基于拓展禁区判据的光伏接入牵引供电系统低频稳定性分析

在“双碳”愿景下,光伏通过铁路功率调节器接入牵引供电系统具有良好的发展前景,但光伏接入会对系统的低频稳定性产生影响。针对这一问题,首先建立了光伏-车-网耦合系统小信号阻抗模型,得到了该系统的回比矩阵;然后针对禁区判据进行拓展,提出了拓展禁区判据并给出了判据形式;最后利用拓展禁区判据分析了铁路功率调节器控制器参数等系统参数对低频稳定性的影响,并搭建MATLAB/Simulink测试模型和StarSim半实物实验平台进行了验证。结果表明,与禁区判据相比,拓展禁区判据能更准确地判断光伏-车-网耦合系统低频稳定状态,降低了一定的保守性。

电气化铁路“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度策略

为充分发挥“源-网-车-储”协同供能系统的潮流灵活控制能力,提升电气化铁路再生制动能量与新能源消纳能力,研究一种基于列车负荷与新能源发电预测数据的牵引变电所级“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度策略。首先,以最小化牵引变电所日运行成本为总目标,建立了计及系统电能质量指标的“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度模型;其次,对模型中的非线性约束进行线性化处理,将其转化为混合整数线性规划问题,并通过CPLEX求解器进行求解;最后,以某高速铁路牵引变电所为例进行了案例分析。结果表明,相比于既有基于规则的铁路能量管理策略,所提策略能够有效发挥系统的灵活性,进一步降低牵引变电所的单日运行成本,提升系统的再生制动能量和新能源消纳能力。

考虑光伏发电不确定性的源-网-荷-储协调调度方法

随着分布式电源和储能系统的大规模接入,配电网运行需要解决不同设备间的协调控制问题。考虑源-网-荷-储不同设备的差异化动作时间尺度,提出考虑光伏发电不确定性的源-网-荷-储协调调度方法。首先,以能量损耗和电压偏移最小为目标,考虑源-网-荷-储设备间的协调控制,建立配电网有功-无功协调调度模型。然后,考虑源-荷不确定性,建立基于随机优化的配电网优化调度问题;采用蒙特卡洛模拟与快速前向选择法获得典型场景,将随机优化问题转换为确定性问题进行求解。最后,采用IEEE 33节点系统进行仿真分析,通过对比验证了所提方法的有效性。

光伏-相变耦合系统及其建筑应用研究进展

光伏-相变材料耦合(photovoltaic integrated with phase change material,PV-PCM)系统可以显著降低光伏温度同时提高太阳能光电光热综合效率,在强化建筑围护结构保温隔热、改善室内环境质量和降低建筑能耗方面具有重要意义。本文介绍了PV-PCM系统技术及原理,根据系统物理结构归纳了PV-PCM系统的分类特点,并结合国内外最新研究成果概述了耦合系统仿真模型、关键参数特性与评价指标。基于系统与建筑的不同结合形式调研了系统应用现状,同时系统总结了耦合系统对建筑室内负荷、室内环境与空气质量影响的研究进展。研究发现PV-PCM系统能够实现太阳能综合利用、建筑节能和室内舒适性改善,但仍应加强对高效低成本PV-PCM系统发展及其耦合匹配分析,以实现PV-PCM系统性能提升同时拓展其与建筑有机结合。该研究将为PV-PCM系统性能强化及其建筑大规模应用提供新的思路与方法。

考虑碳交易与绿证交易的电-热耦合园区低碳规划

电-热耦合系统是综合能源系统的典型形式,对其进行合理规划是推动“双碳”目标下园区低碳转型的现实需求。结合碳交易及绿证交易机制,将园区参与碳排放权交易及绿色证书交易的成本引入优化目标,提出了计及分布式光伏接入的电-热耦合园区综合能源系统低碳规划模型。该模型综合考虑了电、热异质能流的耦合特性及分布式光伏、储能设备的运行特性。在P6H10系统上设立3个场景对所提模型进行仿真验证,结果表明在规划模型中考虑碳排放权交易机制和绿色证书交易机制可有效促进园区内分布式光伏和热电联产机组等低碳设备的规划,从而促进园区的低碳转型。在此基础上,对碳交易价格和绿证交易价格进行了灵敏度分析,表明制定合理的碳交易价格和绿证交易价格可有效降低园区总的成本。

基于遗传算法的光伏-热电耦合系统多目标优化研究

多因素共同作用下的系统优化设计是光伏-热电耦合系统研究的难点之一。本文建立了光伏-热电耦合系统与单一光伏系统的理论模型,以最高耦合效率与相对于单一光伏系统的最大效率差值为优化目标,采用多目标遗传算法,开展了耦合系统优化设计研究。结果表明,最高耦合效率与最大效率差值两个优化目标是负相关的,且其负相关性是由光伏参考效率所导致,需综合考虑系统经济性,确定最高耦合效率和最大效率差值的折中方案,从而获得耦合系统最佳设计。

面向高比例光伏并网的火电爬坡压力缓解策略

研究高比例光伏并网条件下火电爬坡压力缓解策略对提高光伏消纳水平、保障火电机组稳定运行具有重要意义。首先对高比例光伏并网下电网的安全稳定问题进行分析,进一步构建了含光伏、火电、直流调制以及储能系统的“源-网-储”协调优化模型,充分利用储能系统的可时移特性和直流调制的快速响应性对并网光伏进行消纳。然后在改进的IEEE-24节点系统上对所提协调优化模型和策略进行仿真分析,结果验证了所提策略的优越性和有效性。最后得出所提策略在降低系统运行成本的同时,可有效缓解火电爬坡压力,提高系统光伏消纳能力,保障电网安全有效运行的结论。

光伏系统新型高升压级联变换器的设计

为了提高光伏系统的输出电压,实现光伏并网,提出一种新型二次型单开关高增益Boost变换器。采用倍压单元,提高变换器的升压能力,降低开关管和输出二极管的电压应力。同时,采用无损钳位电路来吸收循环漏感能量,有效抑制了开关管的尖峰电压,缓解了二极管的反向恢复问题。采用低额定的器件提高效率。文中分析了该新型变换器的工作原理,给出了实验波形。实验可以验证该理论的正确性和可靠性。

光伏储能一体式电动汽车充电电源车的设计

为了解决电动汽车充电难、充电基础设施建设难度较大、固定式充电站移动不便等问题,设计了光伏-储能一体式电动汽车充电电源车。结果表明:该电源车具有为市场主流电动汽车快速充电的功能;光伏-储能系统为电源车辅助设备:电源车照明、水套加热器、浮充电器、插座提供电源。

聚光和非聚光光伏-热电耦合系统的优化

基于能量平衡建立了光伏-热电(PV-TE)耦合发电系统的一维稳态导热模型,研究了在不同的光伏电池效率温度系数和热电优值系数条件下PV-TE耦合发电系统的性能.(1)对于非聚光PV-TE耦合系统,分析了热聚焦因子、热电引脚长度和TE模块的负载电阻与内阻之比对系统发电效率的影响.结果表明:在TE模块的优值系数Z=4×10-3K-1,电池效率温度系数βref=0.001 K-1的情况下,系统总效率相对较好.此时总效率随着热聚焦因子、热电引脚长度、TE模块的负载电阻与内阻之比的增加,均是先增大后减小.因此,可选择最佳的热聚焦因子、热电引脚长度、负载电阻的值,使系统总效率达到最大值.(2)对于聚光PV-TE耦合系统,研究了热电引脚对数和热扩散因子对系统性能的影响.结果表明在Z=2.545×10^-3K-1,βref=0.001 K^-1;Z=4×10^-3K^-1,βref=0.001 K^-1;Z=4×10^-3K^-1,βref=0.0015 K^-1情况下,总效率随着热扩散因子的增加而减小.当热扩散因子从0.32上升到5.12时,对于其他βref和Z的情况,总效率会显著增加.当热扩散因子继续增大时,由热扩散因子增加引起的效率变化非常平缓,原因在于热扩散因子足够大时,热传递非常快,PV电池和TE热侧的温度随热扩散因子变化很小.基于研究结果,可以发现当聚光系统的热扩散因子在3.0左右时,耦合系统具有相对高的效率.

光伏-热电耦合系统器件选择原理

耦合器件的性能决定了光伏-热电耦合系统的可行性与优越性,但耦合系统器件的选择原理尚未被研究。本文建立了光伏热电耦合系统的理论模型,提出了使得光伏-热电耦合系统效率优于纯光伏系统的最小热电优值作为耦合系统器件选择与可行性评估的标准。提供了一套计算最小热电优值的方法,给出了采用具有不同效率及温度特性的光伏电池的耦合系统的最小热电优值,并讨论了热电器件结构和冷却系统对最小热电优值的影响。

GB/T 22473.1-2021标准解读

对GB/T 22473.1—2021和IEC 61427-1:2013进行对比,并对GB/T 22473.1—2021标准修订条款内容进行解读,详解了充电效率、过充过放电能力、循环耐久性等光伏离网系统的特殊应用条件,使储能用蓄电池从业人员能准确理解标准条款。

太阳能电解水制氢直接耦合连接技术

对太阳能-电解水制氢系统中光伏阵列与电解槽直接耦合连接技术做了理论研究与计算,得出直接耦合连接方式对电能利用率可高达94%以上,而传统的间接连接方式利用率最高仅为75.3%。得出的结论对降低太阳能-电解水制氢成本和提高系统经济可行性具有重要意义。

基于Matlab/Simulink的牵引供电系统能耗分布规律分析

针对高速列车模型,研究了牵引传动系统控制策略,在此基础上基于Matlab/Simulink软件建立了详细的车-网耦合仿真模型,并对整个车-网系统的能量分布规律进行了分析。结果表明,牵引变电所和牵引网的能量损耗约占总能耗的2.5%,牵引传动系统所消耗的能量约90%可以转化为牵引电机动能,再生制动能量占比约15%并反馈给牵引网。本文还对能耗分布规律进行了影响因素分析,并提出了一些节能建议。