结合元学习和安全区域探索的进化强化学习方法

最近提出的进化强化学习(evolutionary reinforcement learning,ERL)框架表明了利用进化算法提高强化学习的探索能力对性能提升的好处。然而,现有的基于ERL的方法并没有完全解决进化算法中突变的可伸缩性问题且由于进化算法本身的限制使得ERL解决问题的速度较为缓慢。为了使算法每一步的探索都被限制在安全区域中且能在较短的时间内收敛,运用元学习的思想,预训练一个初始的种群,这个种群只需要经过几次进化就能得到任务中不错的效果。将预训练过后的种群用于处理任务,在此过程中,利用敏感度调整种群突变的范围,限制种群在安全区域内进行突变,确保种群的突变不会带来无法预料的后果。该方法在来自OpenAI gym中的五种机器人运动中进行了评估。最终在所有测试的环境中,该方法在以ERL、CEM-RL以及两种最先进的RL算法、PPO和TD3为基线的比较中,取得了具有竞争性的效果。

考虑净负荷不确定性的配电网协同调度

如何实现可再生能源的最大化消纳同时保证配电网的安全经济运行成为亟须解决的问题。首先,将节点上的可再生能源出力和负荷聚合为净负荷并以区间描述其不确定性,同时将系统中调节能力在节点上的映射以端点可优化的区间描述,以调节能力区间和净负荷扰动区间的公共部分反映该节点净负荷扰动的可接纳域。然后,基于优先目标规划,构建了以最大化净负荷扰动可接纳域、最小化配电网运行总成本、最小化电压偏差为目标的考虑净负荷不确定性的3层优化模型,进而得到协同考虑新能源最大化消纳、运行成本合理、节点电压波动最小化的优化方案,保证了配电网运行的安全性、可靠性与经济性。最后,基于改进的IEEE 33节点配网算例,验证了该模型和方法的有效性。

考虑工作点时变特性的并网变流器全工作区间稳定性分析

现有工程运行数据显示,并网变流器(grid-connected converter,GCC)的动态特性与工作点密切相关。受新能源出力波动、负载投切等外部因素的影响,变流器工作点呈现随机时变特性。因此,分析整个工作区间中所有工作点的系统稳定性具有重要意义。传统阻抗/导纳分析方法可以有效分析GCC运行于特定工作点时的稳定性,但考虑系统所有可能工作点时则需重复分析,工作量大且难度较高。为解决这一难题,提出一种考虑工作点变量的多元建模方法。将工作点变量引入导纳模型,通过控制环路重构,建立GCC的多变量单输入单输出(single input single output,SISO)模型。所提模型直接包含工作点变量,因此可以有效分析变流器全工作区间动态特性。此外,综合考虑变流器最大传输限制和动态特性,提出一种基于安全运行域的稳定性分析方法,以实现多维工作区间中系统稳定性的直观表征。仿真和实验验证了所提多变量SISO模型和基于安全运行域的分析方法的正确性。所提模型和方法在分析电力电子装置运行极限、指导变流器设计和辅助功率器件发挥极限性能等工程场景中具有广泛应用潜力。

网压故障下光储系统安全域及控制策略研究

电网侧电压发生不对称跌落时,为保证光储系统的并网安全,基于逆变器运行约束构建安全运行域,并提出输出控制策略。阐述正、负序分离的控制原理,在满足并网标准规定的无功电流基础上,以相电流幅值、相电压幅值和有功波动幅值为约束,构建各工况下的安全运行域;提出正、负序有功电流固定比例控制和最大化输出有功控制策略,满足并网要求且提升系统的稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,构建光储系统仿真模型,验证所提策略的有效性。

电网不对称故障下光伏并网逆变器的无功支撑控制策略

针对电网不对称故障下光伏系统存在的输出电流峰值越限、交流侧功率波动、直流侧电压不稳定等问题,该文提出一种电网不对称故障下光伏并网逆变器无功支撑控制策略。以无功支撑要求为目标,以有功功率波动幅值和输出电流峰值为约束条件确定逆变器的有功功率安全运行区域,提供足够无功支撑并扩展有功功率输出能力,或在约束条件内根据无功电流权重提供部分无功支撑,保证光伏系统在发生电网不对称故障时安全运行,最后仿真验证了控制策略的有效性。

三相并网变流器在电网不对称故障时的有功功率安全运行区域

当电网发生不对称故障时,向电网注入有功功率可以减小有功缺额,避免大面积甩负荷。为了在保证变流器自身安全的前提下最大限度地注入有功功率,综合考虑电压源型变流器在不对称故障时可能面临的直流母线过压、过流、有功功率二倍频波动等问题,分析变流器的安全运行区域。根据安全运行区域,得到在不同故障类型、不同跌落程度下最大有功功率输出能力的解析表达式。另外,将有功功率波动不再简单地限制为0,而是限制在安全允许范围内,较大程度地提升了最大有功功率输出能力,如在单相接地故障下相对增大的百分比最高可达45%。仿真和实验结果证明了有功功率安全运行区域以及最大有功功率输出能力提升的结论。将安全运行区域分析结论应用于电网故障时的最大相电流最小化的优化控制。

MMC子模块故障下能量再平衡控制与安全运行域分析

模块化多电平换流器(MMC)在柔性直流输电领域得到了广泛的应用。在高压大功率场合,MMC的子模块数量庞大,子模块故障是一种常见的故障类型。为了提高可靠性,通常MMC每个桥臂上均设置一定数量的冗余子模块。然而,当MMC发生不对称子模块故障时,直流电流中会出现基频波动,影响MMC的运行性能。针对上、下桥臂同时存在故障子模块的工况,分析了MMC桥臂间能量平衡的条件。据此,提出了一种能量再平衡控制策略,以抑制直流电流中的基频波动。与传统控制策略相比,在额定冗余运行域内,所提控制策略无需提高子模块电容电压。分析了采用所提控制策略时MMC的最大安全运行域,结果表明所提控制策略能扩展MMC的安全运行域,进一步提高其可靠性。±350 k V/1 000 MW的MMC硬件在环实验结果验证了所提能量再平衡控制策略的有效性以及安全运行域分析的正确性。

区域电力市场竞价交易结构与模式的探讨

结合我国经济发展的实际情况和电网的运营特点 ,对发电侧电力市场竞价交易结构与模式、国内外研究现状进行了分析。特别是对区域电力调度交易中心与省电力调度交易中心的职能与职责划分、市场安全稳定运营等提出了建设性意见。同时提出了容量合同与效率优先相结合的竞价交易模式 。

多端口电力电子变压器的安全稳定运行区域分析与控制

多端口电力电子变压器(PET)是交直流混合配电网组网的关键设备。然而,当多端口负荷功率差异较大时,将引起PET相间或相内功率严重不平衡从而超出PET的功率传输能力,导致系统不稳定。因此,提出一种级联式跨相并联型多端口PET的安全稳定运行区域分析方法及其稳定控制策略。首先,建立基于调制比的系统稳定运行约束条件;然后,推导系统安全稳定运行区域及边界的解析表达式,给出其安全稳定运行裕度的定义和计算方法;最后,提出提升PET安全稳定运行裕度的功率转移策略,利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。

新能源经柔直孤岛送出场景下换流站安全稳定运行区域研究

新能源经柔直孤岛送出系统相较于送端交流联网的柔直系统而言,抵御故障及扰动的能力较弱。为保证新能源经柔直孤岛送出场景下换流站的安全稳定运行,研究了换流站稳定运行的约束条件以及新能源经柔直孤岛送出系统的附加运行约束条件对换流站安全稳定运行区域的影响,比较了2类约束条件下的换流站运行的功率极限,最终给出了换流站安全稳定运行区域的计算方法。提出了在保证系统安全有效地输送功率的前提下,以降低经济成本为目标,通过优化配置交流耗能电阻容量来增大换流站安全稳定运行区域的方法。在PSCAD仿真软件中搭建新能源经柔直孤岛送出系统仿真模型,验证了所提方法的正确性。

考虑配电网运行安全的出行电动汽车充电引导策略

电动汽车在节能减排、推动“双碳”进程等方面有着传统汽车无法比拟的优势。然而,大规模出行电动汽车无序充电可能会加重配电网负荷波动甚至引起节点电压过低等安全问题。为此,提出了考虑配电网运行安全的出行电动汽车充电引导策略。首先,基于配电网原始负荷及节点电压情况,建立了分区域分时电价定价模型,建立电价与负荷情况之间的相关性;其次,以所制定的电价为基础,在各个充电站分别制定电动汽车充电行为预备调度方案,调度的原则是电动汽车的充电费用最低,从而引导电动汽车在负荷低谷进行充电,参与配电网的负荷优化;再次,建立以充电费用、出行总时间以及行程距离三者权值之和最小为目标的电动汽车充电站选择函数,为电动汽车推荐充电站并规划最优行驶路径,同时提升用户经济性和配电网运行的安全性;最后,以修改的IEEE33节点配电网为例,验证了该策略可以有效提升电动汽车用户出行满意度并兼顾配电网的运行安全。

小针刀治疗梨状肌综合征相对安全区的解剖学研究

通过局部解剖112侧臀部标本(包括尸体局部标本),研究探讨臀部手术操作的相对安全区(relatively safe region,RSR),为小针刀皮下松解术治疗梨状肌综合征提供解剖学依据,并在临床验证相对安全区小针刀皮下松解术治疗梨状肌综合症的可行性.研究发现臀上神经最下支(most inferior branch,MIB)的体表投影与大转子外侧最凸点之间形成了一个扇形区域,该区域在一定空间范围内无明显重要神经血管分布,为手术操作的相对安全区,在此区域内进行小针刀皮下松解术不会损伤重要神经、血管.临床应用20例,经12~18个月随访,术后患者症状明显改善,均无神经血管损伤等严重并发症.

新型电力系统建设环境下的“西电东送”发展研究

随着新型电力系统建设进程不断深入,“西电东送”作为实现新能源大范围资源优化配置的有效途径,其经营发展迎来了严峻挑战和重要机遇。为此,首先综合我国新型电力系统建设的相关政策和专家观点,对新型电力系统的内涵特征进行系统分析,提出新型电力系统应以新能源为供应主体,以保障电力安全稳定供应为前提,以满足日益增长的电力需求为目标,以智能电网为枢纽平台,以源网荷储互动与多能互补为支撑,并具体提出发电侧、电网侧和负荷侧的内涵特征。进而从主网架形态和规模、电网规划和投资以及跨省区输电价格机制等多个方面,分析新型电力系统的新特点给“西电东送”带来的机遇与挑战。研究得出,应逐步建立和发展适应电力系统发展的主网架形态和电网投资优化策略,结合底层技术保障“西电东送”安全稳定运行,并将原有的、仅由终端用户支付的单一制电量输电价调整为双侧付费的两部制输电价,以期助力新型电力系统建设,促进我国“双碳”目标的加速实现。

超(超)临界锅炉大比热区的确定及安全运行措施

超(超)临界机组中,水在拟临界温度处会出现比热容极大、水动力不稳定等问题,给机组的安全运行带来了一定的影响。基于水和水蒸气热力性质的科学标准IAPWS 95公式,计算了22.064～31 MPa压力下的拟临界温度,给出了大比热区定压比热容的变化趋势。并关联了拟临界温度与压力的关系式,计算精度高,平均相对偏差只有0.001 928%。在此基础上分析了大比热区传热恶化的影响因素,并提出了超(超)临界机组大比热区的安全运行措施。

轻商型热气融霜压缩机设计探讨

热气融霜技术有利于节能,越来越多轻商型产品都开始利用热气融霜技术来提高能效。本文针对使用热气融霜压缩机易出现液击、过载甚至卡死等故障,提出了采用阀组泄压、优化弹性销、限位板、电机和冷冻油等系列解决方案,并提出了可靠性运行SOA区域,根据SOA运行区域拐点进行针对性的可靠性试验,可以很大程度地提高压缩机的可靠性,使压缩机适用于热气融霜系统。

黄土丘陵区小流域淤地坝系安全评价体系研究

黄土丘陵区水土流失严重,淤地坝系是治理水土流失最重要的水土保持工程措施。研究分析了影响小流域坝系安全的主要因素,建立了小流域淤地坝系安全评价体系,并以黄土丘陵区典型小流域王茂沟为例,对各项评价指标打分赋值。通过Topsis法对王茂沟安全体系进行评价,结果表明,王茂沟小流域大部分淤地坝处于接近安全状态,研究成果以期为黄土高原淤地坝系安全运行提供参考。