A Novel Bidirectional Interaction Model and Electric Energy Measuring Scheme of EVs for V2G with Distorted Power Loads

With the increasing demand for petroleum resources and environmental issues,new energy electric vehicles are increasingly being used.However,the large number of electric vehicles connected to the grid has brought new challenges to the operation of the grid.Firstly,A novel bidirectional interaction model is established based on modulation theory with nonlinear loads.Then,the electric energy measuring scheme of EVs for V2G is derived under the conditions of distorted power loads.The scheme is composed of fundamental electric energy,fundamental-distorted electric energy,distorted-fundamental electric energy and distorted electric energy.And the characteristics of each electric energy are analyzed.Finally,the correctness of the model and energy measurement method is verified by three simulation cases:the impact signals,the fluctuating signals,and the harmonic signals.

Engineering Geometric Electrodes for Electric Field-Enhanced High-Performance Flexible In-Plane Micro-Supercapacitors

In plane micro-supercapacitors that are miniaturized energy storage components have attracted significant attention due to their high power densities for various ubiquitous and sustainable device systems as well as their facile integration on various flexible/wearable platform.To implement the micro-supercapacitors in various practical applications that can accompany solid state or gel electrolyte and flexible substrates,ions must be readily transported to electrodes for achieving high power densities.Herein,we show large enhancement in electrochemical properties of flexible,inplane micro-supercapacitor using sharp-edged interdigitated electrode design,which was simply fabricated through direct laser scribing method.The sharp-edged electrodes allowed strong electric field to be induced at the corners of the electrode fingers which led to the greater accumulation of ions near the surface of electrode,significantly enhancing the energy storage performance of micro-supercapacitors.The electric field-enhanced in-plane micro-supercapacitor showed the volumetric energy density of 1.52 Wh L^(−1)and the excellent cyclability with capacitive retention of 95.4%after 20000 cycles.We further showed various practicability of our sharp-edged design in micro-supercapacitors by showing circuit applicability,mechanical stability,and air stability.These results present an important pathway for designing electrodes in various energy storage devices.

Technologies Behind the Smart Grid and Internet of Things: A System Survey

Electric smart grids enable a bidirectional flow of electricity and information among power system assets.For proper monitoring and con-trolling of power quality,reliability,scalability and flexibility,there is a need for an environmentally friendly system that is transparent,sustainable,cost-saving,energy-efficient,agile and secure.This paper provides an overview of the emerging technologies behind smart grids and the internet of things.The dependent variables are identified by analyzing the electricity consumption patterns for optimal utilization and planning preventive maintenance of their legacy assets like power distribution transformers with real-time parameters to ensure an uninterrupted and reliable power supply.In addition,the paper sorts out challenges in the traditional or legacy electricity grid,power generation,transmission,distribution,and revenue management challenges such as reduc-ing aggregate technical and commercial loss by reforming the existing manual or semi-automatic techniques to fully smart or automatic systems.This article represents a concise review of research works in creating components of the smart grid like smart metering infrastructure for postpaid as well as in prepaid mode,internal structure comparison of advanced metering methods in present scenarios,and communication systems.

对有关电能计量若干问题的思考

文中基于论证和较全面分析,就不同场景下电能计量所关注的截然不同的问题、更好利用大数据去构建电能表检验新方法、动态电能计量研究面临新挑战、关注超谐波电能计量、不宜将电能计量装置与电能表简单划等号,以及测量准确度不同于测量精度等六个问题,阐述了作者的观点和认识,旨在对开展相关研究,以及更清楚理解相关测量方法及概念等起到促进作用。

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。

量子功率标准综述:原理、现状及展望

随着国际单位制(International System of Units,SI)量子化变革的稳步推进和广域落地实施,以更加准确、稳定的量子计量标准替代实物计量标准,已成为计量学领域的重点攻关任务之一。量子功率标准对电能的精准计量将发挥关键作用,可有力保障电能贸易结算、电碳交易的公平和公正。首先,该文从交流功率标准和直流功率标准两方面,对当前国内外功率标准研究现状进行了综述。对于交流功率标准,分别阐述了工频交流功率标准和宽频交流功率标准的基本架构、测量原理,指出基于热电变换器的交流功率标准可实现工频和宽频(百kHz)交流功率的高准确度溯源,而国内外已有交流量子功率标准的工作频带一般不超过400Hz,需开展宽频交流量子功率标准研究;对于直流功率标准,国内外还处于初步研究阶段,由于当前尚缺乏对直流电压、电流信号的标准化定义,导致应以何种形式的直流功率信号作为标准被测对象尚不明确,无法为构建直流量子功率标准提供方向性指导。随后,该文对比分析了不同的功率标准,给出了对当前构建功率标准所存在问题的思考,并试对交、直流功率标准的未来发展做出展望:随着宽频量子电压标准技术的发展与进步,有望实现宽频量子功率标准;同时,开展宽频、宽量限电压、电流放大器和比例技术的研究,是实现高准确度交、直流量子功率标准的重要前提。

基于台区电能量分层级解耦的电能表远程在线校准

针对电能表元件稳定性较差的问题,提出基于台区电能量分层级解耦的电能表远程在线校准方法。根据台区电能量分层级精准解耦原则,设置典型分层端口结构,求解微分解耦数据方程,实现对电能系数的计量处理。分别从AD转换器量化误差、数值求积截断误差、同步误差三个角度着手,分析校准参量的取值结果,完成远程在线校准设计。实验结果表明:采用所提方法的总线电能表示数、支线电能表示数与理想示数之间的差值水平均能得到较好控制,与三轴同步校准方法相比,更符合维持电能表示数稳定性的实际应用需求。

基于蓝牙技术的电能抄表系统设计

许多地区的用电户分布比较散,位置比较偏僻,给用户的用电管理和布线带来了不便,因此,优化和改进电能抄表系统显得尤为必要。将电能抄表系统作为研究对象,运用蓝牙通信技术,确定了一个基于蓝牙技术的电能抄表系统的总体架构。通过信号采集器收集电能数据,使用蓝牙模块,实现全双工通信,可以实现电压、电流采集,计算功率和用电量,并通过蓝牙串口进行电能数据的传输,利用计算机仿真软件对抄表系统的性能进行测试,验证系统的无线抄表功能,从而实现短距离无线抄表,更快捷地完成电能抄表任务,提高工作效率和准确性。

计及电动汽车共享储能特性的园区柔性资源低碳运行控制方法

在“双碳”背景下,园区作为节能降碳的主力军,需进一步降低碳排放量,提高能源利用效率。提出了一种计及电动汽车共享储能特性的园区低碳运行控制模型。首先,引入阶梯式碳交易机制,计算节点动态碳排放因子,并将电动汽车减排量纳入碳配额;然后,在源侧引入地源热泵,通过电-热转换,满足园区热负荷需求;在荷侧,考虑电动汽车共享储能特性,建立电动汽车共享储能模型;最后,考虑碳交易成本、购电成本、响应补贴成本等,以运行成本最小为目标建立园区低碳运行优化模型,并采用优化软件CPLEX进行求解。仿真结果表明:考虑电动汽车共享储能特性并采用改进阶梯式碳交易机制,能够有效降低园区运行成本,减少园区碳排放,验证了所提算法的经济性和低碳性。

基于TRNSYS的太阳能-电能互补采暖系统研究

针对我国北方农村地区冬季采暖污染严重、碳排放量大等问题,文章以沈阳市某地区典型农村单体式住宅为研究对象,综合考虑太阳能、电能,提出2套清洁供暖方案。首先对太阳能集热器的集热倾角和面积的选择进行优化,然后选取沈阳市供暖季温度较低的2天,根据天气情况分别作为晴天与阴天典型日,最后利用TRNSYS软件对供暖方案在典型日天气条件下模拟运行。结果表明在典型日天气条件下本研究提出的2种供暖方案均满足环保、室内温度适宜等采暖需求,且太阳能集热器+变频电磁采暖炉供暖方案更为节能。

基于某特殊铁路标准的电力机车耐撞性设计方法

为了保证电力机车被动安全的普遍适用性,基于某特殊铁路标准,以某型电力机车车体为研究对象,开展了电力机车耐撞性设计方法研究。首先,在分析研究相关机车耐撞性标准的基础上,确定了符合特殊标准的碰撞工况;然后,开展了基于碰撞能量管理的电力机车车钩缓冲装置能量配置研究;最后,在建立电力机车碰撞动力学与有限元模型的基础上,对比分析了典型工况下基于碰撞能量管理设计前后机车的耐撞性指标。结果表明:碰撞后的车体自身平均加速度、车厢纵向永久变形量和门窗对角永久变形量等各项耐碰撞性能指标均能满足相关要求,验证了机车碰撞能量管理设计的合理性与有效性,提升了该型机车的耐撞性能。

考虑电力市场化交易的电碳表计量及实现方法研究

电力间接碳排放是电力用户碳排放的主要来源之一,碳排放流是计算电力间接碳排放的重要方法。目前,基于碳排放流的计量理论尚未考虑电力市场化交易的影响,缺乏相应工程应用的实现方法,参与电力市场化交易的用户难以准确获得其用电量所对应的间接碳排放量。为解决这一难题,该文研究碳排放流理论的分布式电能实现方法,考虑电力市场化交易对交易双方及相关用户碳排放因子的影响,提出含电力市场化交易的电力系统源、网、荷全过程电碳排放量计量方法;并研究存在绿电交易、储能等情况下的电碳排放因子特点及计算方法。基于上述理论,研制了电碳表及其相关系统,并利用电碳表系统对某地电网部分实际拓扑进行分析,验证了所提方法的有效性及电碳表的实用性。

冲天炉和电熔炉熔制岩棉之比较

冲天炉和电熔炉是制备岩棉熔体的两种生产方式与装备。通过阐述冲天炉和电熔炉两种熔制工艺,围绕原料及要求、能源及熔制方式、烟尘排放处理,对比两种工艺差别及效果,电熔炉在节省能源、减少排放、提高生产效率、利用固体废弃物和液态废渣等方面,具有明显的优势。

基于云技术的电能表校验装置远程计量

通过应用数字化技术实现电能表校验装置的远程计量。该方法使用软件控制被测设备与标准表,利用云技术使计量技术机构实验室与客户实验室之间数据互通,保障数据的可靠性与安全性。该方法与传统电能表校验装置计量相比,创新服务方式、提高服务效率,为其他计量领域实现远程计量提供借鉴参考。

含电动汽车的虚拟电厂经济优化调度分析

针对虚拟电厂(VPP)中固定的储能设备会降低储能容量变化的灵活性,提出了对VPP的风电、光伏、燃气轮机和储能系统进行统一协调调度,并将电动汽车作为可控的移动储能装置参与VPP各部分的调度。首先,建立了含电动汽车的VPP经济优化调度模型;其次,引入鲸鱼优化算法优化VPP各时段各部分的出力。实例仿真结果:所建立的调度模型预测的风力、光伏发电出力误差分别为10.28%和6.32%,误差较低,表明加入电动汽车参与VPP的优化调度使VPP具有良好的经济性;同时,风力、光伏发电出力偏差值同电动汽车和储能电池的出力大致相等,表明将电动汽车加入VPP参与调度并与储能电池配合可以提高VPP储能容量变化的灵活性和提高电网的稳定性。

电能计量装置异常状态监测方法研究

电能计量装置计量过程中,受功率谱谐波震颤强度影响,其状态指标数据呈现高度混沌状态,导致监测性能较差。为此,提出基于改进聚类分析的电能计量装置异常状态监测方法。通过构建电能计量装置状态评估体系,选取具有评估价值的技术指标及其对应的参数指标,并将相关指标参数视为待分类对象,以获取电能计量装置运行状态的混沌样本数据。利用蚁群算法优化K-Means聚类方法的聚类指标数据,实现电能计量装置状态监测。试验结果表明:该方法应用后的电能计量装置异常状态检出率较高,并且预测值与实际值的拟合率、准确率均较高。该方法监测性能较好。

基于季节性指数平滑法的电能表需求预测分析

随着智能电能表大规模普及应用,电能表需求数量日益庞大,采用经验人工估计容易造成电能表临时短缺和库存积压等问题。基于计量系统中的电能表历史安装数据,采用简单季节性模型、Winters加法模型和Winters乘法模型,并结合LSTM模型对结果进行对比分析,比较不同模型的优劣,确定电能表需求预测最优方法。实证结果表明:Winters乘法模型预测效果最好,预测值平均误差为2.46%,预测趋势符合实际情况。Winters乘法指数平滑法能够对电能表需求变化趋势进行科学合理预测,可以协助供电公司更加高效开展电能表运营管理,提高计量资产利用效率。

智能物联电能表扩展功能模组设计

在能源转型和数字化革命的大背景之下,仅具备传统计量、收费、通信功能的智能电能表,已经无法支撑能源互联网快速发展带来的迫切需求。文中设计了一款具备硬件扩展功能的智能物联电能表,通过采用多芯、模组化的理念,设计各类模组的标准化接口,为扩展功能模组提供电源、通信接口以及原始采样数据,可满足电力用户多样化的应用需求。以需要开展电能质量分析的应用场景为例,设计了智能物联电能表用电能质量监测模组,并通过试验验证了扩展功能模组的功能及数据监测的准确性。

基于改进决策树算法的电能计量装置故障自动化诊断系统

电网中电能计量装置具有周检工作量大、数量多、巡检成本较高、巡检效率较低以及故障定位用时较长等问题,该文提出以改进决策树算法为依据的电能计量装置故障自动化诊断系统。设计相应的电能计量装置在线监测流程,结合数据挖掘以及决策树算法进行算例模型的搭建。经过实验验证,所提系统能够更高效地进行故障诊断,同时其自动化诊断故障的准确率相比人工判读更高。