Optimal Energy-Efficient Transmission for Hybrid Spectrum Sharing in Cooperative Cognitive Radio Networks

In order to improve the energy efficiency(EE)in cognitive radio(CR),this paper investigates the joint design of cooperative spectrum sensing time and the power control optimization problem for the secondary user systems to achieve the maximum energy efficiency in a cognitive network based on hybrid spectrum sharing,meanwhile considering the maximum transmit power,user quality of service(QoS)requirements,interference limitations,and primary user protection.The optimization of energy efficient sensing time and power allocation is formulated as a non-convex optimization problem.The Dinkelbach’s method is adopted to solve this problem and to transform the non-convex optimization problem in fractional form into an equivalent optimization problem in the form of subtraction.Then,an iterative power allocation algorithm is proposed to solve the optimization problem.The simulation results show the effectiveness of the proposed algorithms for energy-efficient resource allocation in the cognitive network.

A Study of Discrete-Time Optimum Current Controller for the Virtual Synchronous Generator under Constraints

In recent years, power generation using renewable energy sources has been increasing as a solution to the global warning problem. Wind power generation can generate electricity day and night, and it is relatively more efficient among the renewable energy sources. The penetration level of variable-speed wind turbines continues to increase. The interconnected wind turbines, however, have no inertia and no synchronous power. Such devices can have a serious impact on the transient stability of the power grid system. One solution to stabilize such grid with renewable energy sources is to provide emulated inertia and synchronizing power. We have proposed an optimal design method of current control for virtual synchronous generators. This paper proposes an optimal control method that can follow the virtual generator model under constrains. As a result, it is shown that the proposed system can suppress the peak of the output of semiconductor device under instantaneous output voltage drop.

Best tracking performance for integrator and dead time plant

The optimal tracking performance for integrator and dead time plant in the case where plant uncertainty and control energy constraints are to be considered jointly is inrestigated. Firstly, an average cost function of the tracking error and the plant input energy over a class of stochastic model errors are defined. Then, we obtain an internal model controller design method that minimizes the average performance and further studies optimal tracking performance for integrator and dead time plant in the simultaneous presence of plant uncertainty and control energy constraint. The results can be used to evaluate optimal tracking performance and control energy in practical designs.

Design of Poiseuille Flow Controllers Using the Method of Inequalities

This paper investigates the use of the method of inequalities （MoI） to design output-feedback compensators for the problem of the control of instabilities in a laminar plane Poiseuille flow. In common with many flows, the dynamics of streamwise vortices in plane Poiseuille flow are very non-normal. Consequently, small perturbations grow rapidly with a large transient that may trigger nonlinearities and lead to turbulence even though such perturbations would, in a linear flow model, eventually decay. Such a system can be described as a conditionally linear system. The sensitivity is measured using the maximum transient energy growth, which is widely used in the fluid dynamics community. The paper considers two approaches. In the first approach, the MoI is used to design low-order proportional and proportional-integral （PI） controllers. In the second one, the MoI is combined with McFarlane and Glover＇s H∞ loop-shaping design procedure in a mixed-optimization approach.

区域新能源并网暂态功角稳定分析与紧急控制策略优化

随着新型电力系统发展和新能源机组不断投产,南方区域将形成多区域新能源与邻近常规电源联合集中接入系统的场景。新能源集中接入常与常规电源共用输电通道,将影响区域系统暂态稳定特性及输送通道的传输能力,使南方区域系统的安全稳定运行和风险防控面临了前所未有的挑战。为深入研究区域新能源送出的稳定特性建立了区域新能源交流集中送出的等值系统模型,分析了新能源并入对区域系统对暂态稳定特性影响的主要机理。基于等面积法则对区域送出系统暂态过程的加、减速面积进行了定量分析,提出了紧急控制切机策略的协调优化方法,实现区域送出传统机组与新能源机组紧急控制切机量及控制代价的最小化的切机策略配置。最终,基于广东区域海风火电打捆送出系统为例,对分析结果的正确性进行了验证。

MPS型磨煤机制粉系统动态模型与瞬态运行优化控制研究

为提升MPS型磨煤机制粉系统变出力过程关键参数的控制精度,该文建立并验证制粉系统动态模型,开展控制策略优化研究。在原逻辑基础上,提出考虑煤质水分信息的前馈磨煤机入口一次风温控制回路,以优化控制策略。开展煤质水分增加、给煤速率增加、磨煤机变出力等瞬态过程模拟研究,获得制粉系统关键参数瞬态特征和能耗特性,验证所提出策略的优越性。结果表明:采用优化的控制逻辑后,系统在应对煤质水分突变、煤量突变等扰动时的响应速率增加、磨煤机出口风粉温度波动范围减小50%以上、瞬态能耗下降2.4%。磨煤机在变出力过程中,稳态能耗可降低100 kW以上,制粉过程能耗降低6.82%,瞬态过程中磨煤机出口风温的波动幅度下降50%、响应时间缩短10%以上、可实现瞬态节能5.43%,保障制粉系统的运行安全并降低能耗。在燃煤发电机组中应用提出的制粉系统优化控制逻辑,可降低燃煤发电机组变负荷瞬态过程中负荷率、主汽压力等关键参数的运行偏差,提高机组的运行灵活性。

基于时序卷积残差网络和鹈鹕优化算法的新能源电网安全稳定控制方法

随着“双碳”目标的推进,随机波动的新能源接入电网的规模和容量日益提升,严重影响电网的安全稳定运行。针对大干扰故障电压稳定控制问题,文章提出了一种基于时序卷积残差网络和鹈鹕优化算法的新能源电网电压安全稳定控制策略。首先,利用时序卷积信息损失少、感受野宽以及残差网络深层特征提取能力强的优势,构建基于时序卷积残差网络的电压稳定预测模型,映射出敏感节点电压时序特征和电压稳定之间的关系;其次,构建电压稳定控制模型,利用鹈鹕优化算法收敛速度快、搜索能力强的优势求解控制模型,得出最佳切机和切负荷动作措施;最后,进行了仿真验证。验证结果表明,所提方法提高了新能源电网电压安全稳定预测的准确性,通过最佳的电压稳定控制策略提高了电网故障后的安全稳定运行水平。

面向火电运行灵活性的钢球磨煤机制粉系统控制优化研究

针对双进双出钢球磨煤机制粉系统变出力过程风粉温度波动幅度大、瞬时磨煤出力偏差大等问题,提出考虑热一次风风温前馈和变出力过程料位差压设定值优化的控制策略。以BBD4360型钢球磨煤机为对象开展机理建模和瞬态扰动试验研究,建立并验证钢球磨煤机内料位差压、出口风粉温度等关键参数计算模型。基于磨煤机动态模型研究获得原有及优化后的控制策略对磨煤机出口风粉温度、磨煤出力和制粉单耗的影响规律。研究结果表明:在制粉系统变出力过程中,优化后的控制策略可降低磨煤机出口风粉温度偏差2℃以上,制粉系统磨煤出力累积偏差降低50%以上,制粉单耗降低5%以上,综合提升了制粉系统的关键参数控制效果。钢球磨煤机制粉系统优化控制策略有利于缓解机组调峰过程中由于燃料量供给偏差引起的气温、气压偏差大等问题,保障了燃煤发电机组的运行灵活性和高效性。

混合能源直流微电网能源优化管控策略研究

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟策略。为此,提出了一种混合能源直流微型电网能源优化管控策略。首先,搭建了混合SOFC直流微电网模型。其次,采用最优操作点(optimal operating points,OOPs)实现最大效率,然后采用平均电流控制模式保证稳定的电力供应。最后,设计了基于SOFC电流的时滞控制算法来避免燃料亏空。实验结果表明,所提出的能源优化管控策略具有时间响应迅速、输出效率高和热特性良好等优势。

电化学储能参与电网暂态功角稳定控制研究

针对电网传统紧急控制资源的日益匮乏,利用电化学储能功率控制的快速性与双向控制能力,研究将其应用于电网暂态功角稳定控制。首先推导了计及电化学储能的双机等值模型,基于扩展等面积定则分析了储能改善电网暂态稳定裕度的原理。其次,提出了一种考虑设备保护与系统保护动作时序差异的储能电站有效工作时长计算方法,改善了紧急控制储能的工作效率。提出了计及储能的基于性能代价比多类措施协调控制策略制定方法,兼顾紧急控制的安全性与经济性,为电网暂态紧急控制提供在线辅助决策支撑。进一步提出了储能电站全景监控系统架构,为实现储能电站与电网紧急控制系统的交互提供了技术实践思路。最后西北电网实际算例验证了所提方法的有效性与合理性。研究结论可为规模化储能与高比例新能源电网第二道防线的扩展与建设提供理论参考。

基于模型预测控制的高比例可再生能源电力系统多时间尺度动态可靠优化调度

提出基于模型预测控制的高比例可再生能源电力系统多时间尺度动态可靠优化调度方法,通过日前优化调度、日内滚动优化、运行风险计算及反馈校正几个环节,对可再生能源发电和系统内可调资源进行最优调度。日内实时调度阶段,基于日前调度计划和实时运行状况,采用回归预测算法,自适应选择重要变量预测系统未来运行状态,通过吉布斯抽样得到关键变量的概率密度,快速量化系统下一时刻的运行风险,并将风险反馈至日内滚动优化阶段,重复进行可靠优化调度。仿真算例结果验证所提方法的适应性和可行性。

SCADA系统在能源供应系统中的应用研究

随着我国节能环保事业的发展和公用事业的进步,以及计算机技术、通信技术、互联网技术的成熟,数据采集与监视控制(SCADA)系统的应用获得了飞跃式发展。在能源供应领域,SCADA系统的应用从代替人工上门抄表、人工统计计算、人工现场巡查,发展到复杂的统计分析以及对能源供应系统进行全面的监控,在实施“双碳行动”中发挥着重要作用。首先,阐述了能源供应SCADA系统的基本功能。然后,列举了通过SCADA系统实现能源管网管理的增强功能和应用效果。最后,归纳总结了SCADA系统的发展趋势。SCADA系统在能源供应系统中的应用,对“双碳”目标的实现具有积极促进作用。

井下四驱电动运料车最优滑转率控制研究

针对井下矿用四驱电动运料车续航里程不足的情况,对影响因子滑转率进行研究,通过对驱动电机的电压、电流、编码器等参数进行计算,实时识别出四驱电动运料车的最优滑转率,然后根据实际道路情况,通过模糊控制器将车辆的滑转率控制在最优滑转率附近,最后通过软件进行了仿真。结果表明,该模糊控制器能够将实际滑转率控制在最优滑转率附近,降低不必要的轮胎摩擦损耗,实现节能目的,为解决井下四驱电动运料车续航里程不足问题提供了新的解决方案。

计及故障持续时间的电力系统暂态稳定分布式控制

针对电力系统故障持续时间会影响暂态稳定控制的问题,本文提出了一种使系统在固定时间内恢复暂态稳定运行的策略.该策略通过电力系统通信拓扑建模方法为每个发电机建立“邻居发电机”,利用发电机本地信息和其邻居发电机的信息设计分布式控制器,通过控制储能装置作用于受扰动后的系统,使其在固定时间内恢复稳定运行.其次,此控制策略还解决了一些实际挑战,如控制器的输入延时、外部的干扰、储能装置的容量限制等.通过构建李雅普诺夫函数并利用图论知识对该策略展开了稳定性分析,推导出了稳定系统的时间界限.最后,将控制器投入新英格兰39节点测试系统中,并与其它控制器进行比较,仿真结果验证了在低容量储能装置限制下和抗干扰性上控制器性能的优势.

水电站经济运行指标实时数字化研究

在传统的水电优化调度工作中,因水电站特性和管理单位的不同,存在对电站的水电经济运行管理评价方法和标准不统一的情况。该文通过介绍水电站经济运行实时数字化研究,按水电优化调度提高发电效益的两种主要途径,分别建立数学计算模型,对单电厂、梯级多厂和电网整体综合的经济运行指标进行数字化处理,分别以小时、日、月、年为阶段自动计算,实时展示优化调度结果,为综合评价水电优化调度成果提供更科学、合理、客观的数据量化指标依据,指导电网和水电厂优化调度工作。

基于电压无功控制模型的光伏电网储能分析

在含高比例光伏并网配电网中,设计了一种基于电压无功控制模型的光伏电网储能模型。模型外层选择电池储能系统(battery energy storage systems, BESS)位置和容量,内层为BESS有功和无功功率分配。在IEEE 28节点系统上进行验证。结果表明:BESS的功率分配完成优化后,无功功率损耗与有功功率损耗的均降低幅度20%左右。系统电压波动在电压无功控制及BESS设备协同调度影响下不断减弱,进一步促进电能质量的提升,大大降低了系统能量需求。

电—气互联综合能源系统多时间尺度动态优化调度

对于时空相关的天然气管存,应用多时间尺度/模型预测控制尤为重要。计及天然气管网的慢动态特性,考虑暂态天然气系统变量存在时段耦合的特性,提出了基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略,使机组有功出力和气源产气控制过程更为平滑。其中,以日前优化调度得到的有功出力值和产气量为参考值,基于模型预测控制,进行日内多时段滚动优化。最后,对修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统进行算例分析,验证了所提优化调度方法的可行性以及有效性,并分析了气网管存对电—气互联综合能源系统运行的影响。

电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述

综合能源系统为提高能源利用效率、多能互补及构建低碳可持续能源系统奠定了基础,然而值得注意的是,深度耦合的多能源系统亦面临着不可忽视的运行风险,尤其当耦合系统之间缺乏有效的协同安全控制策略。鉴于此,综述了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究,介绍了电-气互联综合能源系统稳态与暂态潮流模型,包括非线性、线性及凸松弛模型;介绍了电-气互联综合能源系统安全分析研究,包括状态估计、安全评估、可靠性分析及韧性分析;介绍了电-气互联综合能源系统优化控制研究,提出了多时段滚动预防与校正控制模型;展望了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制未来可深入研究的方向。

基于智能电网调度控制系统基础平台的新能源优化调度

针对中国新能源大规模集中式开发的现状,分析了开展新能源调度的必要性以及新能源调度的特点。鉴于目前传统调度技术支持系统功能已无法应对大规模新能源并网给电网调度运行带来的挑战,介绍了一种基于多时间尺度的新能源协调优化调度方法,包括年/月度新能源电量计划制定、日前及日内滚动优化调度,并基于正在推广应用的智能电网调度控制系统基础平台设计开发了新能源调度技术支持系统。通过该系统可实现对新能源进行多个时间尺度的协调优化调度,逐步减少新能源预测误差带来的影响,保证了新能源的最大安全消纳。研究成果已在全国16个网/省级电网实现了应用。

基于灵敏度分析和时域仿真的暂态稳定预防控制优化方法

根据临界切除时间灵敏度将暂态稳定约束条件线性化,简化了考虑暂态稳定约束的最优潮流(TSCOPF)问题的求解过程,为暂态稳定预防控制优化问题提供了一种新的解决方案。针对大系统临界切除时间灵敏度计算费时的实际问题,采用线路有功功率灵敏度筛选待调发电机的方法和并行计算技术以提高计算效率。WSCC 9节点系统标准算例和SGCC 9 177节点电网算例的仿真结果表明,所提方法具备良好的优化效果和工程实用性。