面向新型电力系统的电能计量技术

简述了新型电力系统呈现的新特性,分析了电能准确计量面临的突出问题。针对新型电力系统中对电能计量的新需求,提出了电能计量技术的创新发展方向,给出了一种多源互补场景的电能计量应用架构。

“源网荷储”协同助力陕西省新型电力系统建设

“双碳”目标战略背景下,国内电力行业以构建新能源为主体的新型电力系统为目标,积极开展相关研究并探索转型之路。陕西省风光资源丰富的资源禀赋与位于“清洁大送端”的区位优势决定其自身的电力发展路径具有重要的示范意义。以陕西省实际情况为基点,从源网荷储4个环节入手,分析了陕西省电力行业的发展现状与面临的问题,提出了“源网荷储”协同助力新型电力系统建设的思路。电源侧以新能源为主体,传统机组兜底保障为发展目标;电网侧积极向适应高比例新能源并网、多元化负荷接入、多市场主体参与的方向进行转变;负荷侧加强主动响应资源管理,并尝试构建面向新能源消纳的多能互补系统;储能侧尽快建立健全相关机制,充分发挥储能的支撑作用与新能源消纳潜力。最后给出了相应的可推广至其他省市地区的应用建议。

基于源荷匹配的水光混蓄电站运行策略

在“双碳”目标远景下,加快发展清洁能源构建绿色低碳的新型电力系统刻不容缓,然而以太阳能为代表的清洁能源受天然因素影响,具有较强波动性与随机性,难以大量并网消纳。因此,在考虑传统水电建设周期长、调节性能受到天然来水影响较大的原因,在传统水电机组基础上加入可逆式机组构成混合式抽水蓄能电站增加水电调节能力,可与光伏电站联合运行,平抑光伏发电波动性,促进新能源消纳。为探究在大量光伏并网下,含有混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补发电系统的运行方式,构建源荷匹配度最佳为目标函数的日内优化运行模型,运用中长期-短期多时间尺度嵌套的求解策略,使用中长期时间尺度计算结果作为短期时间尺度计算边界条件,并采用逐步优化算法以及粒子群算法求解不同来水以及不同光伏出力情景下系统运行方式。计算结果表明在不同来水以及不同光伏出力下,混合式抽水蓄能电站可采取不同运行工况,与传统水电形成“凹”字型出力与光伏出力形成互补,不仅可以促进光伏并网消纳,还能与电网负荷需求高度匹配,此外,不同典型日下,混合式抽水蓄能电站上下水库的日内水位变幅均呈现出上水库“先泄后蓄”、下水库“先蓄后泄”的趋势。研究结果为大规模光伏并网下混合式抽水蓄能电站运行方式提供参考。

基于虚拟电源配置策略的风光水火多源互补短期优化调度

大规模新能源并网构成了含多种电源的电网新结构,为了减小新能源对系统安全稳定运行产生的影响,从短期调度层面提出了一种基于虚拟电源配置方案的应对策略。该策略定义了负荷追踪度指标,通过利用电源之间的互补特性将新能源和常规电源打捆调度,使得并入电网的功率能够很好地追踪负荷变化。然后,在修正后的负荷曲线上充分发挥水电机组二次调峰的作用,得到更为平滑的剩余负荷曲线,为最终火电机组最优经济性并网提供了条件。整个模型实现了含风光水火多源混合系统短期调度计划调峰效益、经济效益和环保效益的最大化,为高效吸纳大规模新能源并网提供了一种参考方案。最后,以甘肃电网作为算例进行仿真分析,结果验证了模型的有效性。

考虑时空互补特性的风光水火多能源基地联合优化调度

为促进风能、光能等新能源发电的消纳,实现风光水火多能源基地联合优化调度的调峰效益、经济效益以及环保效益的最大化,本文在分析风、光、水、火多能源介质时空特性的基础上,提出了一种以最小化火电机组运行成本、弃风量、弃光量、弃水量为优化目标的考虑风光水火时空互补特性的多能源基地联合优化调度模型,为特高压输电背景下送端多能源基地联合优化调度问题提供了一种参考方案。文中算例以时空差异特征显著的新疆地区和东部某区域的多能源基地为研究对象,通过实际算例的计算分析,验证了文中模型理论上能够促进新能源发电的消纳,降低火电机组的运行成本。

高精度线性功率电压源的研制

为满足电能质量分析、仪器校验和产品测试的需要,设计并实现了一种精密的线性功率电压信号源。以MSP430单片机为控制核心,通过直接频率合成技术(DDS)产生需要的正弦波,功率放大部分采用改进型AB类互补对称功放电路,使信号源具有很高的线性度和较大的输出容量。采用16位高精度A/D、D/A转换器并配合模拟乘法器实现闭环反馈,结合数字PID算法进行控制,保证输出电压的高精度。试验结果表明,该电压源稳定度高、带负载能力强,具有较高的实用价值。

基于时空互补特性的多能源源荷协调优化调度

传统的能源利用方式已无法解决高比例可再生能源并网问题。对此,本文利用多种能源之间的时空互补特性,将风、光、水、火与抽水蓄能、高载能负荷协调优化调度,建立以系统运行成本最小、可再生能源消纳最大化和净负荷波动最小为目标的多能源电力系统源荷协调双层调度模型,并采用改进的蝗虫优化算法和粒子群优化算法分别对上、下2层优化调度模型进行求解。通过对比算例中4个调度情景的计算结果,得出所提调度策略能够减小系统净负荷的波动性,提高新能源消纳水平,实现系统的经济运行,验证了该模型和所改进的算法的有效性。

含多种可再生能源发电联盟的优化运行

为了因地制宜地利用偏远山区现有的梯级小水电资源,将梯级小水电群与分布式光伏和风电相结合,构成含多种可再生能源的发电联盟,深度发掘风光水的出力时空互补特性以及风光波动性较大和小水电启停调节迅速的出力特性。通过对梯级小水电出力的调节,平滑不确定可再生能源的输出,改善分布式电源并网的电能质量,提高可再生能源利用率。充分考虑梯级小水电间的电气联系和水情联系,构建发电联盟的优化运行模型。最后根据现有梯级小水电群实际数据,仿真分析发电联盟的运行情况,验证了所提模型的可行性、经济性和有效性。

基于耗尽型工艺的锂电池充电保护芯片设计

提出了一种基于耗尽型工艺的单节锂离子电池充电保护芯片设计。阐述了此芯片的设计思想及系统结构,并对芯片关键电路的独特设计方法及原理进行了详细分析,特别是基准电路和偏置电路,利用耗尽型工艺使电路具有非常低的电源启动电压和功耗。在Hspice中仿真了采用0.6μm的n阱互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制作全局芯片的测试结果。验证了此芯片具有过电压检测、过电流检测、0 V电池充电禁止等功能,可用于单节锂离子电池充电的一级保护。

面向远洋海岛新能源自治微网的双重化备用电源规划

针对远洋海岛自治微网的负荷备用问题,提出基于概率性序列运算的双重化备用电源规划方案。首先,建立风机、光伏发电和负荷的概率分布函数模型,利用概率性序列运算方法求取电力不足概率这一可靠性指标。接下来,根据微型燃气轮机和柴油机各自的特性及相关的配置和燃料成本高低,研究最大化利用2种备用机组优势的备用策略。最后,结合远洋海岛资源补给及孤岛运行的实际情况,以最大程度满足可靠性为前提,求解备用机组及储气站的最优规划容量。仿真结果表明,所求解的机组及配套设备能够满足岛上日常以及极端天气的备用功能。与其他策略的对比分析表明,在考虑负荷惩罚因素后,该文提出的策略具有更优越的经济性。

考虑水风光互补与机会约束的电力系统源网荷协调扩展规划研究

随着风光电站渗透率不断提高,其出力不确定性也给电力系统安全运行带来了一定挑战。利用梯级水电来弥补风光发电的间歇性,能有效平抑风光电站出力的波动性。为此,提出了基于机会约束的水风光互补电力系统源网荷协调扩展规划模型,来提高水风光等清洁能源的消纳能力。首先,对梯级水电站和直流外送以及需求响应进行了详细的建模;其次,利用需求响应资源来对电源侧风光电站出力间歇性进行缓解,提出了负荷侧需求响应服务规划模型,并建立了源网荷协调规划模型;最后,建立机会约束模型来保证系统运行安全性与风光出力的有效消纳,并利用样本平均近似法的强拓展公式,将机会约束模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。仿真算例分析验证了所提模型的合理性,能有效保证系统运行安全性和风光消纳能力。

计及价格型需求响应的水风光互补短期调度

随着风光并网规模不断增加,仅在电源侧利用水电等调峰资源难以满足大规模风光并网需求。为此,本文在负荷侧引入价格型需求响应技术优化日负荷曲线,以源荷匹配度最高,弃电量最小为目标,建立了考虑价格型需求响应的水风光多能互补短期优化调度模型。同时为降低模型求解难度,将其解耦为两个单目标优化问题分阶段求解,最后将模型应用于金沙江下游乌东德水电站和昆明、玉溪两地风光电站互补联合发电研究中。结果表明:价格型需求响应技术对负荷曲线具有明显的削峰填谷效果,不仅可以提高水风光多能互补系统的源荷匹配程度,还能促进风光消纳,增加水风光联合总发电量。该结果论证了模型的有效性,为提高电网大规模消纳新能源提供了新思路。

新型电力系统下“源网荷储”架构与评估体系综述

随着新能源技术的不断发展,电力系统中新能源占比日益增大,电力电子设备量增多,逐渐形成了新型电力系统。在新型电力系统不断完善的过程中,产生了不同于传统电力系统的结构和模式,在经济性、技术性、稳定性等方面均面临严峻挑战。首先在电源侧,系统中的多元化清洁能源占比增大且成为主体;其次在电网侧,在原有大电网的基础上增加了局域网这一结构;再次在负荷侧,逐渐形成了多能互补、源荷互动发展的格局;最后,储能将成为新型电力系统不可或缺的元素。传统的评估体系已不能用来评估新型电力系统。为了更加准确地评估“源网荷储”系统,整理出了一套评估指标体系。该体系考虑了包括经济性、可靠性、能源利用、技术性和环保性在内的多个方面。详细分析了每个指标的物理含义与数学模型,同时,详细介绍了几种用于评估的综合方法,并给出了其适用场景。

新电改背景下产业园区供电系统容量优化配置方法

产业园区作为新一轮电力体制改革的重要试点,利用分布式新能源发电来替代传统的集中式供电模式是其供电系统发展的重要趋势之一。开展了产业园区供电系统规划中分布式电源/储能系统优化配置问题的研究,重点研究了多能互补、源—储—荷协调互动和基于日前分时电价的需求侧响应对于容量优化配置方案的影响。为了表征多能互补特性,提出了分布式电源供电电量不足比和分布式电源供电不足小时数比两个指标。在需求侧响应建模时,针对利用电力需求弹性矩阵建模存在着电量转移不平衡及需求侧过度响应等问题,提出了改进的需求侧响应模型。在此基础上,建立了以总费用最小为优化目标的产业园区供电系统分布式电源/储能系统优化配置模型,并利用遗传算法与模式搜索算法相结合的组合型智能算法对优化配置模型进行求解,最后利用典型算例对提出的优化配置方法进行了分析验证。

基于工业厂区的多能互补系统在微能源网的应用

为实现工业厂区可再生能源的稳定供应,降低对电网的不利影响,介绍了微能源网及其在不同资源条件下多能互补系统中的应用。以某污水处理厂为例,结合现有条件和用能需求,搭建了分布式光伏-生物质发电-污水源热泵互补的微能源网:其中分布式光伏-生物质发电满足厂区的用电需求;污水源热泵为办公区供冷、供热;利用沼气池充当系统的储能装置,降低了储能环节的成本,并进一步满足了厂区的电负荷。应用结果表明,微能源网更贴近用户,在节能减排方面拥有一定的发展空间。

互补发电技术体系与发展趋势

能源和环境是当今世界面临的两大重要课题,随着国家倡导发展低碳经济,以太阳能、风能、水能、生物质能等为代表的新能源得到快速的发展。多种可再生能源互补发电是一种有效的形式,可再生能源发电量占总发电量的比重越来越大。太阳能和风能作为可再生能源中的重要组成部分,具有分布广、开发潜力大、环境影响小、可持续利用等特点。将二者进行有机的结合,使可再生能源系统的运行更加稳定和高效。风光互补发电因为其独特的优势作为互补发电技术的主流。本文简述了互补发电技术体系和互补发电技术,探讨了风光互补发电技术的现状及发展趋势。

水务投资与综合能源耦合利用及发展

当前,环境和能源问题成为世界各国广泛关注的焦点,在全球面临能源危机和环境污染的严峻形势下,人类在能源利用方面也将进入一个多样化的时代。结合水务投资全产业链发展方向,对污水处理厂能耗现状进行分析,提出有针对性的节能降耗方案与措施,充分挖掘污水处理厂的可再生能源,有效回收与利用城市污水热能及生物质能等。在厂内建设分布式光伏,安装污水源热泵,围绕城市热电开展污泥处置及掺烧,实现多能协同供应的节能、环保、高效水务综合能源利用。

具有高稳定度的低压带隙基准源

提出了一种采用0.18μm互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺设计的带隙基准源电路,该电路具有低压输出、高稳定度和高电源抑制比的特点。利用运算放大器的钳位功能,提高带隙基准源的稳定度。电路的仿真结果表明:常温时,基准电压输出为0.496V;在典型工艺角下,-45℃到125℃温度变化范围内,带隙基准源的温度系数约为21.2ppm/℃;1MHz频率范围内,电源抑制比(PSRR)达到80dB。可以广泛运用于高速高精度集成电路模块。

基于核电的广西电网多类型电源互补调峰策略研究

研究2015年广西防城港核电投产后广西电网多类型电源互补调峰策略。针对2015年起广西电网水、火、核、气、风、光电源新结构及云电入桂规划,从广西电网电源调峰运行现状和发展规划出发,分析各类型电源调峰性能及参与调峰的必要性,开展广西电网"十三五"期间电力电量平衡分析,分析结果显示:丰、平来水年下2016—2020年汛期广西电网低谷调峰均出现阶段性困难,需启动火电投油稳燃深度调峰及核电稳定降出力参与调峰。综合多因素提出广西电网丰、枯期及春节等特殊时期多类型电源互补调峰策略。广西电网中低负荷水平、季节性水电集中、峰谷差日趋增大、核电汛期开机占比偏大等特殊运行特性,决定了广西电网水、火、核、气、风、光多电源互补调峰运行方式的必要性。

多能互补综合能源系统在温泉酒店的应用

多能互补综合能源系统是一种通过多种能源的相互补充、相互协调,为建筑物提供冷、热、电供应的能源供应模式,是提高综合能源利用率、实现节能减排的关键。以某温泉酒店能源需求为基础,根据该酒店用能特点,提出了以天然气分布式冷热电联供系统为主,水源热泵系统、电制冷以及燃气供热系统相结合的多能互补综合能源供应方案。通过介绍该能源系统设计思路及工艺流程,为多能互补分布式能源站设计提供参考,以期促进能源清洁生产并推动能源高效利用。