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基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法

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电力系统自动化 2024年第5期48卷 30-37页

作者：江昇文书礼朱淼马建军张庆源电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市200240 沈阳微控新能源技术有限公司辽宁省沈阳市110000

推进用户侧分布式光储一体化发展是提高新型电力系统新能源消纳能力的重要举措。然而,储能高昂的投资成本阻碍了用户侧光储系统的推广进程,亟需合理的储能容量优化配置方案为用户提供更加理性的决策依据,以提升系统经济性和环境友好性... 详细信息

推进用户侧分布式光储一体化发展是提高新型电力系统新能源消纳能力的重要举措。然而,储能高昂的投资成本阻碍了用户侧光储系统的推广进程,亟需合理的储能容量优化配置方案为用户提供更加理性的决策依据,以提升系统经济性和环境友好性。现有容量规划方法往往基于典型场景进行储能运行模拟,未考虑全年每个典型场景之间的功率波动特征以及某些极端场景对于容量配置结果的影响,难以保证规划结果的准确性。为此,文中提出了一种基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法。首先,以聚类结果中的典型场景为基,通过最小二乘法近似地线性表示全年中的极端场景;其次,将场景线性化结果嵌入储能全年运行约束中,并通过重新构造决策变量来减小优化问题的规模;最后,通过实际算例分析了用户侧配置储能的经济效益,并将所提出的规划方法与已有方法进行仿真结果对比。结果表明,所提出的规划方法能够减小精确模型运行所需的决策变量规模,在提升计算效率的同时取得比已有近似方法更准确的规划结果。

关键词：新型电力系统用户侧储能容量规划典型场景场景线性化重塑聚类算法

满足新型电力系统调峰调频需求的储能优化配置及运行研究综述

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上海交通大学学报 2024年

作者：冯梦圆文书礼时珊珊王皓靖朱淼杨雯上海电力大学电气工程学院上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室国网上海市电力公司电力科学研究院国网上海市电力公司长兴供电公司

为达成我国“双碳”目标，电网中接入大规模可再生能源已成为不可逆转的趋势。在新能源比例持续增大的背景下，风电、光伏并网给电网稳定运行带来诸多挑战。储能系统具备良好的有功和无功动态响应特性，可平抑新能源固有的随机性、间歇... 详细信息

为达成我国“双碳”目标，电网中接入大规模可再生能源已成为不可逆转的趋势。在新能源比例持续增大的背景下，风电、光伏并网给电网稳定运行带来诸多挑战。储能系统具备良好的有功和无功动态响应特性，可平抑新能源固有的随机性、间歇性对电网造成的波动，有利于促进大规模新能源接入，实现负荷平稳调节，提升电网互动友好性。首先，从储能发展出发，介绍了国内外储能参与电力调峰调频辅助服务市场研究现状；其次，综合考察计及调峰调频需求的储能系统优化配置问题，从单一式储能到混合式储能两个视角进行分析，并对包含储能系统优化配置的求解算法进行了总结；再次，从协同运行角度研究基于电网友好型储能参与的新型电力系统，阐述了多时间尺度和多区域两方面的协同调度方法和控制策略；最后，对储能未来研究方向从共享云储能、数智化聚合建模、智能化和自适应控制技术、完善多区域合作与标准化政策机制四个方面进行了展望。

关键词：储能系统调峰调频优化配置协同运行控制策略新型电力系统

三有源桥变换器开关开路故障诊断与容错运行策略

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2374-2385,I0025页

作者：杨伟业马建军朱淼胡存刚文书礼刘碧安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市闵行区200240 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分... 详细信息

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。

关键词：分布式直流系统三有源桥变换器开路故障故障诊断故障容错运行

面向海上风电直流升压汇集的非对称双向有源桥DC-DC变换器

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中国电机工程学报 2024年

作者：肖寒冰马建军朱淼文书礼孔祥平上海交通大学国家电投智慧能源创新学院电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院

为满足海上风电直流升压汇集需求，本文提出了一种具备非对称双向功率传输能力的DC-DC变换器方案。在海上风电功率正向外送时，能够实现并联输入串联输出升压功能。在风电场需要功率反向支撑时，通过改变变换器调制策略，能够实现较小... 详细信息

为满足海上风电直流升压汇集需求，本文提出了一种具备非对称双向功率传输能力的DC-DC变换器方案。在海上风电功率正向外送时，能够实现并联输入串联输出升压功能。在风电场需要功率反向支撑时，通过改变变换器调制策略，能够实现较小功率容量下反向功率传输。本文首先分析正/反向模态下，变换器ZVS软开关与功率传输特性。在此基础上同时考虑输出电压调节与串联电压均衡多运行目标，构建相应调制与控制策略。与传统双向变换器相比，所提拓扑在满足非对称双向功率变换需求的同时，通过降低元件数量，能够降低变换器成本。基于仿真与实验结果，对所提出非对称双向变换器功率调节、模式切换与软开关特性进行测试，验证了所提非对称双向变换器概念与方案的有效性。

关键词：直流风电升压汇集非对称双向功率变换多模式运行软开关运行均压控制

双极直流配电系统中的单极故障重构：影响因素与重构方案

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中国电机工程学报 2024年

作者：邓永坤马建军朱淼文书礼陈奕嘉归宇承电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海电力大学电气工程学院上海交通大学国家电投智慧能源创新学院

在双极直流配电系统中，单极接地故障往往导致非故障极的连锁故障。为提升双极直流配电可靠性，本文提出双极直流配电系统单极故障重构概念。本文首先建立双极系统单极接地故障暂态特性模型，并分析三种影响因素对单极故障重构影响机理... 详细信息

在双极直流配电系统中，单极接地故障往往导致非故障极的连锁故障。为提升双极直流配电可靠性，本文提出双极直流配电系统单极故障重构概念。本文首先建立双极系统单极接地故障暂态特性模型，并分析三种影响因素对单极故障重构影响机理，影响因素分别为极间电容的接地方式、非故障极功率缺额以及电压均衡器闭锁延时。其中，可通过极间电容中性点接地，来降低极间电容放电所导致的非故障极过电压。同时，为降低非故障极功率缺额以及电压均衡器闭锁延时的影响，本文提出基于故障电流暂态变化量的非故障极切负荷方案与电压均衡器闭锁方案。仿真与实验结果验证了所提出的单极故障重构方案能够保证非故障极为关键负荷提供不间断供电，改善非故障极供电电能质量，有效提升了双极直流配电系统的供电可靠性。

关键词：双极直流配电系统单极故障重构电压均衡器切负荷保护方案

计及时空多变量耦合的全电力医疗船集群航程与发电协同优化

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中国电机工程学报 2023年第13期43卷 4960-4970页

作者：顾明昌文书礼朱淼林安妮电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240

为了满足疫情突发时的区域性医疗资源需求,将医疗船舶与移动能源系统有机结合,提出采用全电力医疗船舶集群保障大规模疫情爆发下的医疗资源充足供给与快速配置。然而,全电力医疗船舶集群的运行决策不仅与路径选择息息相关,还受发电和航... 详细信息

为了满足疫情突发时的区域性医疗资源需求,将医疗船舶与移动能源系统有机结合,提出采用全电力医疗船舶集群保障大规模疫情爆发下的医疗资源充足供给与快速配置。然而,全电力医疗船舶集群的运行决策不仅与路径选择息息相关,还受发电和航程相互影响。为了提高船舶集群运行效率,降低碳排放,针对全电力医疗船舶微电网提出一种航程与发电二阶段协同优化框架,综合考虑医疗服务需求以及岸电接入和船舶能源系统的时空分布特性对交通与能源进行融合规划。围绕所提出的优化问题,采用导引式搜索算法和分段线性化方法对多变量耦合的优化模型进行高效求解。算例分析表明,所提出的协同优化方法既能满足航行时间、病床位、发电机运行和碳排放的实际约束,又可显著提高全电力医疗船集群的经济环保效益。

关键词：交通电气化全电力医疗船舶集群移动能源系统航程与发电联合规划二阶段协同优化

考虑碳交易机制的海港综合能源系统电-热混合储能优化配置

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上海交通大学学报 2023年

作者：林森文书礼朱淼戴群鄢伦赵耀叶惠丽中船动力(集团)有限公司武汉第二船舶设计研究所上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海电力大学电气工程学院

随着港口电气化程度不断攀升，港口单一的供能方式正在向多种能源深度融合演变。面向我国“碳达峰与碳中和”战略目标，为进一步提升海港综合能源系统的经济效益和环境效益，本文提出考虑碳交易机制的电-热混合式储能优化配置方案。首... 详细信息

随着港口电气化程度不断攀升，港口单一的供能方式正在向多种能源深度融合演变。面向我国“碳达峰与碳中和”战略目标，为进一步提升海港综合能源系统的经济效益和环境效益，本文提出考虑碳交易机制的电-热混合式储能优化配置方案。首先，建立海港综合能源系统模型，并给出计及碳交易市场的交易方案；其次，构建双层优化配置框架，上层优化配置混合式储能容量，下层引入碳交易机制，满足港口综合能源系统低碳经济运行需求；最后，结合网格自适应直接搜索法与自适应混沌粒子群算法优势，利用混合式优化算法对双层优化模型进行求解，并结合天津港运行数据，验证该方法的有效性。算例结果表明所提方法可降低系统的投入成本同时，大幅度减少港区碳排放，进一步提升港口经济效益和环境效益。

关键词：海港综合能源系统碳交易混合储能网格自适应直接搜索算法自适应混沌粒子群算法

基于概念漂移监测与增量更新机制的超短期风电功率在线预测

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中国电机工程学报 2023年

作者：潘春阳文书礼朱淼侯川川马建军孔祥平国网江苏省电力有限公司电力科学研究院电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学)

高精度风力发电出力预测可以为风电优化运行决策提供可靠依据，可以提高风电的经济效益，增强风电消纳水平。然而，目前风电功率预测模型在完成离线训练后，往往很少在现实场景中优化迭代，尽管有部分研究对自适应模型进行了研究，但仍... 详细信息

高精度风力发电出力预测可以为风电优化运行决策提供可靠依据，可以提高风电的经济效益，增强风电消纳水平。然而，目前风电功率预测模型在完成离线训练后，往往很少在现实场景中优化迭代，尽管有部分研究对自适应模型进行了研究，但仍缺乏针对模型在线优化的探讨，难以满足风电功率快速精准调节需求。本文基于概念漂移监测与增量更新机制，提出一种结合风力发电波动性识别与预测模型实时优化迭代的超短期风电功率在线预测方法。首先，基于历史风电场数据，搭建双通道对冲循环神经网络作为预训练模型；其次，在现实的风电功率预测场景中，通过概念漂移监测算法捕捉发电序列中数据分布变化，分析风力发电的波动性；最后，利用基于对冲算法与在线学习的增量更新机制，对预测模型进行优化迭代，对模型中每个模块的权重进行实时调整，增强模型对于波动场景的适应性。通过真实场景仿真模拟，相较于传统的离线预测模型，本文所提方法能够更好的适应现实风电快速波动场景，有效提升风力发电预测的精度与准确性。

关键词：在线学习对冲算法概念漂移监测超短期预测风电功率预测

基于非线性卡尔曼滤波方法的船载储能系统荷电状态估计

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船舶工程 2023年第8期45卷 114-120,176页

作者：叶惠丽鄢伦文书礼朱淼鲁张超江昇上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 武汉第二船舶设计研究所武汉430064

全电力船舶的储能系统已成为影响船舶安全稳定航行的关键因素,但目前对于新能源船舶储能系统的荷电状态估计问题鲜有研究。搭建船载锂电池储能系统数学模型,并基于非线性卡尔曼滤波方法,对新能源船舶锂电池储能系统进行荷电状态估计。... 详细信息

全电力船舶的储能系统已成为影响船舶安全稳定航行的关键因素,但目前对于新能源船舶储能系统的荷电状态估计问题鲜有研究。搭建船载锂电池储能系统数学模型,并基于非线性卡尔曼滤波方法,对新能源船舶锂电池储能系统进行荷电状态估计。仿真结果表明,所提出的方法不仅可以准确估计船载锂电池储能系统的剩余能量,而且估计精度较高,有利于延长电池的安全使用寿命,保障新能源船舶满足航行需求,为绿色船舶的智能航行提供了理论参考。

关键词：新能源船舶锂电池储能非线性卡尔曼滤波荷电状态估计