基于时域二端口模型的综合能源系统气网动态仿真算法

为实现能源多梯度利用并减少环境污染,气-电耦合的综合能源系统(integrated energy system,IES)逐渐占据全球能源结构的重要部分。为明晰系统运行特性并充分挖掘能源子网调度潜力,综合能源系统动态仿真研究逐渐深入。天然气网中,管道传输过程深刻影响着其动态过程。然而现有管道传输过程时域仿真算法存在着精度与效率的两难。为解决上述问题,提出一种基于时域二端口模型的综合能源系统气网动态仿真算法。首先基于特征线法,构建气网源荷节点关系矩阵,进一步给出时域二端口模型;随后参考特征线法数值格式,构建状态量空间分布矩阵,用于获取气网状态量分布,并提出基于时域二端口模型和分布矩阵的气网动态仿真算法。算例结果表明,所提出的方法具有高效率和高精度两大优势,适合于气-电耦合的综合能源系统的较长时间仿真。

综合能源网络统一建模及其应用(一):时域二端口模型

综合能源网络的统一建模通过构造相同数学形式的能流模型从而降低求解难度,有利于实现电气热系统标准化运行分析技术。该文基于源荷二端口网络等值的思想构建了描述电气热能流传输与分布特性的综合能源网络时域统一模型。首先,采用中心隐式差分格式将电气热网络统一方程代数化,并利用差分网格的对称下三角特性提出基于初始和边界条件传递矩阵的建模方法,推导支路首–末端状态量的解析表达式,进而建立时域支路统一模型。接着,结合支路统一模型和拓扑关联方程,构造基于广义时域导纳矩阵的网络统一模型,最后根据电气热系统的运行特征推导各状态量的时域二端口方程。算例分析表明,文中方法准确性高,计算效率远高于传统差分方法。

基于二端口阻抗模型的ES越限失效机理分析与控制方法

电力弹簧(ES)对大量可再生能源发电并网引起的电压波动具有抑制作用,但其只能在一个确定的系统电压波动范围内工作,当系统电压波动较大时,ES存在越限失效的风险。因此文中首先分析了ES的稳态运行范围以及越限失效机理;其次分析了关键负载目标电压值变化对ES运行范围的影响;然后基于ES的二端口阻抗模型,提出一种系统电压越限后关键负载目标电压计算方法,优化系统电压越限后的关键负载目标电压,有效扩大ES的运行范围;最后搭建了三相ES仿真模型,验证了所提方法处理ES越限问题的有效性。

基于二端口网络模型电缆分布参数对阻抗谱波形特征的影响机理

目前,通过宽频阻抗谱对电缆绝缘缺陷进行定位的方法在国内外都备受关注,文中在已有的研究基础上,以XLPE同轴电缆为例,基于二端口网络模型深入研究了电力电缆的分布参数对电力电缆首端输入阻抗谱波形特征的影响机理,对电缆分布参数的计算公式重新推导,为通过宽频阻抗谱进行电缆绝缘缺陷定位和评估的研究与应用做了准备工作。

基于多节点的低压宽带电力线信道建模方法研究

随着宽带载波通信在用电信息采集系统中的规模运用,如何搭建实验室数字化综合测试环境,是亟需解决的问题。目前的点对点测试理论依据来源于传统的点对点电力线信道建模方法。电力线载波通信是工作在多级中继路由下,电力线载波通信技术链路级与系统级性能测试需要构造多个节点之间的信道衰落模型。在二端口模型基础上,提出了多节点的宽带电力线信道建模方法。以分支节点为中心对网络进行划分,简化公式描述,并结合典型T型网络分析不同信道相关性产生机制。通过实测信道响应与理论仿真结果进行对比,证明该方法能够准确描述多节点电力线信道以及信道间相关特性,为未来新型高速宽带电力线载波通信技术和系统级测试方法提供理论支撑。

基于显式差分的区域电–气综合能源系统动态能流计算方法

在以“双碳”目标驱动的能源结构转型背景下,电力系统和天然气系统的耦合愈发紧密,催生了区域电–气综合能源系统这一新兴概念。该文提出一种基于显式差分的区域电–气综合能源系统动态能流计算模型。针对电–气综合能源系统中天然气动态的建模问题,首先,基于二阶双曲型方程的差分格式建立天然气动态潮流的线性模型;其次,根据三层显式差分的结构推导显式差分的二端口模型;最终,将构建的天然气动态时域线性二端口模型嵌入电–气综合能源能流计算模型中,实现对天然气动态的精确刻画。算例结果分析验证了所提模型较之于传统有限差分方法在计算时间和计算精度方面的优势。