需求侧智慧能源系统关键技术分析

需求侧智慧能源系统作为能源互联网的重要组成部分,是未来能源系统的重要组织形式,对实现可再生能源分布式就地消纳,提升终端能源利用效率等具有重要意义。本文探讨了需求侧智慧能源系统的构成特点,列举了与需求侧智慧能源系统能源生产、传输、分配、转换、存储、消费等环节相关的关键设备与技术,分析了需求侧智慧能源系统的产业发展模式。最后,进一步针对需求侧智慧能源系统的发展前景,分实验示范阶段、应用推广阶段以及普遍应用、完全市场化阶段进行了阐述。

造纸污泥薄层干燥实验及动力学模型分析

通过造纸污泥薄层干燥实验,考察了温度对造纸污泥干燥特性的影响,引入薄层干燥模型对污泥干燥动力过程进行模拟。结果表明,泥层越薄和干燥温度越高,污泥干燥的速率就越快,当干燥温度从80℃上升到160℃时,相对应的最大干燥速率从0.008g/(g.min)上升到0.030g/(g.min);Modified page模型描述了薄层造纸污泥在烘箱中的干燥过程,应用Fick扩散模型,薄层造纸污泥在干燥温度为80℃～160℃时,有效扩散系数为2.2×10-10m2/s～3.96×10-10m2/s。通过Arrhenius方程建立温度和有效扩散系数之间的关系,得出水分扩散的活化能为9.435kJ/mol。

新一代信息能源系统:能源互联网

"互联网+"技术正逐渐渗透能源行业,并推动智能电网与能源网深度融合。从多耦合能量流的随机动态特性、广域互联网信息资源的整合能力、能量-信息流的互作用特性3个方面分析智能电网与能源网融合背景下,能源互联网所构建的新一代信息能源系统(CES)的形态特征;并以CES建模、系统分析方法、控制方法 3个核心技术为对象,概述CES在智能电网中的发展概况,进而提出相关核心技术在新一代CES中的发展挑战。

基于模糊聚类和相似度的电力系统可靠性原始参数预估

以可靠性气候影响因素作为线路模糊集元素,通过模糊聚类将可靠性原始参数已知和待求的线路进行适当分类,引入β作为考虑其他影响因素的修正系数,在分析欧氏贴近度、模糊贴近度、灰色关联度各自反映模糊集特征的差异性和局限性的基础上提出相似度指标,在同类中以可靠性参数已知的线路的可靠性影响因素序列为基准向量,以可靠性参数未知的线路的可靠性影响因素序列为待检向量,使用相似度指标进行求取。实例证明该方法的可行性和预估结果的准确性,并讨论了不同的权重系数取值会对结果产生影响。

孤岛型混合可再生能源发电系统的优化设计

为有效提高孤岛型混合可再生能源分布式发电系统的可靠性和经济性等综合效益,提出了一种基于风-光-沼混合可再生能源的孤岛型分布式发电系统的优化设计方案.文中分析了各种可再生能源的特性、分布式发电系统的主要综合效益指标以及系统运行条件,并设计了相应的混合发电系统结构,建立了电源功率模型、3种优化目标模型和系统全局优化模型,提出了系统协调控制策略.仿真结果表明,文中方案是有效的,且在满足动态负载需求上具有较优的系统综合效益.

应用MPC和轨迹灵敏度技术实现最优协调电压控制

基于模型预测控制的基本思想,设计了一种紧急电压控制器,协调各种不同类型和性质的控制手段来维持系统的长期电压稳定性。在预测控制模型的目标函数中,考虑了控制实施代价和负荷节点电压偏差;其等式约束条件为连续—离散时间微分—代数方程组。采用混合动力系统的轨迹灵敏度技术先将该模型线性化得到一个二次规划问题,并采用Matlab中的二次规划函数来求解。在IEEE50机145节点系统上的仿真结果表明,所提方法具有数值稳定性好和计算速度快的优点。

基于线性化模型的含FACTS装置的电力系统相对增益矩阵求解及应用

利用相对增益矩阵(RGA)方法可定量分析FACTS控制器之间的交互影响,但随着电网密度和复杂程度的加剧,利用Phillips-Heffron模型进行RGA分析计算变得非常复杂。建立了新的含SVC和STATCOM的多机电力系统线性化模型,将其与Phillips-Heffron模型进行对比并指出线性化模型的优点。利用此模型推导出系统的传递函数,可以简化求解RGA矩阵的过程。为验证此模型的效果,以静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)作为研究对象,通过建立的线性化模型和RGA分析,找出两台SVC之间、SVC和STATCOM之间的负交互影响与电气距离的关系,并利用时域仿真法验证了此交互影响分析结果的正确性。

基于轨迹灵敏度技术的PSS和SVC协调优化设计

提出了一种协调电力系统稳定器和静止无功补偿器参数优化设计的数学模型,其目标函数是故障后各台发电机的转速和装设静止无功补偿器的节点电压变化量的加权和,不等式约束包括各个控制器参数的变化范围限制.通过计算发电机转速和无功补偿节点电压变化量对各控制器参数的轨迹灵敏度,获得目标函数对各控制器参数的梯度,加快了收敛速度,有利于寻找最优解.目标函数中加入阻尼功角振荡和降低电压波动的因素,兼顾了系统功角稳定性和电压稳定性.在3机9节点和10机39节点系统的仿真表明,该方法能有效抑制低频振荡,提高暂态稳定性和小干扰稳定性,并降低故障后的电压波动.

直线运动下移动火源燃烧实验和数值模拟

为了研究直线运动下移动火源的燃烧特性,对风洞中做直线运动的蜡烛火焰在不同工况下的燃烧进行了实验,并运用Fluent软件进行数值模拟对比分析。研究结果表明:当移动火源与空气的相对速度为0.44m/s时,风作用和车作用2种不同情况下火焰都向同一个方向偏转,但火焰形态差异较大,前者火焰短而宽,后者火焰细而长,且后者燃烧温度更高。绝对静止燃烧和相对静止燃烧时,前者火焰呈左右对称图形,后者火焰向火源运动的反方向偏转,后者燃烧温度更高。因此,移动火源与静止火源燃烧有区别,不能利用相对运动的概念来分析移动火源燃烧。

基于蒙特卡罗仿真和非线性规划技术的输电系统充裕度评估

采用非序贯Monte Carlo仿真法抽取输电系统的故障状态,并采用连接矩阵存储和广度优先搜索技术实现网络拓扑分析,从而高效解决了多重故障识别和孤岛处理问题,并节省了状态抽取的时间。同时建立了最优负荷削减非线性规划模型,用非线性原对偶内点法求解。利用故障状态抽样概率和最优负荷削减量加权的方法对严重故障状态进行筛选和排序,找出系统运行风险和薄弱环节。IEEE-RTS实例的评估结果证明了所提算法的正确性和有效性。

数字仿真工具在《电力系统分析》教学的应用

结合《电力系统分析》的教学经验,对课程的教学改革进行了有益的探索。在课堂中引入数字仿真,通过计算机实现理论推导、计算和分析以及结果的可视化,使抽象艰深的理论能以所见即所得的形式展示。提出应用数字仿真工具辅助教学,结合工程实践和学科前沿进行讲授,并开发学生第二课堂。改革有助于加深学生对理论和工程的认识,提高学生学习兴趣,启发学生的创新性。

计及设备邻近动作影响的电力系统无功优化调度

为避免电网动态无功优化调度中参与调节的设备过多和动作过频繁,考虑设备邻近动作间的影响,提出由设备使用时间及调节频率构成的动态调节代价,建立了一种更加实用的动态无功优化新模型。首先根据设备投资及当前使用年限等数据计算基准调节代价,然后提出以零干涉周期作为设备动作相互影响的时间间隔阈值,进而得到动态调节代价,并将其引入动态无功优化调度的目标函数中,使网损降低和控制设备操作次数减少之间达到协调。仿真算例表明,对于同样的负荷变化,所提方法在取得相近的优化效果的前提下,显著减少了设备的动作次数,使无功优化调度具有更好的合理性和经济性。

含风电场的电力系统紧急电压模型预测控制

基于非线性模型预测控制理论,文中提出包含风电场的紧急电压控制器设计方法.以系统的准稳态近似模型为基础,建立滚动动态优化模型,将其滚动优化问题描述成一个具有连续-离散时间微分-代数方程组的最优控制问题,其优化目标是负荷节点电压偏差和控制成本最小.采用Radau排列法将滚动动态优化模型转化为非线性规划问题,并借助建模软件AMPL调用优化解法器IPOPT求解.改造后的新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性.

电力系统动态电压稳定分析方法及其研究进展

介绍了电压稳定研究的发展过程,分析了静态电压稳定与动态电压稳定的区别和联系,论述了动态电压稳定研究的重要性。着重介绍了动态电压稳定分析的小干扰分析法、动态潮流法、时域仿真法、直接法和分岔理论分析法,分析了各种方法的优缺点以及研究动向,最后展望了动态电压稳定分析研究的前景。

应用Radau排列和移动区间技术实现模型预测紧急电压控制

将非线性模型预测控制方法应用于紧急电压控制器的设计,以准稳态近似为基础,建立包含连续-离散时间微分-代数方程组的滚动动态优化模型。为提高求解该动态优化模型的计算效率和控制精度,将移动区间技术和直接动态优化方法结合起来求解该滚动优化问题。首先,将研究时间段划分为有限个区间,借助排列法将所有状态变量、代数变量和控制变量在各个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。然后,引入移动区间技术动态调整每个区间的长度,实现控制变量断点的精确定位,并同时提高整个算法的精度。采用AMPL优化建模软件提供的内点算法求解。在新英格兰10机39节点系统上的计算结果验证了所提方法的有效性。

风速条件下回转窑内物料传输的实验研究

回转窑内的物料平均停留时间(MRT)直接决定物料化学反应程度.文中采用回转窑实验台,在不同的固体废弃物料和窑内风速、回转窑转速、回转窑倾角及物性参数下进行实验,获得了物料MRT的变化规律:随着回转窑转速的提高、倾角的增大和窑内风速的增加,MRT减小;物料的物性参数中,休止角对MRT影响较大,休止角大的MRT小,而密度的影响相对较小;随风速增加,刚开始时MRT下降较快,而后风速的影响减弱,最后趋于稳定.文中还建立了风速条件下的物料传输模型,并在一定风速条件下对模型进行了验证,发现与实验数据相比其平均相对误差为7.69%.

风光互补发电中蓄电池智能脉冲充电技术研究

本文介绍一种应用在风光互补发电系统中的智能型正负脉冲充电技术。提出了一种蓄电池充放电电路拓扑结构和控制策略,实现对蓄电池正负脉冲充电,这对提高蓄电池的充电效率和提高蓄电池的使用寿命具有十分重要的意义。

基于模块化多电平换流器的超级电容储能系统高效仿真方法

基于模块化多电平换流器的超级电容储能系统(MMC-SCES)半导体开关器件数量众多,仿真规模庞大,给电磁暂态仿真效率带来了巨大的挑战。针对此问题,基于桥臂戴维南等效电路提出了一种高效的MMC-SCES电磁暂态仿真方法。该仿真运用嵌套快速求解方法对MMC-SCES进行建模,不仅可以大幅降低仿真耗时和保持仿真精度,还可以保留换流器的所有动态变量。搭建了双端MMC-SCES仿真系统,对所提出的高效仿真方法进行了验证。结果表明:相比于基于平均值模型的仿真方法,所提出的高效仿真方法具有更高的精度,能够拟合子模块内部动态变量;相比基于详细开关模型的仿真方法,所提出的高效仿真方法的仿真速度最高可提升约518倍,而仿真的绝对误差标幺化积分则控制在1%以内。

大型海上风电机组叶片故障图像识别方法

针对海上风电机组叶片故障诊断建模时缺乏大量实际故障图像训练样本的问题,文章提出了一种基于小数据集的海上风电机组叶片故障图像识别方法。该方法针对风机叶片图像的叶片及其故障的颜色与形状特征,改进K均值聚类算法以实现叶片分割,设计自适应算法调整Canny算子参数以实现叶片表面早期故障区域的分割,使用K均值聚类算法提取故障的颜色和形状特征并设计相应的分类器以实现故障分类。仿真算例表明,该方法对于叶片表面早期故障的识别是有效的,可以在少量故障样本的基础上为海上风电机组叶片故障识别提供准确的诊断模型,提高了海上风电场的运维效率。

电力市场下主动配电网运营分析与展望

主动配电网能够使低碳可再生能源最大化利用,还能主动调节改善电能质量,因而是现代实现低碳环保的有效途径。主动配电网的主动性和安全性,是动态电价机制下分布式电源能够有效最大化供应给用户的关键因素。本文在总结主动配电网各方面运营研究和具体工作情况的基础上,分析了主动配电网在电力市场环境下的运营方式调整,提出了主动配电网发展方向的展望。