩和半不变量形式的可靠性指标快速计算方法。该方法采用了基于状态枚举的影响增量技术,将影响增量概念应用于各阶原点矩计算式的推导,通过概率整合加快了各阶原点矩指标的收敛;利用原点矩与中心矩、半不变量的计算关系,实现了对于各阶矩与不变量指标的高效计算。并在IEEE-39系统和IEEE-118系统中验证了所提方法用于一阶矩到三阶矩计算的误差均小于1%,相比蒙特卡洛法节约了一半的计算时间,为还原可靠性指标的概率分布提供了各阶矩与不变量等关键参数。

配电物联网设备实物ID的差异化优化配置方法

配电物联网设备具有种类多、海量和异构的特点,为对其进行快速有效管理,按照一定的编码规则对配电物联网实物ID编码,是一种行之有效的方法之一。然而,数量众多、种类繁杂、层次多样的云/网/边/端配电物联网设备常导致现有的实物ID技术应用效率偏低,为此,本文提出了一种配电物联网设备实物ID的差异化优化配置方法。首先,通过对配电网边层与端层设备的优化配置,建立配电网设备属性库,并通过标识技术对实体信息进行整合与共享;其次,通过编码技术对设备实体信息代码化,实现了高效快速识别配电物联网设备实体属性;进一步,通过构建配电物联网ID差异化优化配置模型,实现高效率的配电物联网实物ID识别。最后,案例验证了本文所提方法的可行性,实现了电网实物资产的合理化储备,合理控制成本,显著提高了实物ID技术在配电物联网中的应用效率。

氢储能系统关键技术及应用综述

随着国内以风电、太阳能为主的可再生能源快速增长,可再生能源消纳能力不足和并网困难等问题愈发突出,大规模储能系统被证实是解决该问题的有效方法。本文回顾了现有成熟储能系统的不足与限制,分析氢储能的优势特点,构建了电能链和氢产业链融合的氢储能系统,为可再生能源的进一步发展提供良策。随后对氢储能系统三个环节(制氢、储运氢、氢发电)关键技术进行了梳理,对电解槽技术、燃料电池技术和储氢材料中的关键性能进行了比较和评估。在氢储能领域,部分发达国家已经初步形成了从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局,本文对德国和法国的重点示范工程进行了调研,为我国未来发展氢储能的提供参考。

电网不平衡下基于自适应观测器的锁相环研究

电网不平衡条件下,传统软件锁相环已经不能准确跟踪电网电压的频率和相位信息,且无法直接得到电网电压的正负序分量。针对传统软件锁相环的缺陷,提出了一种静止坐标系下基于自适应观测器的软件锁相环算法。算法设计了电网电压角频率的自适应观测器模型,通过定义Lyapunov函数,推导出电网角频率的自适应律,并设计了使得观测器稳定的增益矩阵。该算法不仅可以观测到电网的频率、相位等信息,同时可以得到电网电压正负序分量。仿真和实验结果表明,基于自适应观测器的锁相环具有检测精度高、动态效果好等优点,当电网处于各种不平衡条件时更能显示其优越性,可为风电网侧变流器的算法改进提供有效的控制基准。

基于虚拟同步机的微电网频率稳定控制研究

大量电力电子设备接入下的微电网,由于缺少必要的惯性储备,将加剧系统因故障扰动、孤网运行等带来的频率不稳定问题。为解决该问题,可模拟传统同步机的运行特性,在逆变器控制中加入惯性和阻尼环节。根据上述思想,本文基于传统同步机摇摆方程,建立了虚拟同步机控制模型,分析了该控制策略下系统的动态特性,重点研究了不同阻尼系数下的虚拟同步控制器对系统频率稳定性的影响,并根据控制需求,提出了变阻尼系数控制的方法。通过Simulink仿真和硬件在环实验,验证了所提方法的正确性和可行性;最后,对比了传统PQ控制及下垂控制下系统的频率稳定性,显示了该控制方法的优越性。

考虑不确定性的微电网储能系统容量配置

文章对含有光伏、风电等微网系统的多储能形式的容量进行配置。首先,根据分布式电源及负荷的不确定性,确定微网系统中储电、储热、蓄冷3种储能形式的容量区间;其次,以微网经济运行成本最小为优化目标,以储能容量不越限为约束条件,保证微网向电网功率输出满足要求,求取各个储能形式的容量;最后,通过算例分析,验证最优容量配置与其他不同容量取值的优劣性,确定此方法在保证微电网系统经济运行的同时,有效提高微电网电能上网率。

六相同步风力发电机矢量控制系统调制策略分析

为了确定六相同步风力发电系统最优的调制策略,对参考电压为正弦波情况下3种连续脉宽调制(PWM)策略的性能进行了分析。对正弦脉宽调制(SPWM)、双三相空间矢量脉宽调制(D3SVPWM)、最大四矢量六相空间矢量脉宽调制(6SVPWM)3种连续调制策略的开关电压矢量分布与作用时间进行分析,得到了单基波周期开关次数与最大调制比的性能对比结果;通过数值推导与图论相结合的方式,对3种调制策略的电流脉动特性进行了对比分析。分析结果显示,相同采样频率下,SPWM与D3SVPWM的开关频率约为6SVPWM的1/2倍;D3SVPWM与6SVPWM的直流电压利用率是SPWM的1.155倍;在2个平面等效电感比值kz1z2≤10的条件下D3SVPWM电流脉动最小。综合几种性能分析结果可知,采用D3SVPWM的调制性能最优,仿真和实验结果也证实了分析结果的正确性。

直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法

直流微电网系统的能量需要双向传输,为了解决双向交错并联变换器相间不均流的问题,本文研究了一种应用于直流微电网系统的交错并联双向Buck/Boost直流变换器的含有同步整流调制的带占空比分配的控制方法。本文描述了变换器的运行原理,然后对变换器的调制方式与控制方法进行了详细分析。该方法在传统的PI控制方法上引入了占空比再分配方法,根据每相电感电流的大小调节每相占空比,既能实现稳定的输出电压电流,也能自动实现两相均流,同时该方法可拓展到多相变换器,并且同步整流控制也使得变换效率更高。最后,搭建了低压侧为40~120 V,高压侧为200 V,输出功率为5 kW的仿真模型。仿真模型验证了理论分析的正确性。

永磁同步风电系统闭环弱磁控制研究

在对弱磁控制的背景及其必要性进行分析后,提出了闭环弱磁控制策略,并针对大功率风电机组的大惯性特性,基于空间状态方程特征根法对电流控制环和弱磁控制环进行了参数设计。对风电机组的转速-功率跟踪特性及弱磁控制方案进行仿真和试验验证,结果表明弱磁控制能够增加风电机组输出功率,控制器参数设计具有实用性与可行性。

基于分类算法的六相同步风力发电机矢量控制系统研究

六相同步风力发电系统是一种新型的大容量风电系统,其机侧变流器可以采用矢量控制的可控整流拓扑。提出了一种基于分类算法双三相矢量空间脉宽调制的六相同步风力发电机矢量控制系统。在旋转矢量空间解耦坐标系下对机侧变流器矢量控制策略进行阐述,并提出了矢量控制系统及调制策略的目的。对基于分类算法的双三相矢量空间脉宽调制方案进行设计,并推导得到此方案能保证z1-z2子平面平均伏秒为0的原理。由于引入分类算法,该调制策略只需简单的线性计算即可确定开关电压矢量及其作用时间,无需对扇区及三角函数等进行计算。通过仿真和实验验证了此矢量控制系统具有良好的动静态性能,并能够有效对谐波电流进行抑制。

永磁直驱风电系统弱磁控制研究

永磁直驱风力发电系统中,机侧变流器输出电压受直流母线电压限制。在对最大风能捕获曲线进行跟踪过程中,当机侧变流器参考输出电压超过直流母线电压限幅值后,需要进行弱磁控制。弱磁控制可以采用开环弱磁和闭环弱磁,其中开环弱磁控制通过判断当前转速与转折速度的关系进行投切,闭环控制利用参考电压与直流母线电压反馈值进行控制。文章对两种方式进行了原理分析和对比,对比分析结果表明:相对于开环弱磁控制,闭环弱磁控制对电机参数依赖性小,数字控制实现容易,稳态条件精度更高,应用更具有普遍性。在Matlab环境和实验平台上分别对两种方案进行了仿真和实验验证,结果很好地吻合了理论分析的结论。

电励磁风力发电系统机侧控制策略研究

电励磁同步电机在水电、火电中已得到了广泛应用,在风力发电中的应用也逐步受到关注。针对电励磁同步电机在风电中的具体应用,建立了其在MT轴坐标系下的数学模型。详细介绍了一种采用MT轴系感应电势辨识磁链的方法,有效解决了传统电压模型中存在的积分零点漂移问题。基于MT轴系数学模型给出了详细的矢量控制策略。在MATLAB/Simulink 7.11环境下建立了电励磁同步电机和机侧变流器的仿真模型。仿真结果表明在风速和转矩变化的情况下,系统能够稳定运行,气隙磁链观测准确,控制效果良好。

限制转子电流的双馈风电机组虚拟同步控制策略

随着新能源的大规模开发利用,其在能源结构中的占比不断提高。为了维持大电网的平稳运行,要求双馈风机等新能源机组参与电网调频。双馈风机的转子侧变流器存在容量限制,而调频过程中转子电流变化可能会超出此限。为应对这一问题,首先分析了双馈风力发电机的数学模型,并得出了额定转速下dq系的转子电流控制模型;然后使用误差转化函数与李雅普诺夫方法,设计了限制转子电流的控制器,并与常规的虚拟同步控制相结合,提出了一种改进的虚拟同步控制策略,可以兼顾风机调频的需求与调频动态过程中转子电流的限制。通过仿真验证了所提出控制器参与电网调频的能力以及对于转子电流的良好控制。

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。

六相同步风力发电机双空间矢量脉宽调制电流脉动分析

双空间矢量脉宽调制(SVPWM)是六相同步风力发电机数字控制系统中最容易实现的一种调制策略,电流脉动是衡量调制策略电流波形质量与电机发热特性的重要指标。文中对双SVPWM调制电压矢量在矢量空间解耦坐标系中的映射特性进行分析,并指出电流脉动的原理。利用数值分析方法对单个基波周期内的谐波畸变因子(HDF)与电流脉动进行数学推导。利用最大脉动电流逆向推导的方法,得到电抗器选型参数,此选型方案简单快捷,无需繁琐的分步仿真分析。最后,通过仿真和实验结果与数值推导结果进行对比,验证了电流脉动数学推导与电抗器选型的有效性。

高谐波电网工况下光伏逆变器控制策略研究

在不同电网工况下,光伏并网逆变器所接负载不同,产生了电流谐波及电网电压畸变等问题。文章提出了全前馈控制与多级比例谐振(Proportion Resonant,PR)相结合的控制策略。该策略对电网电压前馈部分进行改进,加入滤波环节,改善系统实时性并降低了电网电压背景谐波对光伏逆变器的影响;使用多级PR选频补偿控制器,减少交流静态误差,实现对特定次谐波进行补偿,有效减少并网电流谐波含量。最后,在Matlab/Simulink仿真及实验样机上对所提控制策略进行验证,实验结果表明,该控制策略可明显消除电压电流谐波,并改善系统鲁棒性。

冷热电联供型多微网主动配电系统日前优化经济调度

多个冷热电联供型系统以微网群的形式接入主动配电网,微网和配网作为不同的利益主体在电力市场环境下的利益博弈,给传统的经济调度带来巨大挑战。在分析冷热电联供型微网中设备组成、能量流动关系的基础上,对各设备进行独立建模,并针对冷热电联供型微网中的负荷类型建立能量平衡约束条件。冷热电联供型多微网和主动配电网作为两个不同的利益主体,采用分布式建模方法,建立不同的经济优化目标,联络线电功率作为两者的耦合变量,等效为虚拟负荷和虚拟电源实现冷热电联供型多微网主动配电系统优化模型的并行求解。天津中新生态城的算例表明冷热电联供型多微网主动配电系统优化经济调度是有效的,能够实现两个利益主体的经济最优。

泛在电力物联网体系架构及实施方案初探

为应对能源互联网发展对电力系统海量数据全面感知、广泛互联的要求,物联网技术与智能电网深度融合而来的泛在电力物联网概念被提出,成为能源互联网电力领域信息共享网络发展的新思路、新模式、新焦点。首先论述了泛在电力物联网的基本概念与主要特征,构建了由感知层、边缘层、网络层及平台层构成的泛在电力物联网体系架构;其次深入剖析了泛在电力物联网与坚强智能电网、能源互联网之间的协同发展关系;最后从功能模块与建设时序2方面,提出了适应多维业务场景需求的泛在电力物联网实施方案建议。