面向完全摆脱化石能源依赖的绿色能源技术——青海省清洁能源战略2050

以"零碳排"为目标的"丹麦绿色发展模式"已经成为世界各国解决能源供应和环境保护问题的成功典范。青海省清洁能源丰富,同时又面临着保护生态环境的压力,清洁能源战略成为青海发展的必然趋势。本文提出了青海省完全摆脱化石能源依赖的清洁能源发展路线图,并探讨了其所需的关键支撑技术和宏观支持政策,为青海成为未来我国首个清洁能源基地提供科学依据。

工程博弈论-工程优化决策中的博弈思想、原理及应用

实际工程优化决策问题中经常会面临多决策主体、多决策目标以及不确定性等复杂场景,常规的优化决策方法有较大局限性.受钱学森先生名著《工程控制论》的启发,将工程决策问题中应用博弈论基本概念、建模方法、求解算法并考虑复杂工程技术条件进行决策的理论称为“工程博弈论”.本文简要介绍了博弈论的基本理论,并阐释了工程博弈论“以均衡协调冲突”的基本思想.在此基础上分别介绍了不确定性决策问题的非合作工程博弈原理、多目标决策问题的合作工程博弈原理和多主体决策问题的演化工程博弈原理及其在能源电力系统中的部分典型工程应用.本文希望通过对相关进展的介绍可以吸引更多的研究者进入这一领域,共同完善工程博弈论的相关基础理论和方法,使之在更多的领域中得到更广泛的应用.

含干热岩增强地热系统的微能源网容量优化配置

随着我国高品质干热岩资源的发现,干热岩增强地热系统(hot dry rock enhanced geothermal system,HDR-EGS)以其清洁、稳定以及热电联供的优势受到广泛关注。基于青海共和盆地干热岩资源特点,提出了含HDR-EGS的微能源网架构。建立了包括干热岩热提取循环、地热发电系统和供热系统的HDR-EGS热电联供模型,充分发挥其作为灵活性调节资源的优势。构建了风、光发电与HDR-EGS联合供能的微能源网规划模型,提出了综合考虑投资、运行成本以及碳减排价值的微能源网容量优化配置策略,并通过算例验证了模型和策略的有效性。仿真结果表明,含HDR-EGS的微能源网既可以降低风、光发电系统的容量投资成本,还可以有效提升可再生能源消纳和供能的可靠性。

干热岩发电技术及青海共和干热岩应用初探

作为一种储量大、储热温度高、环境友好的地热资源,干热岩的开发越来越受到人们的重视。青海共和盆地干热岩资源埋藏浅、温度高,具有较高的开发利用价值,且易于实现开发利用。针对共和盆地干热岩的特点,本文建立了增强型干热岩系统联合内回热有机朗肯循环发电系统的模型,研究了不同工质应用于该系统的热力学特性,分析了关键参数对系统效率及净发电功率的影响,并探讨了干热岩发电在电网储能调峰中的应用前景,为未来的工程建设提供技术支持。

园区综合能源系统优化运行研究综述

针对园区综合能源系统的优化运行问题,从模型、算法和机制3个层面综述了其研究现状及存在的主要问题。在模型层面,依次讨论了园区综合能源系统的基本优化模型、不确定性模型和博弈模型的研究现状;在算法层面,归纳分析了数学规划方法、启发式方法和强化学习在园区综合能源系统优化运行的应用情况;在机制层面,概括分析了综合需求侧响应机制、碳交易机制、绿证交易机制及综合能源市场交易机制下园区综合能源系统优化运行的相关研究。最后,基于园区能源低碳化、市场化、共享化、去中心化及数字化的演变趋势,对园区综合能源系统优化运行的发展方向进行展望。

区域综合能源系统中储能设备参与辅助服务的运行优化

储能设备作为区域综合能源系统中的核心组成部分,通过参与合适的辅助服务类型可以降低系统运行成本并且有助于提高电力系统中可再生能源的渗透率。在分析储能设备设置在不同并网点的价值差异,以及各类辅助服务应用之间的兼容性关系后,建立了以利润最大化为目标并综合考虑不同技术类型、规模的储能设备特点和设备运行约束的经济性评估模型,采用YALMIP+CPLEX在MATLAB中进行了仿真分析并制定了相应的运行策略。通过实际运行中的电力市场的价格参数来指导区域综合能源系统中储能设备参与辅助服务的运行优化策略,实现了利润的最大化。

基于扩展面板大数据的电力经济特征提取新方法

电力作为经济的"示波器",对海量电力用电大数据进行特征提取和智能参数估计是电力经济评估的关键步骤。提出了一种适用于海量电力经济大数据的建模方法和经济相关特征提取方法。首先针对电力经济二元大数据的时空特征构造扩展面板数据模型,并进行平稳性和协整性检验;然后以用电量为因变量,通过构造回归方程确定与其他电力经济特征量的权重因子;最后采用灰色关联聚类进行特征提取,并以权重因子为判据进行聚类中心选择,从而获取最优特征子集。通过对某省实际用电数据的仿真对比分析,验证所提方法能够在保存特征子集物理含义的前提下,极大消除冗余,满足了经济评估的需要,并具有一定的通用性。

一种新型配电网同步量测装置的研制

为解决配电网中传统的配电网检测装置无法从宏观上观察和分析配电网异常的分布传播特性问题,利用以数据融合为理论基础的参数识别方法,研制了一种基于时序数据相关性的配电网同步量测装置。利用新型感应取电装置,辅以超级电容进行供能;利用罗氏线圈采集线路电流,通过采用空间电容分压的原理测量导线对地相电压,并对其进行采集。选用一种超长距低功耗数据传输LORA无线传输技术来满足数据采集与处理需求。现场试验结果证明了该装置的实用性和量测供能的准确性。

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力。然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量。为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法。采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解。基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析。结果表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性。

先进绝热压缩空气储能技术研究进展及展望

作为一种清洁物理储能技术，先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage system，AA-CAES）具有优良的辅助服务特性、多能联供联储能力，可为清洁能源的高效消纳注入新活力。该文直面AA-CAES技术在智能电网和综合能源系统的应用，在分析AA-CAES电站优良的动态特性的基础上，梳理AA-CAES电站建模、能效提升、运行规划及市场运营等方面的研究现状，指出当前研究瓶颈，明确后期应用研究的重点。希望能为智能电网和综合能源系统的AA-CAES技术相关研究提供参考，指导其应用推广。

改进的光热复合压缩空气储能系统设计方案及其仿真分析

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制2个方面开展稳态与动态研究,分别建立了稳态热力学模型和膨胀发电机最大效率转速模型。搭建了ST-CAES并网发电系统的动态仿真平台,仿真分析表明,采用压缩空气先由回热系统预热、再经太阳能集热系统加热的技术路线可进一步提升系统的储能效率;采用双PWM变流器接入电网的控制策略,可在满足负荷功率需求的前提下,实现膨胀发电系统最大效率运行。

基于组合式目标检测框架的低漏报率缺陷识别方法

针对输电线路机巡影像缺陷识别中低漏报率的需求,提出了一种基于组合式深度目标检测框架的输电线路低漏报率缺陷识别方法。该方法首先利用典型目标检测算法在输电线路巡检图像数据集上进行训练,得到输电线路设备缺陷的特征提取网络;随后引入位置随机分布函数改进目标预测的方式,并利用自适应非极大值抑制判别器,对2个网络的特征提取结果进行自适应融合,最终得到巡检图片中缺陷的类型和位置。测试结果表明,该方法能够有效降低巡检图像缺陷识别的漏报率,采用该方法得到的主要缺陷的平均漏报率远低于其他深度学习模型,可同时实现多类缺陷的检测,能有效促进输电线路常规巡检中缺陷自动识别的应用和推广。

基于自适应滤波的并联逆变器谐振抑制策略

逆变器是新能源发电系统的核心装置。然而,由于逆变器可能呈现负阻抗特性,并联逆变器系统存在较大的谐振风险。谐振现象不但严重影响并网的电能质量,还可能危及电网安全稳定运行。针对上述问题,首先建立了电压控制模式下逆变器的等效阻抗模型,分析了逆变器阻抗特性与控制延时间的解析表达和定量关系,指出其负阻抗特性会随着控制延时的减小而减弱。在此基础上,提出了基于自适应滤波算法的谐振抑制策略。该策略通过减小等效控制延时,重塑逆变器对外阻抗,实现了谐振抑制。最后,通过仿真及实验验证了所提谐振抑制策略的正确性和有效性。

基于动态电压补偿的VSG电流平衡及峰值电流控制

虚拟同步发电机(VSG)能够实现新能源机组友好并网。然而,传统的VSG技术主要适用于电网电压平衡工况,这使得VSG在电压不平衡情况下面临输出电流不平衡及过流等问题,为此提出一种基于动态电压补偿的VSG平衡电流控制架构及方法。通过负序电流抑制和峰值电流抑制策略,分别生成对应的补偿电压,使得VSG在电压不平衡时仍能输出平衡电流,且可抑制电网电压跌落瞬间的暂态冲击,以及确保稳态运行时的电流不超过安全阈值。同时,所提控制方法并未改变VSG等效为电压源的属性,保留了VSG的电压支撑能力。不同工况下的仿真测试结果验证了所提出控制方法的正确性和有效性。

考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略

针对大规模新能源并网带来的系统调峰和消纳难题,以及已有优化调度策略对储能寿命成本考虑不足的问题,提出了一种考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略。上层通过分时电价引导用电,以净负荷波动性最小为目标得到优化后的负荷曲线,旨在减轻火储的调峰压力、提高新能源消纳量;下层以系统总调度成本最低为目标协调优化风光火储运行,考虑火电深度调峰并在优化调度中嵌入储能寿命模型,求解得到各电源以及储能的最优运行方式。以某区域实际系统为例进行仿真,结果表明所提策略可以有效改善系统的调峰压力,提高新能源消纳能力,同时合理反映了储能的寿命成本,提高了系统运行的经济性。

电力深度视觉:基本概念、关键技术与应用场景

采用深度学习方法对电力系统中采集到的视觉影像进行分析和处理,可实现快速、准确地识别出电力设备中存在的故障缺陷,为此探究了电力深度视觉的基本概念、关键技术和主要应用场景。首先阐述了电力深度视觉产生的技术和时代背景;然后探讨电力深度视觉的基本概念、内涵的应用领域;介绍了电力深度视觉的关键技术,包括目标检测、语义分割、目标跟踪、边缘计算等;最后在泛在感知和数字电网的需求下,举例说明电力深度视觉的典型应用场景,并对其发展和应用进行展望。

多能互补网络建模及动态演化机理初探

传统独立运行的能源设施正在向更加开放、互动和共享的新形势,即能源互联网转变。在此趋势下,多能互补网络是现代能源系统深度融合的重要产物之一。全球能源互联网将是多能互补网络的一种演化形态。一方面,电、气、热等不同形式能源物理系统的互联互济,使多能互补网络更灵活、更可靠、更高效。另一方面,能源种类的多样性、网络动态的复杂性以及运行中的不确定因素,导致多能互补网络运行分析及演化发展面临巨大挑战。在复杂的物理系统以及复杂运行环境下,如何分析模拟多能互补网络运行特性并揭示其动态演化机理迫在眉睫。为此,分析了多能互补网络运行及动态演化的关键技术,从多能互补网络建模、动态演化机理及仿真技术三个方面给出了多能互补网络建模及动态演化机理的研究框架。

考虑氢储能热平衡的风-氢混合系统优化调度方法

风-氢混合系统(W-HHS)参与电网调度时,氢储能系统(HESS)间歇工作的热能需求特性成为影响系统调度的关键因素。建立了具备余热利用系统的HESS模型,在HESS热量平衡和热功率平衡约束下,提出了以提高W-HHS运行收益为目标,满足混合系统输出功率跟踪电网调度曲线约束的W-HHS优化调度方法。最后,通过青海风电场数据对所提方法和模型进行了验证和分析。结果表明,HESS热平衡约束对W-HHS运行调度具有重要影响,所提方法能提高W-HHS运行的可靠性。参数分析说明,减小散热系数能够降低热平衡约束对W-HHS调度策略的影响,提高风电场并网功率。

特约主编寄语

储能可以弥补新能源在随机波动性方面的先天缺陷,从根本上破解高比例新能源消纳的难题,被认为是支撑以新能源为主体的新型电力系统建设、实现碳达峰与碳中和最核心的物理手段。目前,世界各国已掀起建设储能的热潮,我国也相继出台了多项政策,推动储能的快速发展,特别是2017年由五部委联合发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确了储能在我国现代能源产业体系中的战略地位。

先进绝热压缩空气储能热电联供模式下的运行可行域分析

大规模清洁储能技术之一的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)具备热电联供、联储的能力,可作为能量枢纽接入综合能源系统,以提高系统运行的灵活性,促进新能源消纳。提出了一种可直观反映AA-CAES功率约束和储能状态约束的运行可行域刻画方法,为理解AA-CAES的热电耦合关系,分析热电联供模式的运行特点,评估系统的运行灵活性、供能能力和调节裕量提供了一种可视化工具。在此基础上,研究了运行可行域的形状和特点,分析了考虑供热比变化和计及宽工况影响的运行可行域处理方法,并探讨了运行可行域作为分析工具在实时调度中的应用。以某区域综合能源系统为例,验证了所提运行可行域分析方法的有效性和实用性。