考虑用电和馈电模式的变流器电驱系统建模与稳定性分析

由大量异步电机驱动设备构成的电力电子化交流配用电系统存在严重的次/超同步振荡问题。电驱系统正常工作时具有用电和馈电2种运行模式,现场振荡现象表明不同的运行模式对系统的稳定性影响也不同。建立了含机侧系统的电驱系统详细阻抗模型,利用阻抗分析法揭示了电驱系统接入电网的次/超同步振荡机理,分析了运行模式、电网强度、控制参数、交流电压幅值等因素对系统次/超同步稳定性的影响,并基于相位裕度灵敏度明确了主导影响因素。基于实际系统数据,搭建了时域仿真模型,仿真复现了振荡现象,并验证了理论分析的正确性。

含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。

基于改进型Super-twisting的双馈感应发电机直接功率控制

为提高双馈感应发电机(DFIG)直接功率控制的鲁棒性和抗干扰能力,提出一种改进型超螺旋滑模(STSMC)的直接功率控制(DPC)。首先,建立参数摄动下的DFIG最大功率捕获模型和定子磁场定向的双馈感应发电机模型;然后,将非奇异快速终端滑模面(NFTSM)与一种改进型超螺旋(Super-twisting)优化算法结合,设计DFIG直接功率控制器(IST-NFTSMC)。其中所设计的非奇异滑模面能有效避免传统滑模控制(SMC)的奇异现象,且改进超螺旋控制律能有效削弱NFTSMC抖振,提高功率控制精度;最后,通过仿真和实验,与PI控制和传统SMC控制相比,该控制能削弱DFIG功率与电流抖振问题,加快其收敛速度,提高DFIG直接功率控制稳态精度。

基于光储协同的改进型低压穿越控制策略

针对光伏发电系统低压穿越过程中传统控制策略引起的逆变器直流电压泵升,以及储能装置参与协调过程中存在的调节被动和响应滞后问题,提出一种基于光储协同的改进型低压穿越控制策略。首先,揭示不平衡功率在逆变器直流侧堆积是电压泵升的关键原因;其次,以并网点电压支撑与不平衡功率抑制为双重目标,构建逆变器参考电流自适应生成模块,通过优化逆变器低压穿越期间的电流指令抑制不平衡功率的产生。在此基础上,设置直接功率控制的超级电容储能,使其依据光伏与逆变器输出的实时功率差值主动协同消纳超出抑制能力的不平衡功率。仿真结果表明,改进型低压穿越控制策略在保证并网点电压支撑的前提下,通过分级调控获得更快的响应和调节速度,有效解决了逆变器直流侧电压升高问题。

基于Java平台的超大发电装备运载线路数值测试方法

针对超大发电装备车载运输前的避障预判难且缺乏相关工程措施指导依据等难题,提出了一种基于Java平台的超大发电装备运载线路数值测试方法.选取某山地超长风电装备运输情景为实验对象,在分析超长风电装备车辆行经复杂山地弯道可避障姿态的基础上,建立了运载车辆与风电装备联立式运动数学模型及参数范围,给出了基于机载LiDAR扫描技术获取山地点云数据的模型边界条件构建方法,并运用Java程序平台研发了超大发电装备运输线路数值测试方法.由其数值实验与工程现场测试结果对比分析表明,本文所提出的数值测试方法与工程现场测试结果高度吻合且能准确给出障碍路段的碰撞范围及体量,可为复杂地形下超大发电装备运输通行前避障预判与道路优化设计提供有效依据.

碳中和目标下新一代超高参数煤电机组技术体系

该文围绕“双碳”目标,分析煤电对支撑我国新型电力系统的重要作用以及燃煤发电技术的主要发展方向,提出下一代超超临界燃煤发电技术体系,并简要介绍相关研发实践。该技术体系基于国产化的HT700系列高温合金材料,耦合高参数煤电、煤电灵活性、烟气污染物低温氧化吸附(cold oxidation adsorption process,COAP与COAP+)脱除近零排放技术、碳补集、利用与封存技术(carboncapture,utilization and storage,CCUS)、数字化智能化及燃煤耦合多源固废发电等前沿技术,建议开发新一代超高参数燃煤发电机组,实现机组煤耗与能耗水平、运行稳定性、灵活性的有机统一,支撑我国“双碳”目标的实现。

锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述

锂离子电池/超级电容器混合储能系统因其良好的性能、较低的成本和较强的通用性,已成为应用最为广泛的混合储能系统。能量管理技术是混合储能系统的核心技术之一,也是当前主要的研究热点。为了系统地对混合储能系统能量管理方法进行综述,本文首先对锂离子电池/超级电容器混合储能系统的拓扑结构、能量管理架构以及功率分配控制进行了介绍;而后,本文将现有的混合储能系统能量管理方法分为基于经验、基于优化、基于工况模式识别和基于机器学习5大类并进行了详细的对比分析,重点针对规律性工况与随机性工况讨论了各类能量管理方法的效能,并分析了各类方法的鲁棒性与计算复杂度;最后,本文对现有的能量管理方法进行了总结,并对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望。综合分析表明,提高对随机性负载未来工况的预测精度、建立更加精准的混合储能系统模型并通过云端协同进一步提升能量管理方法的实时性将是未来混合储能系统能量管理研究的重点。

计及实时最大功率约束的高速磁浮列车再生制动能量存储利用

针对高速磁浮列车牵引供电系统结构及运行规则特殊性导致再生制动能量无法主动利用、能量回馈方式对局域网电压影响大的问题,在对高速磁浮列车牵引供电系统结构和能量流动机理进行分析的基础上,给出基于地面式超级电容储能的高速磁浮列车再生制动能量回收利用系统拓扑结构;考虑高速磁浮列车再生制动能量回收系统容量配置小、超级电容工作电压变化明显的特性,以高效回收再生制动能量为目标,将储能系统实时的可运行最大功率作为约束功率,制定相应的能量管理策略,实现系统不同工况下的能量管理,并通过分层控制策略实现整个再生制动能量利用系统的高效运行。通过仿真验证所提再生制动能量回收利用系统及控制策略的有效性,结果表明:所提方案可使高速磁浮列车牵引能耗降低21.83%;与储能系统采用固定功率约束的功率分配方式相比,再生制动能量利用率提高了11.9%。

不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡影响研究

随着风电等新能源并网容量的增加,电网中风电的大规模接入为系统的稳定性带来了新的挑战。当风电机组接入火电系统时,风电机组与传统火电因交互影响产生的次同步振荡的机理尚未明确,因此值得进一步来探讨。文中采用特征值分析法建立了风火混合经交流串补及柔性直流输电并网外送系统的状态空间模型,并通过对比分析研究了风机的接入对传统火电固有振荡模式的影响,进一步地,通过改变并网距离等参数来分析系统结构参数对风机与火电交互作用引发的次/超同步振荡模式的影响;在此基础上,揭示了交流输电与直流输电两种不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡的影响机理与因素;并利用PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真证实了所建立系统的正确性。

基于回流功率优化的直流微网DC-DC变流器超螺旋滑模控制

针对直流微网系统中双有源桥直流变换器在系统发生扰动时动态特性差及在单移相调制下变换器效率不高等问题,该文在扩展移相调制下提出一种结合回流功率优化的超螺旋滑模控制策略。首先,分析双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)变换器在扩展移相调制下两种模式的传输功率、回流功率数学模型及软开关特性,并以传输功率数学模型为基础建立DAB变换器的降阶模型。其次,以回流功率作为目标函数,以传输功率和软开关特性作为约束条件,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件法寻找最优移相比组合;利用DAB变换器降阶模型设计超螺旋滑模控制中的等效部分,采用超螺旋算法作为切换部分,这两部分与内移相比D1共同作用生成外移相比D2,用于调节变换器的输出电压。最后进行了仿真及实验验证,实验结果表明:在负载投切、输入电压突变、参考电压改变时变换器具有良好的动态性能,同时能有效地减小回流功率。

超高层建筑综合体消防负荷供配电系统设计

结合现行国家、行业及地方规范、标准,对超高层建筑综合体的消防负荷供配电系统、柴油发电机选择等设计方法及设计要点进行详细探讨。

沿海地区超强台风作用下核电塔机抗风性能分析

基于GB/T 13752—2017《塔式起重机设计规范》确定了超强台风作用下QTP300(7526B)型核电塔机的风荷载及其荷载组合方式,并考虑风荷载的不同加载方式(立面加载和平面加载),对核电塔机非工作状态下的抗风性能进行了有限元静力分析。结果表明:与将风荷载分配到有限元模型的所有节点上相比,选取指定节点施加风荷载所得到的结果更大,表明在风荷载应加载到所有立面节点上;迎风面构件对背风面构件的挡风作用对塔机结构的应力分布及最大应力均无显著影响,而塔机结构的最大位移则随挡风作用的增强而增大,表明风荷载加载应考虑迎风面构件的挡风作用;塔机整机结构最大应力出现在底部主肢构件上,其大小均小于钢材的允许应力,该型号核电塔机可以承受17级超强台风作用。

基于燃料电池的离网住宅混合可再生能源电力系统能源管理系统优化

随着世界工业化进程的飞速发展,不断完善和发展以光伏发电等为代表的新能源能缓解能源危机与环境污染问题。本文分析了储能电池燃料电池以及超级电容的特点,针对偏远地区长期无法并网问题,提出了一个结合超级电容的短效储能与燃料电池长效储能的混合可再生能源电力与能源管理系统,以确保离网用户的电能安全高效稳定运行。系统中电能主要来自光伏发电系统,并将燃料电池系统(燃料电池/电解设备/储氢罐)作为备用系统,以蓄电池/超级电容器为储能系统。另外本文提出的能量管理系统(EMS)能够在供电侧通过优化算法控制电力系统各部件之间的行为模式,保证用户的电压和功率稳定。在需求侧通过需求响应算法,根据电力系统在不同时间和不同运行条件下供能能力,制定包含恒温可调、开/关不间断和可切断等家电的运行策略。最后对本文研究的离网用户储能式电力与能源管理系统进行仿真实验,采用不同光照条件以及可变的负荷数据对提出的离网系统用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明,该系统能够实现碳减排的同时保障用电需求,提升系统的经济与环境效益,具有一定的实际意义。

双定子无刷双馈风力发电机无速度传感器超螺旋滑模直接功率控制

结合新型背靠背笼障转子耦合内外双定子无刷双馈发电机,提出一种无速度传感器直接功率控制方法。将电机内、外同相功率绕组及内、外同相控制绕组各自串联连接,采用超螺旋滑模控制及SVPWM技术,以固定开关频率驱动控制绕组机侧变流器功率器件,以模型参考自适应系统和Popov超稳定性理论设计发电机速度观测器,取代易发生故障的传统机电式转速/位置传感器。通过12/8极50 kW样机控制系统的特性仿真,验证了所提无速度传感器超螺旋滑模直接功率控制策略的正确性和有效性。

Boost型PFC变换器的自适应超螺旋全局滑模控制

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持全局鲁棒性。在控制律的设计中,采用全局滑模控制作为基准模型,从而确保系统在整个响应过程都具有鲁棒性;同时,切换项采用自适应超螺旋算法,考虑系统不确定项,通过自适应超螺旋算法中的切换增益参数来改善系统潜在的“抖振”现象;此外,基于李雅普诺夫稳定定理证明了所设计控制系统的稳定性。实验结果表明,在理想工作条件下和系统存在不确定性的情况下,该方法都能够有效改善网测电流的质量和提高变换器的功率因数,验证了该方法的有效性和所设计控制器的鲁棒性。

超级数字平台私权力的生成、风险及规制——基于公私二象性视角

在以数字智能技术为驱动的社会转型背景下,公共性生产不再局限于政府等传统公共机构的参与,而是在主体与领域的扩展中形成了数字异化的态势,超级数字平台便是其中之一。以此为背景,基于开放共享的网络效应,超级数字平台的公共性逐渐形成;基于服务依赖的权利让渡,超级数字平台逐渐获得话语权;基于技术优势的双重控制,超级数字平台的私权力得以生成与演进。对超级数字平台私权力进行解构发现,其可能产生算法技术的滥用、合同机制的失效、用户权利的忽视等对私主体的风险,从而引起私法保护核心的坍塌;也将导致政府监管难度增加、垄断地位形成、公共利益受损,进而对公权力产生影响,导致公法规制逻辑的紊乱。因此,应当尝试以公私主体关系为路径对超级数字平台私权力进行规制:一方面,通过格式合同的协同规制、侵权规则的更新解释、私力救济的条款重视等贯彻以私法为核心的意思自治。另一方面,通过明确私权力的责任与义务、监管数字内容与技术应用、保障协议规则的客观公平等再造公益保障的公法逻辑。

基于超级电容的智能电能表长寿命后备电源设计

智能电能表的进一步发展要求在外部供电电源中断后具有一定时间的远程通信能力,以便电能表数据的备份与停电等重要事件上报。作为常规后备电源的电池与电解电容都存在弊端,前者使用寿命较低,后者容量太小。文章首先用超级电容寿命估计理论论述了满足新一代电能表16年设计寿命的可行性,给出了满足寿命要求的超级电容备用电源充电电路设计,并解决了储能电容的待机能力,最后针对微功耗电路难以用常规仪器测量的现实,使用Spice模拟电路仿真工具分析了电路功能,并进行了实际电路试验,验证了电路方案的可行性。文章对市电供电的智能互联仪表设备的备用电源设计具有一定的借鉴意义。

基于生成对抗网络的电力设施遥感图像超分辨重建方法

由于受到遥感成像设备性能限制,以及成像过程中大气扰动和噪声干扰等因素影响,导致电力设施遥感图像质量及分辨率下降,针对该问题提出一种基于生成对抗网络的遥感图像高分辨重建模型,在生成器中加入金字塔拆分注意力模块与稠密残差块,提高遥感图像特征提取的准确性、模型泛化性和鲁棒性。采用双尺度判别器设计,综合图像的全局特征和局部特征,增强图像在细节方面的学习能力。优化模型训练损失函数,结合内容损失、感知损失与对抗损失,增加网络训练的稳定性,加快收敛速度。实验结果表明,本方法在重建效果、信噪比与结构相似度等量化指标方面与常见图像处理及深度学习方法相比均有一定提高,为遥感图像超分辨重建及增强方法研究与应用提供参考。

超大规模海上风电海陆一体直流输电技术探讨

海上风电的大规模开发是“双碳”战略目标实现的重要举措之一。常规的海上风电经柔性直流送出方案中,风电登陆后依赖交流架空线实现陆上电能传输,存在陆上输电走廊占用大、需要建设大量陆上换流站等不足,难以支撑我国海上风电资源大规模集中开发的需求。在分析我国海上风电开发需求的基础上,提出了超大规模海上风电海陆一体协同输电技术方案,为千万千瓦级海上风电基地开发提供一种新的解决思路。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了6000MW海上风电经三送、两受多端直流海陆一体送出系统模型,验证了所提技术方案的有效性和可行性。

超高层建筑电气设计探析

本研究针对超高层建筑电气设计的关键性挑战,提出实用性的建议。以一个完成设计的超高层综合体为例,提出建筑高度150 m及以上公共建筑采用柴油发电机作为应急电源,保障特级负荷供电。推荐将发电机房置于地下室靠近变电所的位置,变电所则应选在负荷中心附近、商业价值较低且易于运输的区域。对于强电和弱电线路,分开设置竖井,并在建筑高度超过250 m时增设强电井,以优化电力分配。这些建议,旨在提升设计规范的适应性和建筑的电气安全。