考虑灵活性资源和多能共享的低碳区域综合能源系统联盟-配电网博弈优化调度

随着全国碳交易市场政策落地,为充分挖掘区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)低碳减排能力,提高多区域综合能源系统接入主动配电网(active distribution network,ADN)的经济交互效益,提出了考虑灵活性资源与低碳交互结构的区域综合能源系统联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略。建立了以主动配电网为主体,区域综合能源系统联盟为从体的主从博弈模型。主体以最大化交互效益目标制定分时电价策略,从体成员间通过联络线实现多能共享,考虑碳交易制度以供能与碳交易成本之和最小为目标,响应主体电价策略,建立了下层多区域综合能源系统联盟合作博弈优化模型。引入包含需求响应、储能和电动汽车在内的灵活性资源,配合碳捕集-电转气耦合机组优化联盟内部各系统的低碳供能策略,满足联盟负荷需求。基于纳什议价理论完成联盟成员合作收益的分配。通过算例验证所提策略能够有效减少各区域综合能源系统碳排放,并保障主从交互经济效益。

考虑碳捕集系统的综合能源系统“源–荷”低碳经济调度

为应对环境问题,提高能效,以电–气综合能源系统为研究对象,提出了一种以储碳设备为枢纽连接碳捕集电厂和电转气设备的运行模式,建立了一种基于分时能源价格的综合需求响应机制,并构建了考虑碳捕集系统和综合需求响应的电–气综合能源系统低碳经济调度模型。首先分析了碳捕集和电转气联合运行模式对于新能源消纳、降低系统碳排放以及提升各单元运行性能的作用;其次,在分时能源价格机制下,构建了考虑同种能源时移作用的纵向需求响应,以及不同能源替代作用的横向需求响应数学模型;基于综合需求响应和低碳运行机制,构建低碳经济调度模型,实现电–气综合能源系统的低碳经济运行。经修改的IEEE 39节点电力网络和比利时20节点天然气网络耦合系统验证表明,所提出的电气综合能源系统运行模式可有效促进风电消纳、降低碳排放。

煤矿开发建设中的能源系统工程研究方法

本文综述了能源系统工程研究方法在煤矿开发建设中的应用,并对我省陕西北部产煤区如何利用能源系统工程研究方法,制订长远的合理开发利用规划提出了初步设想。一、前言能源系统工程是运用系统工程的原理和方法研究能源问题的科学。能源系统工程运用系统思想分析能源问题,综合多学科知识分析复杂现象中各种因素的内在联系,然后建立它们之间的定量关系,并由此建立综合性的运筹学模型,借助电子计算机寻找解决复杂问题的最优方案。

单相级联型多电平变换器直流纹波电压分析及抑制策略

级联H桥型多电平变换器采用移相变压器+整流供电时具有功率因数高、输出电压谐波含量低等优点,在大功率工业领域范围内得到了广泛应用。传统的调制算法都以假设直流母线电压恒定为前提,然而在直流侧会出现低频纹波并被调制和传输到负载,导致输出电压波形畸变。目的为了探讨级联H桥单元供电侧存在大量直流纹波电压导致输出负载电压波形畸变的问题,方法本文首先采用双重傅里叶理论分析直流纹波电压,在此基础上引入一种直流纹波前馈补偿策略,通过测量每个级联H桥的直流侧实际输入电压除以电压基准值并与传统载波信号相乘,进而与调制电压进行载波移相调制;同时采用矢量控制,通过FFT变换虚拟出无功电压,以获得更快的收敛速度、更高的稳定性和更小的振荡。结果仿真和实验结果表明,所提调制算法和控制策略可有效抑制负载电压中的低次谐波,减小输出电压波形畸变,实现逆变电源的快速动态响应和无稳态误差控制。结论实验结果验证了本文所采用的调制策略和控制策略的可行性与合理性。

基于回流功率优化的直流微网DC-DC变流器超螺旋滑模控制

针对直流微网系统中双有源桥直流变换器在系统发生扰动时动态特性差及在单移相调制下变换器效率不高等问题,该文在扩展移相调制下提出一种结合回流功率优化的超螺旋滑模控制策略。首先,分析双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)变换器在扩展移相调制下两种模式的传输功率、回流功率数学模型及软开关特性,并以传输功率数学模型为基础建立DAB变换器的降阶模型。其次,以回流功率作为目标函数,以传输功率和软开关特性作为约束条件,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件法寻找最优移相比组合;利用DAB变换器降阶模型设计超螺旋滑模控制中的等效部分,采用超螺旋算法作为切换部分,这两部分与内移相比D1共同作用生成外移相比D2,用于调节变换器的输出电压。最后进行了仿真及实验验证,实验结果表明:在负载投切、输入电压突变、参考电压改变时变换器具有良好的动态性能,同时能有效地减小回流功率。

固态变压器中隔离双向DC/DC变换器扩展移相下虚拟电流控制策略

该文以固态变压器后级隔离双向DC/DC变换器为重点研究对象,提出一种扩展移相下虚拟电流控制策略。通过分析后级变换器在扩展移相传输功率下相移量关系以获得最小电流应力最优解来提高变换器的传输效率,减少器件损耗。同时通过虚拟电流控制思想在线估算传输功率来提高系统动态响应性能,减少电流传感器使用。最后,对该文所提出的扩展移相下虚拟电流控制与扩展移相控制进行实验对比分析,验证了扩展移相下虚拟电流控制策略具有降低电流应力,显著提高变换器的动态响应的优点。

多故障工况微网并离网切换教学实验设计

微网MG(Microgrid)在发生故障时参数呈现多变特性,为让学生能够直观地了解不同故障工况下MG特征参数演变规律,设计了MG多故障工况下的模拟实验。首先,选择MG控制策略,分析MG故障下的并离网条件;其次,设计MG多工况下的仿真模拟、实验验证流程与方案,分析不同工况下实验模拟数据的演变特征;最后,通过仿真与实际相结合,加深学生对MG在故障过程中的变化特性的理解,提高学生动手实践能力。

城市生活垃圾能源利用探讨

报道了城市有机废弃物转化为能源的几种途径。在管式反应器内甘蔗渣裂解气化制煤气以及在高压釜内湿式裂解气化制煤气与液体产品，可得到中值煤气。也研究了甘蔗渣二步法糖化和糖发酵，当ＰＨ为３．６，酵母浓度为１．３３％，乙醇产率可达理论值的６４．８６％。

自感知能源互联网研究展望

随着物联网与能源网的深度融合,能源互联网与社会(人)、环境、经济和交通能随时随地进行信息交互和共享。与此同时,物联网集成了边缘计算和云计算等计算架构模型、大数据技术以及人工智能等技术,使得数据建模和分析更加智能、高效和可靠。因此,在物联网的背景下,讨论具有自感知能力的能源生态系统的条件已相对成熟。文中依托物联网,构建了自感知能源互联网。首先,依据心理学中自感知的概念,探讨了自感知能源互联网的基本内涵。其次,阐述了物联网在构建自感知能源互联网中的重要作用。进一步,重点从数据驱动角度,构建了自感知能源互联网的信息交互模型和信息处理模型。最后,总结了自感知能源互联网的关键问题,从不同角度给出了自感知能源互联网的主要研究方向。

多腐蚀期龄浮式风电机组动态响应分析

腐蚀影响海上风电机组动态响应特性,为评估和预测多腐蚀期龄海上风电机组动态力学行为及疲劳寿命,基于Lagrange方程以及均匀腐蚀模型,建立腐蚀-浮式风电机组参数模型,采用数值分析方法分析多腐蚀期龄海上风电机组动态响应特征。结果表明,随着腐蚀期龄的逐渐累积,塔筒弯曲频率响应幅值成为影响塔顶位移运动的主要因素,塔基弯曲应力呈指数型增长,塔筒疲劳寿命将急剧降低。

社会能源互联网:概念、架构和展望

能源互联网是以用户为中心,通过不同系统中设备的实时交互,实现用户灵活使用各种能源的智慧系统。因此,人是能源互联网的重要组成部分,人的行为以及人与人之间的交互对系统的运行、规划、监管和市场等方面具有重要的影响。基于此,该文从能源互联网的社会属性出发,以人与多能流系统的交互影响为着重点,提出了社会能源互联网。首先从人与系统的交互关系、多学科融合以及多维一体化角度阐述了社会能源互联网的重要性和内涵。其次,论述了考虑社会网络的多能流（能源流、交通流、社会流和信息流）耦合系统的物理特性和研究框架,描述了考虑人的行为的社会能源互联网的规划和运行模型以及协调运行模式。最后,对社会能源互联网的研究方向进行了展望。

基于像素卷积生成网络的可再生能源场景生成

以光伏和风电为代表的可再生能源具有很强的间歇性和波动性,会给配电网的运行和优化带来巨大的挑战。为表征光伏和风电输出功率的不确定性,提出了基于像素卷积生成网络(pixel convolutional generative network,PCGN)的可再生能源随机场景生成方法。该方法通过链式法则将可光伏和风电出力曲线的联合分布因子化成多个1维分布的乘积,利用先前生成的输出功率来预测下一个功率值,从而实现可再生能源出力曲线的逐点生成。根据光伏和风电出力曲线的高维数据特征,设计了适用于可再生能源随机场景生成的网络结构,并通过实际运行数据验证了所提方法的有效性和适应性。仿真结果表明,所提的PCGN不仅可以准确地捕获光伏和风电出力曲线的形状特征、波动性、概率分布以及时空相关性,还具有较强的适应性,通过微调生成网络的结构和参数,就能用于不同可再生能源的随机场景生成任务。

新能源电力系统中的分布式光伏净负荷预测

为响应碳达峰、碳中和的需求,构建一套完整的"源-网-荷-储"的新能源电力系统,提出了一种基于Hamiltonian Monte Carlo推断深度高斯过程(HMCDGP)算法的分布式光伏净负荷预测模型.首先,分别使用直接预测和间接预测两种形式对预测模型的精度进行实验并得到点预测结果;其次,使用所提出的模型进行概率预测实验并得到区间预测结果;最后,通过以澳洲电网记录的300户净负荷数据为基础的对比实验验证所提模型的优越性.在得到准确的净负荷概率预测后,可以通过电力调度充分利用光伏产出,减少化石能源使用,从而减少碳排放.

基于股权分配的能源市场P2P能量共享交易模型

全球能源格局正在发生深刻变化,能源结构正朝着多元化、清洁化和低碳化的方向发展。从能量交易的角度来看,全球能源格局的变化也促使跨区域、跨行业之间在需求侧进行点对点(peer-to-peer,P2P)的能量交易,以消纳高比例可再生能源。传统的P2P市场主要为拥有独立的分布式能源发电和储能设备的单个用户之间的能量共享提供平台。然而,由于空间的限制,一些用户可能需要共享一组分布式能源和储能设备,即群体产消者。为了加强对能量生产与消费的管理,该文提出一个由股权交易和能量交易组成的P2P能量共享交易模型。在股权交易模式中,引入了股权制,以提高群体产消者在能量交易中的参与度。群体产消者中的用户可以通过购买股权来获得发电资格,并且从中获得股权收益。与此同时,为实现分布式能源的高效率利用,用户可依据自身需求进行股权的自由买卖,从而实现发电容量的转让。在能量交易模型中,该文构建了自组织交易和区域市场交易结合的双层交易模型,实现产消者之间的能量共享。最后以IEEE 33节点系统为例验证了该方法的有效性。结果表明,提出的交易模型能够充分调动用户参与能量管理与共享的积极性,股权模型能显著提升可再生能源利用率,为区域能量共享提供了新的思路。

本科层次新能源类应用型人才培养途径探析

从产业视角来看,本科层次新能源类应用型人才的特殊性表现为需求数量不断增加、专业化水平要求较高、综合素质要求较高、人才结构存在区域性差异。我国新能源类本科层次应用型人才培养要从四个方面来实现:加强理论知识的学习、重视实操能力的训练、以项目成果为导向和依托实际项目和工程来开展针对综合能力的项目化训练、融入思政教育。

基于三绕组变压器的电池组新型均衡拓扑

储能电池组中单体电压不一致性问题严重影响储能系统的安全稳定运行,为此提出一种基于三绕组变压器的任意单体-单体类型主动均衡拓扑,该拓扑可实现均衡能量在电压最高电池单体与电压最低电池单体之间直接传输,具有均衡速度快、效率高、成本低等优点。搭建仿真模型与小型实验电路,仿真与实验结果表明了新型拓扑在均衡速度和效率方面的优势以及在实际应用中的可行性。

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system,HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。

化工专业本科生科研创新能力培养举措

2019年,随着教育部提出关于全面提高人才培养质量的意见,中国越来越多高校开始为培养本科生的科研素养进行学业导师制的探索。在这一大背景下,文章结合国内高校相关案例进行分析,对学业导师制的必要性、导师制现存困难进行了讨论。结合化工专业已实施方法,在导师制度建设、指导队伍建设、研究团队建设、学科竞赛发展等方面提出建设性意见。

泰国某玻璃厂能源回收及余热发电研究

在曼谷一家日产360吨玻璃的玻璃厂进行了热能利用研究、热能利用审计和能耗分项统计,对该厂耗能最多的设备—熔化炉进行了能量及其有效性分析。测定出熔化炉的热力学第一定律和第二定律率分别为18.2～20.2％和13.3～14.5％,主要能量损失包括随干烟道气损失15.6％、经辐射及其它途径损失33.7％。 分析了各种节能措施的可行性,利用烟道气余热代替电网动力电加热以降低燃油粘度,每年可节省约45200美元。根据2年偿付期及9％的年利率,估算了烟道气油加热器的最大允许费用。也调查了建立一个发电系统的可行性。该系统的偿付期不会超过4年,年利率亦为9％。若假定该系统的使用期为20年,则其投资的年回收率将达约32％。

基于五大举措开展过程考核提升专业课《化工工艺学》教学效果

在“新工科”建设背景下,基于“金课”培养高质量的化工人才是当前化工类专业教学工作的主要目标之一。本课程组在《化工工艺学》的课程建设中,通过优化教学设计,从认识实习、生产实习和过程考核三个方面助推《化工工艺学》专业课教学质量。在过程考核方面,基于笔记及批阅、文献综述撰写、灵活布置作业、期中考试和典型工艺流程图绘制等五大举措提升《化工工艺学》教学效果。通过这些探索,期望能切实推进《化工工艺学》“金课”建设,提升化工类人才培养质量。