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新型电力系统下燃煤火电机组一次调频面临的挑战与展望

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 14-29页

作者：郝玲陈磊黄怡涵徐飞徐达睿陈群闵勇清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084 清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京市100084

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频... 详细信息

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频领域所面临的挑战、研究现状和关键科学问题。首先,总结了新型电力系统发展背景下火电一次调频的4个重要趋势,分析了下一步调频在电网和火电厂运行中的不足,提炼出提高一次调频能力和快速准确模拟调频的关键挑战。其次,从电网和火电厂运行的双向视角,综述了调频能力提升和调频动态仿真的研究现状和存在的问题。最后,结合上述挑战和瓶颈,展望了未来新型电力系统火电一次调频的关键技术问题。

关键词：新型电力系统火电机组一次调频建模仿真动态建模协同优化

分布式光伏集群发电功率波动模式识别与超短期概率预测

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上海交通大学学报 2024年第9期58卷 1334-1343页

作者：王于波郝玲徐飞陈文彬郑利斌陈磊闵勇北京智芯微电子科技有限公司北京102200 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

分布式光伏功率不确定性的量化评估对于配电网安全稳定运行具有重要意义.考虑到不同出力波动模式下功率特性差异显著,为得出适应功率波动模式的预测模型并对功率不确定性进行精细化评估,提出一种分布式光伏集群发电功率波动模式识别与... 详细信息

分布式光伏功率不确定性的量化评估对于配电网安全稳定运行具有重要意义.考虑到不同出力波动模式下功率特性差异显著,为得出适应功率波动模式的预测模型并对功率不确定性进行精细化评估,提出一种分布式光伏集群发电功率波动模式识别与超短期概率预测方法.首先,综合卫星云图和光伏功率数据,通过出力波动的特征提取构建波动模式识别模型,实现对波动规律的挖掘.在此基础上,通过分类建模考虑不同波动模式的可预测性差异及波动模式与预测误差的关联关系,使预测区间宽度能更好地适应预测误差分布特征.由此实现对不同波动模式下功率不确定性的精细化考虑,从而提高概率预测精度,为电网调度提供更多参考,削弱分布式光伏功率强波动性对电力系统的影响.

关键词：分布式光伏功率预测深度学习模式识别概率预测

Dispatch Model for Integrated Heat and power systems Considering Internal Composition of CHP Plants

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CSEE Journal of power and Energy systems 2021年第2期7卷 396-407页

作者： Tuo Jiang yong min Guiping Zhou lei chen Qun chen fei xu department of electrical engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China state Grid Liaoning Electric power Supply Co.Ltd. Shenyang 110000China department of engineering Mechanics Tsinghua UniversityBeijing 100084China

An integrated heat and power system(IHPS)is a promising approach for alleviating wind curtailment *** an IHPS,the combined heat and power(CHP)plant is the key component,which supplies both heat and electric loads,and couples the thermal system and power ***,existing research commonly ignores or simplifies the internal composition of CHP plants,which could lead to some unavoidable *** paper focuses on the internal composition of CHP plants,and models the physical processes in different components and flexible resources in the CHP ***,a joint dispatch problem of an IHPS with the above CHP plant models is formulated,and an iterative algorithm is developed to handle the nonlinearity in this *** studies are performed based on a real CHP plant in Northern china,and the results indicate that the synergistic effect of different energy resources in the CHP plant is realized by the joint dispatch model,which promotes wind power accommodation and reduces fossil fuel consumption.

关键词： Combined heat and power(CHP)plant CHP unit economic dispatch Integrated heat and power system wind power integration

Hierarchical Dispatch Method for Integrated Heat and power systems Based on a Feasible Region of Boundary Variables

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CSEE Journal of power and Energy systems 2020年第3期6卷 543-553页

作者： Tuo Jiang yong min Weichun Ge lei chen Qun chen fei xu Huanhuan Luo Guiping Zhou state key laboratory of Control and Simulation of power System and Generation Equipment Department of Electrical EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China state Grid Liaoning Electric power Supply Co.Ltd. Shenyang 110000China department of engineering Mechanics Tsinghua UniversityBeijing 100084China

Fully utilizing the flexibility provided by a district heating system(DHS)can promote wind power accommodation for an electric power system(EPS).However,for privacy or communication reasons,existing power and heat dispatch methods are not suitable for practical *** this paper,a general math formulation of the hierarchical dispatch method is proposed to coordinate EPS and DHS operators based on the feasible region of boundary variables(FRBV),and a method based on the simplicial approximation approach is proposed to obtain a conservative FRBV approximation of a DHS.A simulation based on a real 41-node DHS is constructed to determine the factors that may impact the boundaries of the FRBV,and then the performance of the simplicial approximation approach is displayed by visualizing the approximation process for the FRBV,and finally three dispatch methods are compared to show the advantages of the proposed hierarchical dispatch method.

关键词： District heating system feasible region hierarchical dispatch method integrated heat and power system simplicial approximation approach

可再生能源与火电集成耦合的协同性能及组合设计研究

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电网技术 2021年第6期45卷 2178-2191页

作者：程光徐飞胡博郝玲陈磊周桂平闵勇电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 国网辽宁省电力有限公司辽宁省沈阳市110006

随着未来我国可再生能源装机容量的持续高速增长,电力系统将长期面临高比例可再生能源的消纳及协调问题。可再生能源与火电的集成耦合在快速协同调节等方面具备较大潜力,为可再生能源与火电的规模化协调发展开辟了一条新途径,但目前还... 详细信息

随着未来我国可再生能源装机容量的持续高速增长,电力系统将长期面临高比例可再生能源的消纳及协调问题。可再生能源与火电的集成耦合在快速协同调节等方面具备较大潜力,为可再生能源与火电的规模化协调发展开辟了一条新途径,但目前还未有耦合系统的协同性能评价方法及组合优化设计规则,导致其工程应用存在技术瓶颈。在可再生能源与火电的集成耦合机制的基础上,从耦合系统的发电计划制定与跟踪、协同调节及对电力系统的潮流波动影响等角度出发,建立了一套针对耦合系统的多维协同性能评价体系。在此基础上,建立了耦合系统组合设计问题的数学模型,并提出了区域电网中耦合潜力的辨识方法,以及发电单元的最优组合准则。最后,通过实际的区域电网算例对其工程应用进行了示范。

关键词：耦合系统发电计划协同调节潮流波动耦合潜力辨识组合优化设计

CEPC Technical Design Report

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Radiation Detection Technology and Methods 2024年第1期8卷 I0003-I0016,1-1091页

作者： Waleed Abdallah Tiago Carlos Adorno de Freitas Konstantin Afanaciev Shakeel Ahmad Ijaz Ahmed Xiaocong Ai Abid Aleem Wolfgang Altmannshofer Fabio Alves Weiming An Rui An Daniele Paolo Anderle Stefan Antusch Yasuo Arai Andrej Arbuzov Abdesslam Arhrib Mustafa Ashry Sha Bai Yu Bai Yang Bai Vipul Bairathi Csaba Balazs Philip Bambade yong Ban Tripamo Bandyopadhyay Shou-Shan Bao Desmond P.Barber Ayse Bat Varvara Batozskaya Subash Chandra Behera Alexander Belyaev Michele Bertucci Xiao-Jun Bi Yuanjie Bi Tianjian Bian Fabrizio Bianchi Thomas Biekotter Michela Biglietti Shalva Bilanishvili Deng Binglin Denis Bodrov Anton Bogomyagkov Serge Bondarenko Stewart Boogert Maarten Boonekamp Marcello Borri Angelo Bosotti Vincent Boudry Mohammed Boukidi Igor Boyko Ivanka Bozovic Giuseppe Bozzi Jean-Claude Brient Anastasiia Budzinskaya Masroor Bukhari Vladimir Bytev Giacomo Cacciapaglia Hua Cai Wenyong Cai Wujun Cai Yijian Cai Yizhou Cai Yuchen Cai Haiying Cai Huacheng Cai Lorenzo Calibbi Junsong Cang Guofu Cao Jianshe Cao Antoine Chance xuejun Chang Yue Chang Zhe Chang Xinyuan Chang Wei Chao Auttakit Chatrabhuti Yimin Che Yuzhi Che Bin chen Danping chen Fuqing chen Fusan chen Gang chen Guoming chen Hua-Xing chen Huirun chen Jinhui chen Ji-Yuan chen Kai chen Mali chen mingjun chen mingshui chen Ning chen Shanhong chen Shanzhen chen Shao-Long chen Shaomin chen Shiqiang chen Tianlu chen Wei chen Xiang chen Xiaoyu chen Xin chen xun chen xurong chen Ye chen Ying chen Yukai chen Zelin chen Zilin chen Gang chen Boping chen Chunhui chen Hok Chuen cheng Huajie cheng Shan cheng Tongguang cheng Yunlong Chi Pietro Chimenti Wen Han Chiu Guk Cho ming-Chung Chu Xiaotong Chu Ziliang Chu Guglielmo Coloretti Andreas Crivellin Hanhua Cui Xiaohao Cui Zhaoyuan Cui Brunella D'Anzi Ling-Yun Dai Xinchen Dai xuwen Dai Antonio De Maria Nicola De Filippis Christophe De La Taille Francesca De Mori Chiara De Sio Elisa Del Core Shuangxue Deng Wei-Tian Deng Zhi Deng Ziyan Deng Bhupal Dev Tang Dewen Biagio Di Micco Ran Ding Siqin Dingl Yadong Ding Haiyi Dong Jianin AGH university of Science and Technology Faculty of Physics and Applied Computer ScienceKrakow Anhui university HefeiAnhui Applied Physics department Federal Urdu University of ArtsScience and TechnologyIslamabad Banaras Hindu university Institute of ScienceVaranasi Bandirma Onyedi Eylul university Bandirma Beihang university Beijing beijing Computational Science Research Center Beijing beijing Conveyi LTD Beijing beijing Glass Research Institute Co. LtdBeijing beijing Institute of Technology Beijing beijing Normal university Beijing Brown university ProvidenceRI Budker Institute of Nuclear Physics Novosibirsk Cadi Ayyad university Laboratory of Fundamental and Applied PhysicsPolydisciplinary FacultyMarrakech Cairo university Giza Center for Theory and Computation National Tsing Hua UniversityHsinchu Central china Normal university WuhanHubei Central South university ChangshaHunan Centro de Fisica Teorica de Particulas Universidade Tecnica de LisboaLisboa chengdu KaitengSifang Digital Radio&TV Equipment Co. LtdChengduSichuan china academy of engineering physics MianyangSichuan china building materials academy Beijing china Center of Advanced Science and Technology Beijing china Institute of Atomic Energy Beijing china Jiliang university HangzhouZhejiang china Nuclear Instrument CO. LTDBeijing china university of Geosciences Beijing china university of Geosciences WuhanHubei china university of mining and Technology XuzhouJiangsu china West Normal university NanchongSichuan Chongqing university Department of PhysicsChongqing Chulalongkorn university Bangkok City university of Hong Kong Department of PhysicsHong Kong Cockcroft Institute Daresbury Cornell university IthacaNY CPPM(AMU/IPhU&CNRS/INP) Marseille Dalian minzu university DalianLiaoning Dalian university of Technology Department of PhysicsDalian Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY Hamburg Dzhelepov laboratory of Nuclear Problems of Joint Institute for Nuclear Research(DLNP JINR) Dubna East china university Of Science And Technol

The Circular Electron Positron Collider(CEPC)is a large scientific project initiated and hosted by china,fostered through extensive collaboration with international *** complex comprises four accelerators:a 30 GeV Linac,a 1.1 GeV Damping Ring,a Booster capable of achieving energies up to 180 GeV,and a Collider operating at varying energy modes(Z,W,H,and tt).The Linac and Damping Ring are situated on the surface,while the subterranean Booster and Collider are housed in a 100 km circumference underground tunnel,strategically accommodating future expansion with provisions for a potential Super Proton Proton Collider(SPPC).The CEPC primarily serves as a Higgs *** its baseline design with synchrotron radiation(SR)power of 30 MW per beam,it can achieve a luminosity of 5×10^(34)cm^(-2)s^(-1)per interaction point(IP),resulting in an integrated luminosity of 13 ab^(-1)for two IPs over a decade,producing 2.6 million Higgs *** the SR power to 50 MW per beam expands the CEPC's capability to generate 4.3 million Higgs bosons,facilitating precise measurements of Higgs coupling at sub-percent levels,exceeding the precision expected from the HL-LHC by an order of *** Technical Design Report(TDR)follows the Preliminary Conceptual Design Report(Pre-CDR,2015)and the Conceptual Design Report(CDR,2018),comprehensively detailing the machine's layout,performance metrics,physical design and analysis,technical systems design,R&D and prototyping efforts,and associated civil engineering ***,it includes a cost estimate and a preliminary construction timeline,establishing a framework for forthcoming engineering design phase and site selection *** is anticipated to begin around 2027-2028,pending government approval,with an estimated duration of 8 *** commencement of experiments and data collection could potentially be initiated in the mid-2030s.

关键词： initiated exceeding precise

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低频振荡类型多判据综合辨别实用化方法

电网技术 2019年第8期43卷 2968-2975页

作者：孙铭陈磊徐遐龄闵勇徐友平清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084 国家电网公司华中分部湖北省武汉市430077

低频振荡威胁电力系统安全稳定运行。根据机理不同,低频振荡可分为负阻尼或弱阻尼自由振荡和强迫振荡2类。针对这2种振荡的处理措施不同。因此,振荡类型辨别对于振荡的在线分析和防御决策具有重要意义。现有振荡类型辨别方法仅使用单一... 详细信息

低频振荡威胁电力系统安全稳定运行。根据机理不同,低频振荡可分为负阻尼或弱阻尼自由振荡和强迫振荡2类。针对这2种振荡的处理措施不同。因此,振荡类型辨别对于振荡的在线分析和防御决策具有重要意义。现有振荡类型辨别方法仅使用单一判据,辨别可靠性较差,难以适应实际系统中复杂的情况。提出了低频振荡类型多判据综合辨别实用化方法,综合稳态波形高次振荡频率分量含量、起振波形特征量和系统固有阻尼比等信息,克服既有方法实用性不足的缺陷,实现低频振荡类型的可靠辨别。通过实际振荡记录和仿真验证了所提方法对复杂波形的有效性和必要性,结果表明所提方法能够准确辨别振荡类型,具有较高的工程实用价值。

关键词：低频振荡振荡类型辨别起振波形特征量系统固有阻尼比实用化方法

投切型温控负荷一次调频策略及电网侧聚合建模

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中国电机工程学报 2022年第S1期42卷 1-11页

作者：聂世豪李桐陈磊徐飞张静忠王运闵勇电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 国网宁夏电力有限公司宁夏回族自治区银川市750001

温控负荷是一种总体容量巨大的可调资源,参与需求侧响应可有效解决高比例新能源电力系统中一次调频资源短缺的问题。温控负荷具有数量多分布广的特点,同时投切型负荷还具有不可反复改变工作状态的特征。该文针对以上特征提出一种投切型... 详细信息

温控负荷是一种总体容量巨大的可调资源,参与需求侧响应可有效解决高比例新能源电力系统中一次调频资源短缺的问题。温控负荷具有数量多分布广的特点,同时投切型负荷还具有不可反复改变工作状态的特征。该文针对以上特征提出一种投切型温控负荷参与一次调频的分散式控制策略。该策略在保证用户舒适度的前提下有效提高了电网一次调频能力,不仅频率可以平滑恢复,负荷的调用时间与机会也尽量相同。针对电网一次调频分析的需求,提出对应的调频聚合模型,准确描述海量投切型温控负荷整体响应特性的同时减少了电网计算负担。仿真结果验证了控制策略以及聚合建模方法的有效性。

关键词：需求侧响应温控负荷聚合模型一次调频

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利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略

中国电机工程学报 2021年第2期41卷 506-513页

作者：孙铭徐飞陈磊闵勇田增垚侯凯元王海宽电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 国家电网公司东北分部辽宁省沈阳市110180

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机... 详细信息

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。

关键词：频率安全风电辅助频率控制虚拟惯量控制频率下垂控制转子动能调频能量约束