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考虑碳交易的风光配电网储能优化配置

武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：闫群民孟珉歆董新洲马永翔清华大学电机工程与应用电子技术系陕西理工大学电气工程学院

随着以风光为主的新能源在配电网中的占比愈来愈高，给配电网的稳定运行带来了巨大挑战，合理的配置储能有助于提高风光配电网的稳定性、促进新能源消纳。本文考虑风光配电网的碳排放，构建碳交易机制模型，并建立以系统有功网损、电压... 详细信息

随着以风光为主的新能源在配电网中的占比愈来愈高，给配电网的稳定运行带来了巨大挑战，合理的配置储能有助于提高风光配电网的稳定性、促进新能源消纳。本文考虑风光配电网的碳排放，构建碳交易机制模型，并建立以系统有功网损、电压偏移量以及碳交易成本最小为目标的储能优化配置模型。为实现储能优化配置模型的高效求解，采用一种结合竞争学习策略和精英保留策略改进的粒子群算法对模型进行求解，并选取最优配置方案。在IEEE33节点系统中对模型进行仿真验证，结果表明：相较于传统的多目标粒子群优化算法而言，使用改进的粒子群算法求解时可以显著降低风光配电网的有功网损，改善网络的电压分布，同时使新能源消纳能力达到最大化，验证了本文所提储能优化配置方案的有效性。

关键词：粒子群算法碳交易机制竞争学习策略精英保留策略

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考虑综合经济性的风光配电网储能优化配置

科学技术与工程 2024年第12期24卷 5014-5022页

作者：闫群民李召马永翔张芮华张翔陕西理工大学电气工程学院汉中723000

在配电网中配置储能系统可以有效缓解风光接入对配电网产生的影响,提升对风光的消纳能力、减少电压偏差等,而储能接入的位置和容量不同会对配电网产生不同的影响。首先分析储能建设过程中的主要费用,考虑基于分时电价下的网损成本和峰... 详细信息

在配电网中配置储能系统可以有效缓解风光接入对配电网产生的影响,提升对风光的消纳能力、减少电压偏差等,而储能接入的位置和容量不同会对配电网产生不同的影响。首先分析储能建设过程中的主要费用,考虑基于分时电价下的网损成本和峰谷差收益,以年综合成本、配电网的日节点电压偏差和最小为目标,建立配电网储能选址定容模型,采用改进多目标遗传二代算法(improved multi-objective nondominated sorting genetic Ⅱ algorithm, INSGA-Ⅱ)对模型进行求解,利用改进理想点决策法(improved ideal point based decision, IIPBD)来选取最优配置方案,最后在IEEE-33节点模型中对方案进行验证。仿真结果表明:使用INSGA-Ⅱ算法进行求解时最终决策出的储能配置方案实现了成本最小,并且显著提升了电压的稳定性,验证了改进后算法的优良性和所提出的储能优化配置方案的有效性。

关键词：配电网储能系统分时电价改进多目标遗传二代算法(INSGA-Ⅱ) 改进理想点决策法(IIPBD)

热、振及热振耦合作用下IGBT模块失效分析

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电子元件与材料 2024年第5期43卷 513-520页

作者：王浩洁马永翔朱娟娟何勉刘东静陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

针对功率器件IGBT模块在多场载荷作用下的焊层失效问题,设计并构建了IGBT模型,基于有限元仿真软件对IGBT模块进行热循环、随机振动以及热振耦合试验,并对三种载荷条件下失效位置的分布规律以及失效模式进行对比分析。结果表明,在热循环... 详细信息

针对功率器件IGBT模块在多场载荷作用下的焊层失效问题,设计并构建了IGBT模型,基于有限元仿真软件对IGBT模块进行热循环、随机振动以及热振耦合试验,并对三种载荷条件下失效位置的分布规律以及失效模式进行对比分析。结果表明,在热循环载荷条件下,应力集中在DBC焊接层下表面中心位置,最大应力值为226.84 MPa;在随机振动载荷条件下,应力集中在DBC焊接层下表面周边边角位置,最大应力值约为0.0023 MPa;在热振耦合条件下,应力集中在DBC焊接层上表面靠近中心及周边边角位置,最大应力值为377 MPa。热振耦合条件下的焊料层力学行为表现有所变化。研究结果对多种不同载荷下功率器件IGBT模块的响应特性分析提供参考,同时为模块结构的设计提供理论依据。

关键词： IGBT模块热循环随机振动热振耦合失效分析

考虑电动汽车充电负荷及储能寿命的充电站储能容量配置优化

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电网与清洁能源 2024年第4期40卷 92-101页

作者：马永翔韩子悦闫群民万佳鹏淡文国陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 陕西省电力有限公司咸阳供电公司陕西咸阳712000 乌兰察布电业局内蒙古乌兰察布012000

提出了一种优化电动汽车充电站储能容量配置的方法。该方法考虑了季节性电动汽车充电负荷波动与光伏出力之间的关系,并且考虑了储能寿命。论文利用蒙特卡罗法考虑了不同类型电动汽车的多种影响因素,对整体负荷进行预测。以每日运行成本... 详细信息

提出了一种优化电动汽车充电站储能容量配置的方法。该方法考虑了季节性电动汽车充电负荷波动与光伏出力之间的关系,并且考虑了储能寿命。论文利用蒙特卡罗法考虑了不同类型电动汽车的多种影响因素,对整体负荷进行预测。以每日运行成本最低为优化目标,在考虑四季光伏出力和储能寿命的影响下,采用了3种算法对目标函数进行优化,以得到最佳的光储充电站储能配置方案。研究以西北某地区为例。结果表明:冬季下综合成本为3.0432×10^(6)元,相比于其余3个季节综合成本最低;采用遗传算法时,在综合成本相差不多时,获得的储能配置最优,储能容量为22.82 MWh,储能功率为7.31MW,从而得到光储充电站最优的储能容量配置。

关键词：光储充电站电动汽车储能寿命储能容量优化遗传算法粒子群算法蚁群算法

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电动汽车双层优化模型的充放电调度策略

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第2期38卷 267-276页

作者：马永翔王希鑫闫群民孔志战淡文国陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 陕西省电力有限公司西安710048 乌兰察布电业局内蒙古乌兰察布012000

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况,但易产生新的负荷高峰,并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题,提出一种基于双层优化... 详细信息

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况,但易产生新的负荷高峰,并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题,提出一种基于双层优化模型的调度策略以充分考虑电网和用户两侧需求。第1层模型以优化电网日负荷方差最小为目标函数;第2层优化模型建立以车主充电成本最小以及保证用户出行需求的目标函数,然后用改进的粒子群-模拟退火算法对双层优化模型进行循环迭代求解,并将第2层优化后的结果反馈给第1层,以此循环优化,输出最终结果。对比优化前后的负荷曲线,结果表明:与当前优化策略相比,所提出的基于双层优化模型的V2G调度策略能有效降低新的负荷高峰及负荷峰谷差,减少参与V2G的用户成本,实现两侧双赢。

关键词：电动汽车 V2G技术充放电优化调度双层优化模型改进粒子群-模拟退火算法

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多目标优化的高渗透率电动汽车有序充电策略

电工技术 2024年第6期 26-31页

作者：张芮华马永翔闫群民孔志战淡文国陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723000 陕西省电力有限公司陕西西安710004 乌兰察布电业局内蒙古乌兰察布012000

电动汽车作为一种新型负载,其大量无序充电行为给电网造成了压力,影响了电网的稳定和经济性,因此提出了一种基于分时电价的电动汽车有序充电策略。以电动汽车为研究主体,分析充电模式因素对电动汽车充电负荷的影响,并引用蒙特卡洛法对... 详细信息

电动汽车作为一种新型负载,其大量无序充电行为给电网造成了压力,影响了电网的稳定和经济性,因此提出了一种基于分时电价的电动汽车有序充电策略。以电动汽车为研究主体,分析充电模式因素对电动汽车充电负荷的影响,并引用蒙特卡洛法对预测充电负荷进行计算。在此基础上,结合分时电价建立一个以负荷峰谷差最小和用户充电费用最低为目标的多目标模型,采用改进非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对目标函数进行求解,对比不同渗透率下的优化结果。结果表明,该控制策略降低了充电成本、减小了峰谷差,实现了负荷曲线的“削峰填谷”,且随渗透率的增加,优化效果更为显著。

关键词：电动汽车有序充电多目标优化负荷调峰 NSGA-Ⅱ 峰谷电价配网系统优化策略

S31603不锈钢耐腐蚀性能及点蚀坑形貌特征研究

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S31603不锈钢耐腐蚀性能及点蚀坑形貌特征研究

作者：马永翔宁夏大学

学位级别：硕士

S31603不锈钢材料具备优良的韧性、较高的强度和良好的耐腐蚀性能,在保证机械性能的同时可以降低产品的生产成本,因此在工业上被广泛应用。但在煤化工领域中,由于原煤自身存在大量的Cl-元素,再加上在煤化工生产中每个环节中所产生的废... 详细信息

S31603不锈钢材料具备优良的韧性、较高的强度和良好的耐腐蚀性能,在保证机械性能的同时可以降低产品的生产成本,因此在工业上被广泛应用。但在煤化工领域中,由于原煤自身存在大量的Cl-元素,再加上在煤化工生产中每个环节中所产生的废水都拥有数量很大的无机盐,会导致不锈钢产生腐蚀,从而降低其使用寿命。因此研究S31603不锈钢的耐腐蚀性能具有重要意义,可以为宁夏煤化工关键装备防腐蚀设计提供理论指导作用。通过电化学测试手段,研究了粗糙度对S3 1603不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究单向纹路和垂直交叉纹路对点蚀形貌的影响规律。研究表明:随着粗糙度从0.17μm增大至0.67μm,S31603不锈钢极化电阻降低了 63.6%,腐蚀速率增大了 3.3倍,这表明粗糙度越高,材料就会拥有更高的腐蚀倾向。统计不同条件下的点蚀坑深度和宽度,得到了不同粗糙度下的点蚀坑深度以及宽度的分布,从而验证了粗糙度增大会导致材料的耐腐蚀性能降低。对比单向纹路和垂直交叉纹路,发现垂直交叉纹路的试样表面积更大,腐蚀倾向更大,耐腐蚀性能更差。通过电化学试验、SEM分析及单轴拉伸试验研究了温度对S31603不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究表明:温度对S31603不锈钢的耐腐蚀性能有影响,随着温度从25℃升高至85℃,电化学腐蚀速率增大1.8倍,极化电阻减小35.89%。统计不同温度下的点蚀坑深度和宽度,得出不同温度下点蚀坑深度以及宽度的分布,验证了随着温度的提高,材料的耐腐蚀性能逐渐降低。使用BPNN模型对粗糙度和温度共同作用下腐蚀后的点蚀坑深度分布概率进行训练,从而进行预测,结果表明模型预测精度符合要求,可以对粗糙度和温度共同作用下腐蚀后的点蚀坑深度分布概率进行预测。通过单轴拉伸试验、电化学试验及SEM分析研究了不同应力加载对S31603不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究表明:随着试样内部应力变大,极化电阻在逐渐减小,自腐蚀电位渐渐负移,这表明应力在加速某些腐蚀特征的严重程度方面发挥作用。外加拉应力会导致钢的电极电位负移。在外加应力作用下,凹坑内部会形成应力集中。蚀坑内部的电位会随着外加应力的增加而变得更负。因此,随着外加应力的增加,点蚀坑与其他部位的电位差(即电偶腐蚀驱动力)显著增大,导致点蚀更加严重。使用BPNN模型对单轴拉伸后的应力应变数据进行训练,从而对其进行预测,结果表明深度神经网络训练模型的精度符合要求,可以对S31603不锈钢在不同应力加载的条件下腐蚀后的抗拉强度进行预测。

关键词： S31603不锈钢点蚀电化学腐蚀机理神经网络

基于CEEMDAN-HT的平抑光伏出力混合储能容量优化配置

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电力系统保护与控制 2022年第21期50卷 43-53页

作者：闫群民刘语忱董新洲马永翔陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

光伏出力具有间歇性和波动性,利用储能装置可减小光伏并网对电网的影响。以平抑光伏功率波动效果为标准,提出了一种由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的容量配置方法。采用由递推平均和中值平... 详细信息

光伏出力具有间歇性和波动性,利用储能装置可减小光伏并网对电网的影响。以平抑光伏功率波动效果为标准,提出了一种由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的容量配置方法。采用由递推平均和中值平均加权滤波的算法平滑光伏出力,得到光伏并网功率和HESS参考功率。利用完全集合经验模态分解和希尔伯特变换提取HESS参考功率的高频与低频分量,对HESS内部功率进行一次分配。之后为了避免HESS荷电状态频繁越限,同时保证HESS能持续工作,提出一种HESS功率的均衡管理方法,对一次分配功率的衰减进行修正,再对修正后的HESS参考功率进行容量配置。最后,基于全寿命周期成本建立经济评估模型,对比不同的储能容量配置策略,利用实际数据仿真验证了所提方法的有效性与经济性。

关键词：光伏发电混合储能平抑功率波动完全集合经验模态分析容量配置

基于改进多目标粒子群算法的有源配电网储能优化配置

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电力系统保护与控制 2022年第10期50卷 11-19页

作者：闫群民董新洲穆佳豪马永翔陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 清华大学电机系北京100084

储能系统可解决分布式电源加入配电网所产生的不良影响,而储能系统的合理配置是其有效应用的前提。以电网脆弱性衡量指标、有功网损、储能额定容量三个方面,考虑规划与运行之间的耦合性建立储能系统在有源配电网中的多目标选址定容模型... 详细信息

储能系统可解决分布式电源加入配电网所产生的不良影响,而储能系统的合理配置是其有效应用的前提。以电网脆弱性衡量指标、有功网损、储能额定容量三个方面,考虑规划与运行之间的耦合性建立储能系统在有源配电网中的多目标选址定容模型。提出改进的多目标粒子群算法用于求解。该算法在种群更新过程中引入准对立学习策略以增强解的覆盖范围和收敛速度,并根据迭代次数采用自适应分裂策略分离过早聚集的粒子,从而增强粒子多样性,保证了算法跳出局部最优的能力。通过在IEEE33节点配电系统上进行分析,验证了所提模型及算法在优化分布式储能选址定容及运行策略中的合理性,并能有效改善电网的运行经济性与脆弱性,具有更强的全局寻优能力。

关键词：储能系统优化配置有源配电网电网脆弱性多目标粒子群算法