太阳能界面蒸发可持续离网脱盐技术研究

随着全球环境污染问题愈发严重,淡水资源日趋匮乏,脱盐淡化技术成为研究热点。传统的脱盐淡化能耗高,太阳能界面蒸发技术能够直接利用可再生能源,清洁环保,是一种环境友好型离网脱盐工艺,可实现降低海水淡化成本和零碳排放的目标。介绍了离网脱盐技术的研究意义及前景,太阳能界面蒸发技术的基本内涵,并详细介绍了各类高效光热转换材料,主要包括光热碳材料、金属及氧化物、高分子聚合物及相关复合材料;归纳总结了太阳能驱动的各类界面蒸发脱盐工艺,主要包括太阳能界面多级闪蒸和多效蒸馏技术、膜蒸馏技术、温室海水淡化技术、太阳能加湿除湿技术及多能耦合脱盐技术等;最后针对当前全球环境和能源问题对未来利用太阳能界面蒸发技术进行离网脱盐未来的研究方向进行了展望。

可再生能源电制氢合成氨系统的并/离网运行方式与经济性分析

可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电网友好型系统、工艺离网型系统的绿氨成本,并对电化学储能设备规模、储氢设备规模、电解水制氢设备规模、电解水制氢设备效率等影响因素进行敏感性分析。基于3种绿氨系统的设备配置方案和运行方式评估不同类型系统所需的电网调峰电量,提出3种系统所适合的应用场景。研究结论是近期应该发展电网友好型RePtA系统,远期应该发展工艺离网RePtA系统。

一种基于稀疏贝叶斯学习的离网DOA估计算法

本文提出一种基于稀疏贝叶斯学习的改进离网DOA估计算法,以提升非理想测向环境下在低信噪比、低快拍数时的DOA估计性能,称之为MOGSBL算法。本算法将信号源方位区间进行离散化,得到方位离散网格。为阵列接收信号建立稀疏贝叶斯模型,将网格节点修正量设为模型超参数。采用期望最大化算法迭代更新网格节点修正量,使更新后的网格节点更接近真实源信号方位。为了检验MOGSBL算法的性能,本文进行了大量的数值实验,并将MOGSBL算法的DOA估计结果与RSBL算法、OGSBL算法和L1-SVD算法进行对比。在不同信噪比和不同快拍数时,MOGSBL算法均能清晰分辨方位很接近的两个信号源,角度分辨率明显高于RSBL算法、OGSBL算法和L1-SVD算法。随着信噪比和快拍数的增加,4种算法的RMSE均逐渐减小。但MOGSBL算法的RMSE明显低于RSBL算法、OGSBL算法和L1-SVD算法,且RSBL算法、OGSBL算法优于L1-SVD算法。实验还分析了方向测试范围的离散网格节点数对DOA估计的影响,发现细密的离散网格可以提高DOA估计精度,但DOA估计的计算量会增加。且在任意网格节点数时,相比于RSBL算法、OGSBL算法和L1-SVD算法,本文的MOGSBL算法均具有最低的RMSE和最短的计算时间。

适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模

目前,常用的商业仿真软件中的双馈式感应发电机(double-fed Induction Generator,DFIG)模型通常不支持离网运行模式,难以实现风力发电系统由离网到并网的全过程电磁暂态仿真,对电力系统仿真分析工作带来极大不便。研究适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模方法。基于模块化思想分别对风力机、异步电机、变流器以及断路器进行建模,在系统组装形成DFIG风力发电系统电磁暂态仿真模型。提出了适应并离网模式切换的DFIG受控源等效电路模型和离散时间域实现方法,通过设计状态变量矩阵元素的截取和扩充算法实现了模型在并离网模式下的无缝衔接。在MATLAB/Simulink中搭建DFIG发电系统模型对所提方法和模型进行验证,仿真结果表明,所提建模方法能够很好地支持DFIG离网运行模式,实现DFIG由离网到并网的全过程电磁暂态仿真。

基于8760h生产模拟的离网风光储氢系统规划方法

建设离网型风光可再生能源制氢系统,能够有效实现可再生能源的就地消纳,降低电网建设压力,是符合我国“双碳”目标、促进绿色工业发展的重要技术路径。在缺乏大电网支撑的离网园区规划中,实现基于全年8760h生产模拟的规划求解,合理配置碱液与质子交换膜两种类型制氢设备,是应对风光波动、高效经济制氢的重要技术问题。因此,该文针对离网风光储氢园区规划方法展开研究,提出基于8760h生产模拟的规划模型,并通过模型转化与改进Benders分解实现模型求解。首先,建立考虑不同电制氢设备动态特性差异的离网风光储氢系统运行规划一体化模型。进一步,对上层规划主问题模型引入公共运行变量,对运行层子问题进行逐月拆分,降低原始规划模型求解难度,基于改进Benders分解法实现模型求解。最后,通过山东潍坊地区实际算例,验证所提离网风光储氢系统规划方法能够实现基于8760h生产模拟的设备容量规划,合理配置具有不同运行性能的制氢设备,提高离网制氢系统的经济性。

离网式风光氢醇一体化系统容量配置运行调度优化及经济性分析

为解决可再生能源消纳及氢能源存储、运输难题,提出一种离网式风光氢醇一体化系统。该系统离网运行,利用风力和光伏发电提供电能;通过蓄电池和储氢罐作为储能和储氢设备,以削峰填谷的方式稳定供应电能和氢能,确保电解槽和甲醇生成设备的稳定连续生产甲醇。以系统总收益最大化为目标构建了风光储氢醇的数学模型,并通过混合整数线性规划算法,结合风光真实数据分析,确定系统最佳设备容量与运行调度。以典型日分析其运行策略及系统能量,最后对所制绿色甲醇经济性分析。结果表明:系统能够根据外界条件的变化,合理切换工作状态,实现系统能量平衡;在满足各项约束条件下,提高了可再生能源利用率,降低了系统制甲醇的平准化成本。此研究为新能源消纳与氢能源利用提出了一条可行技术路线,并可为相关示范项目建设提供指导。

离网式三端口风光互补抽水切换策略研究

为解决风光随机波动性和间歇性给发电系统带来的干扰,基于三端口变换器设计离网式风光互补抽水系统,以风力发电系统和光伏发电系统作为系统输入电源端,异步电机抽水为系统负载端。首先,分别对风力发电系统、光伏发电系统及抽水系统建立数学模型,针对风光交替切换及同时切换的控制策略进行研究。其中,光伏侧采用优化变步长电导增量法,永磁同步电机与异步电机采用按转子磁链定向的矢量控制,通过异步电机电压外环控制直流母线电压,永磁同步电机转速外环控制系统功率,三端口变换器拓扑根据风光切换的变化情况也相应跟随改变,弥补了风光发电系统的不足,保证系统运行的稳定性,实现风光发电抽水和电能转化一体化的目标。最后,通过Matlab/Simulink软件搭建离网式三端口风光互补抽水系统的仿真模型,结果验证了模型设计的合理性及系统运行工作时切换策略的正确性和可行性。

基于ETAP的光伏离网发电系统的稳态分析

本文针对某建筑中的某一离网光伏发电系统,采用ETAP电力系统仿真软件对其稳定性进行仿真分析。建立该系统的单线图模型,研究光伏电源容量的变化对电力系统稳态性能的影响,通过不同光伏渗透率下系统的潮流分析,获取稳态时系统的电压电流与功率分布和短路时的暂态电流,进而实现对该离网光伏发电系统的稳定性分析。相较于传统Matlab仿真更加的简洁,对系统级别的数值模拟更加贴合实际,仿真结果可验证本文所提方法的正确性和有效性。

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。

基于干扰观测器的MMC-PET交直流混合微电网并网/离网切换控制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-电力电子变压器(power electronic transformers,PET)交直流混合微网在并网和离网两种模式下开关切换过程中存在瞬态过流和过压问题,从而影响输电质量并增加设备损耗,为此提出了一种基于扰动观测器(disturbance observer,DO)的并/离网切换控制策略。在该策略中,通过采用DO观测器对并离网切换引起的突变电流跟踪,并将实际电流与理论电流的差值作为等效干扰量,再将其输入到电流内环控制器进行补偿,从而可实现对突变电流的抑制。最后在Matlab/Simulink软件上搭建了MMC-PET交直流混合微网系统,并在并网-离网、离网-并网的两种切换工况下,通过把加入DO观测器与未加入DO观测器两种情况进行仿真对比,验证了所提的切换控制策略的有效性和可行性。

离网式光伏发电在沙漠偏远无人值守单井上的应用研究

哈得地处沙漠腹地,部分无人值守单井存在公共电网供电距离远、井场用电负荷小、地面建设投资大回收期长、长期依托第三方供电用电成本高的现状。为贯彻落实油田公司绿色低碳行动部署,提高管理区清洁能源利用水平,管理区提出将离网式光伏发电技术用于沙漠偏远无人值守单井,通过开展太阳能资源分析、光伏方阵设计、最佳倾角选择、离网逆变器选型、蓄电池容量选择等方面开展设计,建立孤岛式光伏发电系统,提高绿电消纳比,实现降低企业能耗,促进节能减排的目的,为“清洁替代、战略接替、绿色转型”部署提供建设经验,具有推广应用价值。

非洲农业园区光伏离网设计案例研究

农业是非洲经济社会发展的重要支柱产业。由于非洲农业生产大多位于偏远地区,远离城市主网,供电问题已成为制约农业发展的重要掣肘。非洲光伏资源丰富,可就地获取并持续利用,采用光伏离网供电可以在农业生产区就近灵活布置,在满足各类用能场景的基础上,有效提升农业生产效率。以非洲某农业园区为例,基于所在地太阳能资源禀赋,在综合考虑园区生产生活用能现状及远期发展规划的基础上,确定园区光伏离网升级改造的设计思路、设计目标,并提出近期和远期两组设计方案。近期方案引入光伏离网发电系统,配置250kW光伏发电单元以及140kW/280kW·h储能单元,旨在满足园区当前用电需求;远期方案引入冷热电三联供系统,配置170kW和590kW光伏发电单元以及85kW/170kW·h储能单元,在满足园区远期综合用能需求的基础上,实现能源梯级利用,提高能源利用效率。分别对两组设计方案进行财务测算和敏感性分析,近期和远期设计方案均属于盈利项目,具有较好的经济、环境和社会效益,在节约电费的同时还可以减少碳排放,推动“新能源+农业”多元化应用。

基于极点配置法的离网光伏逆变器控制系统设计及仿真

光伏离网发电系统具有快速应变、抗干扰、适应性强、实用性强等优点,被广泛应用于电力系统、通信电源系统、铁路供电系统等场所中。离网逆变器有着较为严苛的动静态等性能要求,基于其严格的动静态性能要求,设计了10 kW的离网逆变器系统,给出系统中核心元件的参数设计方法,采用极点配置法设计电流-电压内外环的参数,同时采用了前馈补偿控制法,加速了系统响应速度,减小了偏差,且提高了离网逆变发电控制系统的稳定性与准确性,最后基于PSIM2021a仿真软件构建了离网光伏逆变器系统的仿真模型,对所搭建的电路系统进行了仿真研究,各项性能测试结果表明,所设计的基于极点配置法的单相全桥光伏离网逆变器系统动态与静态特性良好,抗干扰能力较强,达到了设计要求。

通信运营商用户离网控制体系构建研究

近年来,随着各通信业务市场饱和率的逐渐增加,增量市场空间已经开始缩小,各运营商均已调整其竞争战略,即由增量竞争转向存量保留和挖掘客户价值。而实现这一战略任务的关键就是对用户离网率的有效控制。对此,从通信运营商存量保留的战略任务出发,以对离网用户行为的调研为基础,尝试构建通信运营商用户离网控制体系,体系由离网预警系统和离网防范及挽留系统组成。

海上渔排离网型光伏电站设计与应用

在阐述离网型光伏发电系统原理及组成的基础上,根据海上渔排所处的地理位置、气候条件和用电负荷计算蓄电池组容量和太阳能电池组件数量,确定了太阳能电池方阵的安装角度,并根据计算结果选择合适的蓄电池、光伏组件、控制器和逆变器,实现离网型光伏发电系统的设计与应用。

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器(VOC)和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点(PCC)处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。

并离网无缝切换储能系统的控制

研究并离网无缝切换储能系统的控制方法,以提高储能系统的电网适应性,使储能系统接入电网更加安全、可靠。引入虚拟同步发电机控制技术和静态开关装置,建立并离网无缝切换储能系统。通过对虚拟同步发电机控制技术进行分析,使储能系统能够模拟同步发电机的外特性,实现惯性模拟和调频调压功能。进行并离网无缝切换储能系统试验,结果表明,通过虚拟同步发电机控制技术及静态开关装置,储能系统并离网切换时不需要变换控制策略,可以实现无缝切换,具有友好的并网能力。

基于神经网络的离网自适应光储一体化发电系统

西藏电网网架结构薄弱,供电半径大,加上高渗透率可再生能源的并网造成的调控不确定性,使得对偏远地区的供电极不稳定。为实现对偏远用户的平稳供电,提出基于神经网络的离网自适应光储一体化发电系统。首先,构建了光储一体化发电系统模型,并提出基于神经网络(NN)训练的最大功率点跟踪(MPPT)算法,提高系统在天气突变时仍以最大功率输出电能的能力。然后,提出了混合储能模式,建立基于DC-DC变换器的超级电容控制策略和储能电池的充放电控制策略,减小光伏发电的不确定性。最后,设置了两种情景对比验证所提系统的有效性,仿真结果表明,基于神经网络的离网自适应光储一体化发电系统相较于采用传统电导增量法MPPT的发电系统,其电压波动性更小,电能质量更高。设计过程和方法为后续系统设计提供了一些经验借鉴。

光伏离网系统与供水水泵电机匹配研究

在不同的自然资源环境条件下,结合供水需求,充分利用太阳能保障光伏供水系统在全年各时段的运行,在提高供水保障率的同时降低总体造价是系统是否成功的关键。结合光伏供水系统的实际应用,考虑全年不同时段太阳能情况,对太阳能发电单元及供水水泵电机进行优化配置,以实现高效节能利用的目的。

混合负载下基于虚拟振荡器控制的离网逆变器控制策略研究

虚拟振荡器控制(virtual oscillator control,VOC)策略是一种新型分布式控制方法,在离网和并网逆变器中具有巨大的应用潜力。然而,当负载变化及非线性不平衡负载接入系统时,基于VOC的离网逆变器系统会存在频率偏差和谐波问题。针对上述不足,通过分析混合负载对电力系统造成的影响,提出一种改进的VOC策略,并引入电压、电流正负序分离技术,设计了二次频率补偿器。同时改进了电压电流双闭环控制结构,进一步提高了系统抑制谐波的能力。在Matlab/Simulink平台中搭建了离网逆变器系统仿真模型。通过与传统VOC进行对比,验证了所提控制策略在解决频率偏差和抑制谐波问题中的有效性。