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大规模风电汇集系统三相电压不平衡机理及抑制技术

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大规模风电汇集系统三相电压不平衡机理及抑制技术

作者：逄思敏华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在碳达峰、碳中和的战略目标要求下,新一轮的能源革命逐渐兴起,能源系统面临着向低碳、高效、节能转型的压力。风力发电凭借其清洁、可再生、成本低等优势,有望缓解能源利用同环境保护、经济发展之间的矛盾,成为主流发电方式。然而,随... 详细信息

在碳达峰、碳中和的战略目标要求下,新一轮的能源革命逐渐兴起,能源系统面临着向低碳、高效、节能转型的压力。风力发电凭借其清洁、可再生、成本低等优势,有望缓解能源利用同环境保护、经济发展之间的矛盾,成为主流发电方式。然而,随着风电并入电网的比例增高,电压不平衡问题也日益严重。与传统电网不同,风电汇集地区的电压不平衡与风电场空间分布、风电出力等有强相关性,因此明晰源、网侧因素交互耦合机理,探究主导因素对电压不平衡的影响规律,进而提出具有针对性的电压不平衡抑制策略具有重要意义。本文的主要工作如下:首先,基于双馈风电机组的结构特点和运行方式,将其分为GSC系统和可控DFIG系统两部分,运用谐波线性化方法,建立了适用于分析稳态电压不平衡问题的基频负序阻抗模型。在此基础上,结合风电汇集系统实际网络拓扑,推导风电场及风电场集群的负序阻抗模型,为研究并网系统电压不平衡机理和影响因素奠定基础。其次,建立风电汇集系统负序等效电路,从负序阻抗与正、负序电流耦合为切入点,明析了外部等值电网存在负序扰动源以及风电送出线路参数不对称两个典型场景下,风电机组控制参数、风速、出力水平、接入方式等源侧因素以及电网强度、线路参数等网侧因素对电压不平衡的影响机理,从理论分析和仿真验证两方面探究源、网侧主要因素对电压不平衡的影响规律。最后,根据不同场景下风电汇集系统存在的共性问题,采用风机主动输出负序电流补偿的方法,结合并网点电压不平衡度以及风电机组的容量合理安排输出负序电流的大小,提出了具有针对性的电压不平衡抑制策略。并通过MATLAB时域仿真验证了所提策略能显著抑制电压不平衡,提高电能质量水平和电力系统的稳定运行能力。

关键词：风电汇集系统电压不平衡双馈风电机组基频负序阻抗附加虚拟导纳

基于正交优选粒子群多机参数优化的风电SSO抑制方法

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电网技术 2021年第12期45卷 4660-4670页

作者：刘其辉洪晨威田若菡逄思敏新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网江苏省电力有限公司苏州供电公司江苏省苏州市215004

针对双馈风电场并网系统的次同步振荡的抑制问题,现有文献大多将整个风电场等值为一台机组进行研究,忽略了不同位置机组的个体差异性。计及场内风电机组的个体差异性,提出了一种双馈风电场多机控制参数协同优化的次同步振荡抑制方法。首... 详细信息

针对双馈风电场并网系统的次同步振荡的抑制问题,现有文献大多将整个风电场等值为一台机组进行研究,忽略了不同位置机组的个体差异性。计及场内风电机组的个体差异性,提出了一种双馈风电场多机控制参数协同优化的次同步振荡抑制方法。首先,建立了双馈风电场的多机等值模型,对比分析了不同机组的机侧变换器电流环比例参数对整个并网系统次同步振荡特性以及动态性能的影响。然后,提出了一种兼顾基频特性的基于正交实验优选、综合权重分析和粒子群算法的多机控制参数优化方法。结果表明,参数优化后在使系统具有较好基频动态特性基础上,有效提高了次同步频段稳定性。最后,通过仿真算例验证了多机参数优化方法的有效性和优越性。

关键词：双馈风电机组次同步振荡抑制多机系统参数优化多机等值模型

大规模风电汇集系统电压不平衡机理、因素及影响规律

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电工技术学报 2022年第21期37卷 5435-5450页

作者：刘其辉逄思敏吴林林刘辉徐曼新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045

我国风电集中并网地区往往呈现电网结构薄弱、就地负荷小、当地缺乏无功支撑等特点,容易出现电压不平衡现象,严重时导致大量风机脱网,给电网的安全运行带来极大影响。为了分析风电汇集系统电压不平衡产生机理,首先,建立了计及网侧变流器... 详细信息

我国风电集中并网地区往往呈现电网结构薄弱、就地负荷小、当地缺乏无功支撑等特点,容易出现电压不平衡现象,严重时导致大量风机脱网,给电网的安全运行带来极大影响。为了分析风电汇集系统电压不平衡产生机理,首先,建立了计及网侧变流器(GSC)、机侧变流器(RSC)及锁相环(PLL)控制环节的双馈风力发电机(DFIG)的基频负序阻抗模型,并由单机模型推广至风电场集群基频负序阻抗模型;然后,基于实际风电汇集系统,构建风电汇集地区负序等效电路,剖析风电汇集地区电压不平衡机理,分析源、网侧主要因素对汇集母线电压不平衡的影响规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证机理分析及影响规律的正确性。

关键词：风电汇集系统电压不平衡基频负序阻抗建模产生机理影响因素

基于弹性系数的双馈风电机组控制参数对次同步振荡作用分析及调整方法

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电工技术学报 2022年第14期37卷 3528-3541页

作者：刘其辉洪晨威逄思敏田若菡高瑜新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国网江苏省电力有限公司苏州供电公司苏州215004 国网山东省电力公司淄博供电公司淄博255000

双馈感应发电机(DFIG)与线路串联电容补偿之间的次同步控制相互作用(SSCI)是引发双馈风电并网系统次同步振荡(SSO)的主要原因。控制参数中,DFIG转子侧(RSC)电流环的比例、积分参数,网侧变换器(GSC)电流环的比例、积分参数以及锁相环的... 详细信息

双馈感应发电机(DFIG)与线路串联电容补偿之间的次同步控制相互作用(SSCI)是引发双馈风电并网系统次同步振荡(SSO)的主要原因。控制参数中,DFIG转子侧(RSC)电流环的比例、积分参数,网侧变换器(GSC)电流环的比例、积分参数以及锁相环的比例、积分参数对系统SSO特性存在不同程度的影响。但由于参数的数量级差异以及灵敏度随参数值变化等问题,传统灵敏度的计算结果存在一定局限性。因此,将弹性系数与阻抗解析相结合,可以直观准确得到各控制参数对SSO稳定性影响的量化指标。通过调节主要影响参数,忽略次要参数,进一步制定抑制SSO控制参数的调整方法,同时提出一种兼顾双馈风电机组基频特性的控制参数间接调整方法。最后通过时域仿真结果验证了控制参数弹性系数分析结果的正确性以及调整方法的有效性。

关键词：双馈风电机组弹性系数控制参数调整次同步振荡抑制

直流换相失败下双馈风电机组特性描述及暂态过电压抑制

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电力系统自动化 2022年第8期46卷 29-38页

作者：刘其辉董楚然吴勇张亚灵逄思敏申杰新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206 国网上海市电力公司检修公司上海市200063 国网上海市电力公司松江供电公司上海市201600

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电因传输容量大而在中国规模化风电外送中得到广泛应用。当LCC-HVDC系统发生换相失败时,其在暂态过程中的无功功率大范围波动将导致送端电网电压剧烈变化,对风电的稳定运行产生极大的影响,导... 详细信息

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电因传输容量大而在中国规模化风电外送中得到广泛应用。当LCC-HVDC系统发生换相失败时,其在暂态过程中的无功功率大范围波动将导致送端电网电压剧烈变化,对风电的稳定运行产生极大的影响,导致脱机等事故的发生。直流系统换相失败工况与交流电网短路故障有较大差异,因此亟须对该工况下的双馈感应发电机(DFIG)暂态特性及故障穿越方法进行研究。首先,分析了换相失败时送端电网的暂态电压形态特性,揭示了暂态过电压的形成机理。然后,采用分段线性描述方法对电网电压连续变化下的DFIG暂态磁链特性进行了解析,并结合DFIG无功输出方程提出了一种适用于换相失败故障的改进低-高电压故障穿越及过电压主动抑制策略。最后,通过PSCAD仿真验证了所提策略在实现DFIG故障穿越的同时还能够进一步抑制暂态过电压,提高了系统稳定性与灵活性。

关键词：换相失败双馈感应发电机暂态电压故障穿越过电压主动抑制

风电并网系统阻抗稳定性分析及次同步振荡因素研究

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太阳能学报 2022年第1期43卷 89-100页

作者：刘其辉高瑜郭天飞洪晨威逄思敏华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网山东省电力公司淄博供电公司淄博255000

该文基于适用于次同步振荡特性分析的系统元件序阻抗模型,建立双馈风电多机并网系统阻抗网络建模模型,并提出基于该模型的稳定性分析方法;综合频域稳定分析和时域仿真结果,多角度讨论分析风速、机组控制参数对系统次同步振荡的影响特性... 详细信息

该文基于适用于次同步振荡特性分析的系统元件序阻抗模型,建立双馈风电多机并网系统阻抗网络建模模型,并提出基于该模型的稳定性分析方法;综合频域稳定分析和时域仿真结果,多角度讨论分析风速、机组控制参数对系统次同步振荡的影响特性,对现有文献鲜有提及的风电机组(群)位置对次同步振荡影响差异进行了重点研究,发现了振荡现象与具体场景的强相关性。

关键词：双馈风电场次同步振荡阻抗模型并网系统稳定性分析

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智慧城市建设的碳泄漏效应分析

当代财经 2024年

作者：王俊郝思敏湖南科技大学商学院湖南科技大学湖南省战略性新兴产业研究基地深圳大学中国经济特区经济研究中心

智慧城市建设被认为能提高资源配置效率，并对城市碳排放及碳泄漏产生重要影响。通过构建经济理论模型，结合我国285个地级市2009—2019年相关数据进行分析。结论表明：第一，我国智慧城市建设不仅有效降低了本地区的碳排放量，还对其... 详细信息

智慧城市建设被认为能提高资源配置效率，并对城市碳排放及碳泄漏产生重要影响。通过构建经济理论模型，结合我国285个地级市2009—2019年相关数据进行分析。结论表明：第一，我国智慧城市建设不仅有效降低了本地区的碳排放量，还对其他地区产生了正向碳泄漏效应，主要表现为对省内其他城市（区域内）产生了碳泄漏，而非跨省之间（区域间）的碳泄漏。第二，对于规模不同的城市，智慧城市建设的碳泄漏特征存在差异。小型城市和大型城市均显示出正向的碳泄漏效应，小型城市的效应主要在区域内，而大型城市的效应体现在区域间；中型城市的碳泄漏效应不显著，这是由于区域内的正向效应与区域间的反向效应相互抵消所致。第三，对于资源型城市，智慧城市建设表现为显著的正向碳泄漏效应，其中区域内的正向效应要明显强于区域间的反向效应。相反，非资源型城市的碳泄漏效应并不明显。第四，机制分析认为智慧城市建设会促进城市技术创新和产业结构调整，进而形成碳泄漏效应。因此，智慧城市建设应因地制宜地采取措施防范碳泄漏，加强区域协调共同推动碳减排。

关键词：智慧城市建设碳减排效应碳泄漏效应

建筑用不同取代率粉煤灰再生混凝土的力学性能及耐久性能研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4121-4126页

作者：翟思敏黄金霞河北科技学院建筑工程管理学院河北保定071000

以废弃混凝土为再生骨料,采用湿法粉磨处理I级粉煤灰,制备出不同取代率粉煤灰再生混凝土,通过XRD、SEM、力学性能测试、干缩率测试等手段,研究了不同取代率的I级粉煤灰对再生混凝土的力学性能和耐久性能的影响。结果表明,湿法粉磨处理... 详细信息

以废弃混凝土为再生骨料,采用湿法粉磨处理I级粉煤灰,制备出不同取代率粉煤灰再生混凝土,通过XRD、SEM、力学性能测试、干缩率测试等手段,研究了不同取代率的I级粉煤灰对再生混凝土的力学性能和耐久性能的影响。结果表明,湿法粉磨处理后的粉煤灰表面玻璃体被破坏,火山灰效应增强,从而提高了再生混凝土的水化速率,使水化产物C—S—H和AFt数量增加,混凝土密实度增大。粉煤灰再生混凝土的抗压强度随粉煤灰取代率的增大先增大后降低,粉煤灰取代率45%的混凝土的抗压强度最大为42.05 MPa,其水化产物Ca(OH)_(2)的含量最多为11.742%。挠度测试表明,粉煤灰取代率45%的混凝土屈服阶段对应的载荷为217 N,挠度最大为1.7 mm,在28 d时粉煤灰取代率45%的混凝土的干缩率最低为1.021×10^(-4)。综合可知,粉煤灰取代率45%的混凝土性能最优。

关键词：粉煤灰再生混凝土取代率力学性能挠度干缩率

纳米填料改性环氧树脂建筑保温材料的制备及性能研究

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功能材料 2024年第3期55卷 3102-3106,3121页

作者：翟思敏黄金霞河北科技学院建筑工程管理学院河北保定071000

环氧树脂基混凝土作为一种绿色环保的建筑材料,在道路修补和保温建筑中应用广泛。以环氧树脂E44为原料,二甲苯为稀释剂,纳米玻璃纤维为填料,制备了复合环氧树脂基混凝土,研究了不同纳米玻璃纤维长度对混凝土微观形貌、力学性能和保温性... 详细信息

环氧树脂基混凝土作为一种绿色环保的建筑材料,在道路修补和保温建筑中应用广泛。以环氧树脂E44为原料,二甲苯为稀释剂,纳米玻璃纤维为填料,制备了复合环氧树脂基混凝土,研究了不同纳米玻璃纤维长度对混凝土微观形貌、力学性能和保温性能的影响。结果表明,纳米玻璃纤维的掺杂发挥了“晶种”作用,促进了水化反应的进行,提高了环氧树脂基混凝土的密实度。纳米玻璃纤维长度的适当增加提高了混凝土与纤维的结合强度,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土的形貌最佳。随着纳米玻璃纤维长度的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度先增大后降低。养护28 d,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土的抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为21.93和4.59 MPa。纳米玻璃纤维的掺杂改善了混凝土的孔结构,降低了导热系数,提高了保温性能,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土导热系数最低为0.147 W/(m·K),保温性能最佳。

关键词：环氧树脂纳米玻璃纤维保温材料混凝土力学性能导热系数