基于组合赋权与灰云模型的综合能源系统需求响应效益评价

考虑到当前综合能源系统研究缺乏完善的需求响应量化评估方案,难以在优化运行层面综合评估需求响应效益这一问题,提出了一种基于改进AHP群决策—CRITIC组合赋权与灰云模型的综合能源系统需求响应效益评价方法。首先,从综合能效性、社会经济性和需求侧互动性三个维度构建了需求响应效益评价指标体系。其次,采用一致性和权重拟合性更优的指数标度法构造判断矩阵,降低赋值误差,并通过AHP群决策法确定主观权重,从而削弱主观极值偏差对权重的影响;在由CRITIC法确定客观权重后,基于最小欧氏距离建立组合权重模型,并通过非线性规划求取最优组合权重;针对评价等级信息的模糊性与隶属等级的随机性,采用正态灰云白化权模型确定指标分类等级与场景评分。最后,以北方某综合能源系统为例,根据用户参与需求响应方式设置了4种运行场景,分析了不同需求响应对系统运行的影响与作用,算例结果表明所提指标体系与评价方法科学有效。

含P2G和复合储能的高速公路服务区综合能源系统日前优化调度

为了提高高速公路服务区综合能源系统可再生能源消纳能力、降低经济成本,本文面向高速公路服务区中电、气、冷、热等多态能源,基于能源枢纽矩阵建模方法,建立能源供给侧、能量转换侧和负荷需求侧各模块的能量转换与供需耦合特性模型;在充分消纳可再生能源的情况下,以系统运行总成本最小为目标函数,建立系统优化调度模型;针对同一负荷不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能最大程度使用风光发电,降低系统总运行成本;供给侧引入电气耦合与负荷侧引入复合储能的调度结果表明,所提模型能达到系统运行费用最优,同时可实现系统周期内运行费用的“削峰填谷”。

基于KL散度距离处理风电不确定性的负荷恢复分布鲁棒优化

在构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,在恢复控制过程中积极利用新能源并充分应对其对运行安全带来的潜在风险对于减小停电损失具有重要意义。首先,为了表征风电出力的不确定性,采用KL散度(Kullback-Leibler)距离作为筛选极端风电出力场景的控制条件,并据此构建模糊集作为风电出力典型场景。在满足相关运行安全约束的前提下,建立了以最大化加权负荷恢复量为优化目标的分布鲁棒优化模型以制定计及风电的负荷恢复方案。经松弛处理和对偶转换所得到的混合整数二阶锥模型可调用商业求解器求解。以接入规模风电场的IEEE 10机39母线系统为例进行仿真,结果表明:相比于传统的鲁棒优化方法,该方法降低了优化结果的保守性,有助于加快负荷恢复,减小停电损失。

基于贝叶斯优化LightGBM算法的主动式搜索时间调整方法

针对5G配电终端延迟波动较大导致保护闭锁的问题,提出一种基于贝叶斯优化LightGBM算法的主动式搜索时间调整方法。该方法以无线通信终端延迟波动历史数据以及温度、日期时间等特征变量为输入,对延迟进行预测并动态调整设备参数。首先,对原始特征变量进行特征工程预处理,然后同历史延迟数据一并通过LightGBM算法进行数据的拟合,在训练过程中引入贝叶斯优化算法进行参数寻优,并利用最终加权组合,结合终端实时监测延迟进行预测值的调整,最终实现5G终端延迟的高精度预测。以河北南网某5G配网试点的数据进行训练与验证,结果表明所提方法能有效实现延迟预测,较随机森林回归,XGBoost等算法有更高的预测精度。

基于改进蝙蝠算法的多目标移动储能调度

在大规模电动汽车的随机充电等因素的影响下,电网峰谷差等问题突出。首先,计算所需多类型移动储能(电动汽车、移动储能车、氢燃料发电车)调度功率,考虑交通能耗,建立各类移动储能模型。其中,针对电动汽车交通能耗,根据电价对用户参与意愿的影响,建立相应的补贴体系。其余类型则只计及交通能耗成本。然后,建立以的配电网负荷峰谷差、新能源利用率、配电网运行成本为目标,利用超平面的概念自适应地确定不同目标函数的权重,将多目标归一化,建立三类移动储能协调调度模型。而后,使用改进蝙蝠算法求解,得到多类型移动储能协同调度的方案。其中,基本蝙蝠算法引入柯西变异逆累积分布函数等改进,得到改进蝙蝠算法,该算法有效提升优化速度、全局搜索能力。最后,在IEEE33节点系统中,进行仿真验证,结果证明了该调度方案的有效性。

基于改进YOLOv5s的输电线路螺栓缺销检测方法

针对无人机输电线路巡检图像中螺栓缺销检测精度较低、漏检较多的问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的输电线路螺栓缺销检测方法。在Backbone部分嵌入Coordinate Attention注意力模块;在Neck部分原有的“FPN+PAN”结构的基础上,新增一条“自顶向下”的特征信息传递路径,跨越临近的同尺度特征层,与较浅层网络以加权融合的方式进行特征融合;将Head部分设置为解耦检测头,将对螺栓检测的分类任务与定位任务分开进行。改进后的YOLOv5s算法增强了对螺栓特征信息的学习能力。使用本方法在螺栓缺销数据集上实验,精确率提升了2.3%,召回率提升了3.4%,平均精度提升了3.1%,检测速度达到了41.1帧/秒,表明改进后的方法能提升输电线路螺栓缺销的检测能力,在智能巡检中具有一定的应用价值。

基于数字孪生技术的云储能点对点交易双层优化策略

为解决云储能(Cloud energy storage, CES)日前交易模型预测精度低、信息传输不及时、交易机制可靠性差等问题,提出一种基于数字孪生技术的云储能点对点交易双层优化策略。首先,针对环境因素的时变性,采用数字孪生(Digital Twins, DT)技术实现新能源电厂出力与负荷的超短期预测;其次,考虑到用户规模不断增大,构建以云储能供应商-社区-用户为体系的改进分布式点对点(Peer-to-peer, P2P)交易策略,实现交易的去中心化;再次,为同时满足CES供应商与用户两大主体的利益需求,建立基于日内滚动优化的双层优化配置模型,上层求解储能电站的优化配置,下层求解用户用电策略,并采用Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件与Big-M法将多目标双层非线性优化问题转化为单层线性优化问题;最后,通过两次使用shapley值计算社区与用户成本分摊。算例仿真结果表明,所提策略能够实现新能源电厂出力与负荷的高精度预测,降低用户群与CES供应商交易的复杂度,在用户购电成本最小的基础上最大化CES供应商的收益,保证交易市场的长期稳定运行。

考虑储能约束的神经网络VSG参数自适应控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略常用于处理高比例新能源并网导致系统惯量、阻尼缺失的问题,储能单元的配置制约着VSG惯量阻尼的设定。首先,建立考虑储能荷电状态(State of Charge, SOC)约束的VSG小信号模型,计算多约束条件下惯量阻尼取值范围。然后,借助径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络算法处理连续非线性函数的优点,提出一种计及储能约束的RBF神经网络VSG惯量阻尼自适应控制策略。该策略取频率偏差量和频率变化率为输入,输出为VSG转动惯量,根据二阶系统最优阻尼比确定阻尼系数取值。最后通过Matlab/Simulink仿真验证,结果表明所提计及多约束的VSG自适应控制策略能够快速响应系统频率变化,优化系统动态调节能力;减小直流母线电压跌落,增强系统鲁棒性。

基于改进CNN-SVM的光伏组件红外图像故障诊断方法

为识别光伏组件故障类型,提高光伏系统发电效率,提出了一种基于改进CNN-SVM模型的光伏组件红外图像故障诊断方法。首先以光伏组件红外图像为输入样本构建改进CNN模型,采用全局平均池化层代替传统CNN模型的全连接层,在进行图像特征提取的同时降低模型参数量;利用数据增强和批归一化技术提高模型泛化能力,降低模型过拟合。其次采用非线性支持向量机SVM代替传统CNN模型中的Softmax分类器,以提高光伏组件红外图像故障识别准确率。最后采用Infrared Solar Modules数据集对所提模型进行了实例验证。结果表明:与传统CNN模型相比,改进CNN-SVM模型故障诊断准确率高,对各故障类型的识别能力强。

气隙偏心对同步发电机定子绕组温升特性的影响

为了分析同步发电机气隙偏心对定子绕组的铜耗及温升的影响规律。首先理论推导了正常情况和偏心下的磁通密度及相应的铜耗,分析了绕组的温升特性;然后建立了CS-5型故障模拟发电机的三维有限元模型,计算得到了发电机在不同负载和不同故障程度下定子绕组的铜耗和温度变化规律;最后在CS-5型故障模拟发电机上对定子绕组温度进行了实测,所得实验结果和仿真数据与理论分析结论基本一致。研究发现:定子绕组直线段温度高于端部温度;定子绕组的铜耗和温度在气隙偏心工况下均高于正常情况,且随着偏心量和负载的增加呈现升高趋势;在静偏心下靠近小气隙一侧的绕组温度高于其他部位。

振动对交流电压下针板电极局部放电起始特性的影响

高压电气设备在实际运行过程中常伴随着持续的机械振动,为探究振动对极不均匀电场局部放电起始放电特性的影响,搭建了空气中振动条件下针板电极局部放电试验平台,采集了起始放电过程的局部放电信号,在工频电压下分别研究了电极间距、振幅、振动频率对局部放电起始过程的影响规律。研究结果表明:随着振幅增加,间隙最大电场强度增大,碰撞电离过程加剧,起始放电电压降低,负半周放电次数和放电量增加,正负半周放电相位扩大;随着电极间距增加,振动对电场不均匀程度影响减小,负半周起始放电过程受振动影响逐渐减弱;振动频率会影响起晕段内高场强区的作用时间,振动频率越高,带电粒子能够获得的最大动能越小,碰撞电离过程越微弱,放电的剧烈程度越低。

风电—光伏—光热发电系统联合优化运行研究

“风光热储”是近几年多种新能源互补发电的新模式,以有效解决用电高峰期和低谷期存在的电力输出不平衡问题,并提高能源利用率,实现清洁发展。为此研究了光热电站的运行机理和工作模式。建立了风电—光伏—光热发电系统联合优化运行模型,以高优先级优化匹配调度曲线的程度,以低优先级优化联合系统的可再生能源消纳能力。为提高风力发电、光伏发电并网的可靠性,采用预测误差描述二者出力存在的不确定性,并采用样本均值近似法对其进行了确定化处理。然后对优化模型中的非线性因素进行了线性化处理,最后调用Cplex求解器得出联合系统最佳调度方案。结果表明,光热电站可以调节联合发电系统的上网功率,使其尽可能满足调度曲线的需求;另外,采用样本均值近似法处理不确定变量,并且将优化模型线性化后,可以更加快速地求出最优解。

10 kV配网耐张型复合绝缘横担研究综述

复合绝缘横担具有轻质高强、绝缘可靠性高且防雷效果优异等特点,正逐步在10 kV配电线路中得到推广应用。围绕配网耐张型复合绝缘横担结构设计、耐久性研究及性能测试三个问题,首先综述10 kV配网耐张型复合绝缘横担的发展现状,指出研究必要性,进而针对其设计依据、现有设计型式、以疲劳振动老化为代表的耐久性研究进展及关键性能测试与评估展开论述,同时分析目前存在的问题及有待解决的困难,最后结合应用情况进行总结与展望,以期为配网耐张型复合绝缘横担的结构优化、性能提升以及后续大规模应用提供参考。

计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略

为解决工况预测误差较大时,日前无功优化调度方案优化效果不佳的问题,提出了计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略。首先,使用轻量级梯度提升机算法建立日前工况功率预测模型;其次,考虑大规模高比例分布式电源接入主动配电网,以调度时段内所有时间断面的多目标加权累加和为目标函数建立日前无功优化调度模型;最后,设计了一种变寻优粒子空间的改进引力搜索算法对日前无功优化调度模型进行求解,该算法根据历史工况预测误差评价指标调整寻优粒子空间各维度的上下限矩阵,从而抑制了当无功区域内工况预测误差较大时可控设备调度异常的缺陷。最后采用拓展的IEEE 33节点系统算例进行有效性验证。

双芯移相变压器在主动配电网电压和潮流调控中的应用分析

双芯移相变压器可以有效控制线路电压和潮流,优化潮流分布,提高电网电能质量。针对分布式电源的高比例接入造成的主动配电网电压波动和偏差问题,以及对潮流大小、方向和均衡度的影响,文章研究了双芯移相变压器的拓扑结构和工作原理;然后分析了串联变压器和励磁变压器的具体结构和作用,梳理了移相变压器分别应用于电压调节和潮流控制时的档位控制策略;最后基于MATLAB/Simulink建立了详细的仿真模型,研究了双芯移相变压器的电压调节效果,并对双线路并联、两路电源并联供电、多路电源并联供电三种应用场景下的潮流控制效果作了比较。仿真结果表明,双芯移相变压器可以在有限的档位内将线路电压控制在允许范围;与双线路并联、多路电源并联供电应用场景相比,两路电源并联供电时的潮流均衡效果最好,潮流偏差最小,本研究为双芯移相变压器的广泛应用提供了参考。

宽电压增益CLLLC谐振变换器的改进型电流解析方法

对谐振电流的精确解析是计算CLLLC谐振变换器损耗的重要环节。针对宽电压增益CLLLC谐振变换器励磁电感与谐振电感比值较小的特点,基于电流拟合近似法提出了一种改进型谐振电流解析方法。首先通过分析变换器在三元谐振期间的等效拓扑,列写出谐振电流的阶段解析式,其次在考虑到三角函数未知量求解计算复杂的情况下,提出了修正系数的概念以简化计算,最终根据谐振电流的波形特点得出谐振电流初始解,并进一步通过分段迭代的方法逐步逼近谐振电流真实值。仿真结果表明,所提出的改进型电流解析式相比于传统方法,在三元谐振期间能够更加准确地描述谐振电流的变化过程,验证了所提方法的正确性。

应用于储能系统的CLLLC谐振变换器控制策略研究

动态性能和运行效率是CLLLC谐振变换器的重要性能指标。针对传统电压闭环控制加入电流驱动同步整流后系统动态性能进一步变差的问题,提出一种谐振电流内环的电压电流双闭环变频控制策略,并给出双环控制和同步整流的综合控制方法。首先根据变换器的增益特性,分析电感比和品质因数对增益曲线和效率的影响,并据此进行谐振参数设计;其次根据不同谐振状态下的谐振电流特性实现同步整流;最后引入谐振电流内环控制,实现双环控制和同步整流的综合控制。仿真结果表明,所提综合控制策略能够产生精确的同步整流驱动信号,相比于传统电压闭环控制,能够显著改善变换器对负载扰动和电压扰动的动态性能。

基于反射系数谱的配电电缆局部缺陷识别定位

传统配电电缆在局部缺陷识别与精准定位上灵敏度较差,位置范围识别受到限制,为解决现有技术在配电电缆缺陷诊断上存在的不足,提出一种基于反射系数谱的配电电缆局部缺陷识别定位方法。首先依据电缆分布参数模型,获得配电电缆完好状态与存在局部缺陷段的反射系数谱,然后利用广义正交积分法,将反射系数谱的虚部从频域转换到空间域,建立积分诊断图,得到具有直观性的定位图谱,根据积分诊断图实现配电电缆局部缺陷的识别与精准定位,方法适用于同时存在多处电缆缺陷的情况。最后,在实验室50 m长的配电电缆上制作老化与破损两种缺陷,用于验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明,该方法对不同缺陷情况均具有较高的识别精度,定位误差小于0.15 m。

不同浓度离子溶液中气泡运动特性的实验研究

气泡运动特性可以分析流型形成和演化,是探究两相流模型构建的基础。为了进一步研究气泡在多种溶液内的运动特性,搭建了气泡运动特性实验平台。在3种浓度的FeCl_(3)、CaCl_(2)、NH_(4)Cl离子溶液及去离子水内,对单个气泡运动特性进行了实验研究,利用高速相机拍摄图片并导入MATLAB软件进行了计算。据此,分析了离子溶液内单个气泡的上升时间,脱离时间,初始当量直径,以及纵横比。结果表明:离子溶液,尤其是CaCl_(2)溶液在一定程度上可以促进气泡在喷嘴处的脱离,使得脱离时间减少,当喷嘴为1.5 mm时,促进作用最为明显;三种离子溶液和去离子水比较,气泡上升时间都有所缩短,但是相差不大;三种离子溶液中,FeCl_(3)溶液中气泡纵横比变化最大;NH_(4)Cl溶液对气泡的当量直径促进作用最强,CaCl_(2)溶液会抑制气泡当量直径的发展,因此在特殊流体机械内部,应适当增加钙离子以降低冲击带来的腐蚀与振动;在去离子水和三种离子溶液中气泡的纵横比δ都会有一个“L”型分布,且最大值均出现在气泡脱离喷嘴的瞬间。

无刷励磁机旋转整流器二极管开路故障的轴电压特征研究

内转子式三相无刷励磁机旋转整流器二极管单管开路故障发生频率较高且不易直接监测,可能诱发多个二极管故障的连锁效应,严重影响发电机组的安全可靠运行,根据故障在轴电压中形成的特征谐波进行在线监测是一种新型检测方法。首先分析了旋转整流器二极管单管开路故障时励磁机电枢磁动势特征,利用气隙磁导法得到交链电枢转轴交变磁通表达式,进而预测二极管开路故障后,励磁机轴电压中将出现Pωr/2π整数倍频率的谐波。最后以一台5.8 MW的三相无刷励磁机为例进行有限元仿真,结果与理论预期相符,证明了轴电压信号可用于内转子式无刷励磁机的旋转整流桥二极管开路故障在线监测。