面向电网调峰的盘管式冰蓄冷空调技术研究

储能是助力实现碳达峰碳中和战略目标的关键技术。当前电力供需关系的矛盾随着可再生能源高比例接入和电力需求快速增长日益尖锐,该问题在夏季用电高峰期间尤为突出。冰蓄冷空调系统在夜间利用谷电制冰储存冷量,在白天用电高峰时融冰供冷,有助于电网调峰和改善用能经济性。该文总结分析盘管式冰蓄冷空调关键技术的研究现状和发展方向。系统控制层面:对比分析冰蓄冷空调系统的各种优化控制策略;蓄冰融冰方式层面:详细阐述内融冰、外融冰和内外融冰结合3种方式特点,并对能量模型进行归纳;结构层面:分析典型强化传热方式对传热性能的影响关系。最后,归纳不同材质盘管的研究结果与应用前景。

计及需求响应的虚拟电厂日前市场交易策略研究

虚拟电厂作为分布式资源的聚合体,可以参与电能量市场与调峰市场交易。提出一种虚拟电厂参与能量与调峰市场的交易策略。首先,构建虚拟电厂参与能量与调峰市场的交易框架。然后,构建了柔性负荷的能量-调峰响应模型,并针对柔性负荷中的可转移负荷提出一种计及峰谷转移偏差的阶梯型补偿需求响应机制,目的在于引导可转移负荷参与需求响应的同时提高虚拟电厂在调峰市场中的收益。最后,构建虚拟电厂与柔性负荷之间的主从博弈模型,采用粒子群算法与Gurobi相结合的方法求解虚拟电厂利润与柔性负荷用电成本的纳什均衡。算例表明,所提需求响应机制能够充分挖掘可转移负荷的响应潜力,并增加虚拟电厂在日前市场中的利润。

计及复合碳泄漏效应的电力系统双层规划

“双碳”目标下,不对称碳监管政策在电力行业低碳转型路径中引发的强、弱复合碳泄漏效应需要引起关注。针对单边碳减排政策在电力系统中的影响,结合边际电价理论构建了考虑输电网级能源网架扩展与配电网级能源枢纽负荷行为的电力系统双层规划模型。首先,在上层能源网架规划中分析线路扩展带来的弱碳泄漏效应,通过拉格朗日乘子求解电网边际电价,在此基础上计及强碳泄漏效应影响下的负荷转移行为,建立下层能源枢纽经济规划模型;其次,分析碳泄漏的成因并提出缓和手段,建立对应模型;然后,提出电力系统双层低碳规划的求解流程,并设计提升双层规划收敛性的二分启发式方法;最后,在改进的IEEE 12节点系统与改进的IEEE 236节点系统中进行仿真,分析碳价格与碳泄漏缓和手段对碳泄漏效应的影响,算例结果验证了碳泄漏的形成渠道与影响。分析免费碳配额或碳排放关税对碳泄漏效应的缓和作用与风险,同时,研究双层规划模型收敛性,可为电力系统低碳转型路径中开展合理碳监管提供参考。

基于多维价格弹性系数的分时电价对负荷特性影响机理

基于23个省级电力公司经营区各行业固定用户群负荷曲线,测算多维价格弹性系数评估分时电价调整对各地区各行业峰谷时段用电的影响,并分析峰谷段电力需求对多维价格指标的敏感性。利用多维价格弹性系数定量评估各地区各行业降低峰段电量、提升谷段电量、缩小负荷峰谷差率三维电力电量指标对提高高峰时段电价、降低低谷时段电价、拉大峰谷电价比三维价格指标的敏感性。根据多维价格弹性系数分析结果可针对不同地区、行业、时段提出分时电价优化调整策略。

考虑关联变电站日负荷特征的城市中压配电网负荷均衡方法

合理运用不同变电站间的承载差异性、峰谷互补性等日负荷特征,科学选取负荷转供路径,有助于实现区域负荷在各关联变电站间的均衡分布。为此,提出一种考虑关联变电站日负荷特征的城市中压配电网负荷均衡方法。根据电网拓扑结构,构建各变电站负荷转供关联矩阵;基于变电站及其馈线预测日负载率锁定重过载变电站,根据可靠性约束条件辨别可选的负荷转供路径;以转供关联变电站峰值负载率最大值和平均值为双重指标,挖掘承载负荷较轻或峰谷特性互补的变电站,择取负荷转供最优路径,实现区域负荷均衡。所提方法逻辑简单且易于实现,避免了传统方法计算不精确的问题。利用某城市中压配电网局部系统验证所提方法的有效性与适用性。

UFMC系统基于改进离散粒子群的峰均比抑制算法

针对通用滤波多载波(UFMC)系统中相同相位信号叠加而引起的峰均比(PAPR)过高的问题,提出一种基于改进离散粒子群(IDPSO)的峰均比抑制算法。该算法在离散粒子群(DPSO)算法的基础上,引入一种对控制参数分段线性调整的改进方式,提升了算法的搜索性能。将改进后的离散粒子群算法与部分传输序列(PTS)相结合形成IDPSO-PTS算法,并对每个子块进行加扰。所提算法在规定迭代次数内搜索最佳的相位因子组合,以降低UFMC系统的峰均比。仿真结果表明:IDPSO-PTS算法与原始UFMC相比,PAPR可降低3.5 dB;与DPSO-PTS算法相比,PAPR可降低0.2 dB;存在大量候选相位因子组合时,IDPSO-PTS算法与PTS技术相比可显著降低计算复杂度。

一种低复杂度的降低FBMC系统PAPR的PTS方法

滤波器组多载波技术(Filter Bank Multicarrier, FBMC)具有高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)的问题,部分传输序列(Partial Transfer Sequence, PTS)是一种常用降低方法。提出一种基于多种群文化遗传算法(Multi-population Cultural Genetic Algorithm, MCGA)的改进分段PTS(Improved Segmental PTS,ISPTS)方法来降低PAPR。在传统分段PTS的方法基础上利用惩罚因子减少需要优化的段避免无效优化。利用MCGA进行相位因子搜索,减少了算法复杂度。仿真结果验证了该算法的优越性。

降低FBMC-OQAM系统中PAPR的GA-IBPSO算法

针对目前采用偏移正交幅度调制方式下的滤波器组多载波(Filter Bank Multi-Carrier Offset Quadrature Amplitude Modulation, FBMC-OQAM)技术具有峰均比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)较高的缺点,设计了一种改进的离散二进制粒子群优化的遗传算法(Genetic Algorithm-Improved Binary Particle Swarm Optimization, GA-IBPSO).它选用带外衰减性能更好的原型滤波器代替原有的PHYDAYS来提高抑制效果,同时采用双层部分传输序列(Bilayer Partial Transfer Sequence, BPTS)的思想将临时存储的单层相位因子搜索结构转换成双层结构以扩大搜索范围,并融入遗传算法(Genetic Algorithm, GA)中的交叉、变异操作来进一步降低所得到的次优相位因子序列的计算复杂度.通过理论分析和仿真实验发现,相对于BPSO算法,GA-IBPSO算法通过计算量的略微增加获得了更好的PAPR抑制性能.

大规模风电运行的调度模式设计

大规模风电入网,是当前内蒙古电网面临的主要问题之一。研究风电负荷特性对电网调度的影响,得出全网风电极小值对电网运行影响最大的结论。分析风电功率预测在电网运行管理中的作用,提出风电预测的超短期、短期和中期预测相结合的模式,用于电网调度部门的风电运行管理,降低风电对电网的冲击。说明采用电网调峰容量接纳风电,可以大幅度降低电网接纳风电的风险;并指出应按照风电跨省、跨区接纳方式,设计适用于风电运行管理的扁平化调度模式。

仿真分析中负荷模型对特高压联络线峰值功率转移比的影响

为了寻找仿真分析中影响特高压联络线峰值功率转移比的关键因素,从负荷模型的角度研究了仿真分析和实际系统中特高压联络线峰值功率转移比的差异。在不同负荷模型产生不同阻尼比的基础上,从静态负荷模型的表达式出发,首先对比了恒阻抗、恒电流、恒功率3种负荷模型的电压特性,并分析了电压特性对峰值功率转移的抑制作用,进一步研究了转移比的差异对直流闭锁安全控制策略中切负荷量的影响,即转移比较大时所需的切负荷量较大,反之切负荷量较小。不同负荷模型计算所得转移比有48%的差异,充分说明负荷模型是仿真分析中影响转移比的关键因素之一。因此负荷模型对转移比仿真结果的准确性至关重要,建议全网开展负荷模型校核工作。

高库仑量大电流脉冲闭合开关的研制

脉冲能源系统的关键元件之一是高库仑量大电流的脉冲闭合开关。该文设计改进了轴向磁场控制的旋转电弧开关,没有触发电极,并且采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计,使电弧稳定在电弧稳定区。详细分析电弧的受力,给出开关电弧的理论旋转速度,开关的电极、磁场线圈和触发系统的优化设计保证开关具有良好的工作性能。对开关的大电流试验的回路进行了方案和参数设计,在基本特性试验后开关共进行了7次大电流试验,发现开关电极烧蚀非常轻微,有明显的电弧旋转痕迹。实验结果表明采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计,使电弧稳定在电弧稳定区,电弧不会像前版开关中一样很快的被轴向力推向端部,减轻了端部绝缘被电弧损坏的可能。

8kW高功率单刀四掷射频开关

介绍了pin二极管的工作原理,分析了大功率射频(RF)开关的主要参数及对应的设计方法,阐述了大功率射频开关设计过程中反向偏置电压的设计方法及安全性设计的考虑。运用ADS电路仿真软件对射频开关电路进行了仿真和优化,利用pin二极管的特性成功研制出了一款VHF波段8kW高功率单刀四掷(SP4T)射频开关。研制出的SP4T开关控制电平为0^-1000V的差分信号,可承受峰值功率大于8kW,平均功率大于1.5kW,当脉宽为60μs、占空比为25%时,插入损耗小于0.3dB,输入驻波比小于1.3∶1,开关隔离度大于55dB,转换时间小于50μs。

流量对抛物面槽式太阳能集热器传热特性影响的实验分析

抛物面槽式太阳能集热器被广泛应用于中温太阳能工业热利用和高温太阳能热发电领域,然而太阳能间歇性的固有缺陷与供能系统期望的稳定连续运行相悖。通常通过调节流量使变太阳辐照条件下运行的槽式集热器提供相对稳定的有用能量输出,进而对其下游设备的稳定性起着关键作用。为了研究流量变化对集热器瞬态热行为的影响,通过人工调节造成流量的阶跃变化来开展实验,并且研究分析了在不同流量下的雷诺数、努塞尔数和传热流体对流换热系数。

试论蓄冷空调高峰用电时段冷负荷转移系数——在分割式三段制分时电价下一个值得商榷的认识和政策问题

目前大多数电力公司推行的分时电价制度，其高峰时段与办公楼和大型商场空调冷负荷的高峰时段相互错位，如果按当前流行的方法选配制冷机组与蓄冷装置的容量和台数，将导致高峰用电时段的空调冷负荷转移系数极低，业主不能从分时电价政策中获取最大的利益。

户式相变蓄冷空调移峰填谷作用及经济分析

给出了一种利用相变材料蓄冷的户式空调的结构及其运行模式，并与常规户式空调进行比较得到：在获得相同制冷量下，户式相变蓄冷空调在峰时段用电负荷转移系数为22．1％，在谷时段电力利用系数为117．3％，远大于常规空调在谷时段的电力利用系数20．O％，即户式相变蓄冷空调移峰填谷作用非常明显。结合经济分析比较可得，户式相变蓄冷空调在减少运行费用上非常可观，投资回收期短。

考虑用户节电损失的有序用电动态多级时空协调方法

当电力系统发电能力不足或产生突发事故时,有序用电能够有效填补电力缺口,保障重要负荷的电力供应。目前有序用电工作对用户的节电经济损失考虑不足,且电力缺口指标由系统分配到用户的这一过程存在着时空维度不协调的问题,导致难以实现缺口指标的最优化分配。提出一种有序用电缺口指标的动态多级时空协调方法,提出了从用户至省级、覆盖空间上多层电网的节电损失函数,建立了多时段统一协调安排用户分配的缺口指标和用电曲线的优化模型,实现缺口指标在时空上的最优分配。算例结果显示,该方法解决了有序用电缺口指标时空不协调问题,有效降低了全社会停电损失,能够提升用户对有序用电工作的满意度。

基于能量转移的城轨交通电池储能系统能量管理和容量配置优化

电池储能系统用于城轨交通中可有效回收列车剩余再生制动能量,抑制直流网电压波动。基于城轨交通负载特性和电池高能量密度特性,提出基于能量转移的放电阈值动态调整策略,利用电池将城轨运行低峰期和平峰期回收的制动能量部分转移到高峰期,在节能的同时可有效减少牵引变电所的峰值功率,降低牵引变电所的建设容量以及成本。结合所提控制策略以及仿真模型,利用智能算法,以经济效率和峰值功率减小率作为目标函数对能量管理策略控制参数和容量配置结果进行优化,提高储能装置性能,同时对不同权重系数的优化结果进行分析,为不同目标需求下权重系数设置提供理论依据。

一种基于SPSO算法降低FBMC系统PAPR的新方法

部分传输序列(Partial Transfer Sequence,PTS)是滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier,FBMC)降低峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)的有效方法之一,但PTS存在计算复杂度高等问题。本文提出了一种基于PTS的新方法,采用一种奇数分割法(Odd-PTS),并在此基础上引入了一种基于比例因子的粒子群优化(Scaled Particle Swarm Optimisation,SPSO)算法,通过加入比例因子克服PSO算法收敛速度不足等缺点。该方法不仅降低了系统的PAPR性能还降低了计算复杂度,并显著提高了频谱利用率。通过仿真验证了本文方法的有效性。

基于深度循环卷积模型的非侵入式负荷分解方法

电力分项计算是智能电能表的一个重要环节,即对接入户线的各个电器设备进行用电消耗检测。对电力公司进行精准预测,提高系统稳定性可靠性,制定调度方案,设计“错峰用电”费率结构,发现设备老化和故障有着重要意义。为了实现电力分项计算,文中提出了一种基于深度循环卷积神经网络的非侵入式负荷分解方法。对目标电器的不同功率状态进行编码,用循环卷积神经网络提取输入负荷总功率的空间时间特征。对输入数据进行归一化提高模型训练速度,用drouput技术降低模型过拟合,用迁移学习技术实现对不同目标电器的功率状态预测建模。并和传统的隐马尔可夫模型进行对比。采用公开的redd数据集,结果证明文中所提出的模型能很好预测目标电器的功率状态。

基于移峰互动试验的分时电价优化模型研究

为了研究分时电价实施前后商业用户与电网的利益关系,结合项目试点居民用户的互动移峰试验特点,通过弹性系数描述用户对各时段的激励电价的响应程度,建立了一种综合考虑需求侧与发电侧利益平衡的峰谷分时电价定价优化模型,在所建模型的基础上,研究了在不同电价方案下用户电费支出与边际转移电量的变化情况。并根据优化结果给出推荐试验电价方案,并以广西实际用户基础用电数据模拟该方案下的负荷曲线,结果表明了该模型的有效性。