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基于可行域投影理论的新能源电力系统协同运行方法

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2784-2796页

作者：张天策李庚银王剑晓魏韡周明新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 大数据分析与应用技术国家工程实验室(北京大学) 北京100871 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京100084

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统... 详细信息

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统可行域,并通过并行伞约束辨识法剔除模型冗余约束,进而提出一种基于投影等值理论的新能源电力系统协同运行模式,通过可行域的交互实现各级调度体系间的高效协同,并提出了三种应用场景:配电网/虚拟电厂可行域聚合、省间多通道安全域计算和多时段输配电网协同运行。算例结果表明,所提算法和模式能够有效地降低区域电网规模,从而降低区域电网与调度中心的信息交互量,提升新能源电力系统运行优化效率。

关键词：新能源电力系统可行域投影等值协同调度

工程博弈论-工程优化决策中的博弈思想、原理及应用

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控制理论与应用 2024年第7期41卷 1159-1171页

作者：梅生伟刘锋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100080 青海大学新能源学院青海西宁810016

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... 详细信息

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.

关键词：博弈论工程博弈论优化决策能源–电力系统

基于SOCP的柔性直流牵引供电系统极限供电能力改进模型

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中国电机工程学报 2024年

作者：张建李笑倩魏应冬李占赫陆超新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系)

近年来，柔性直流牵引供电系统获得了快速发展，因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标，需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以... 详细信息

近年来，柔性直流牵引供电系统获得了快速发展，因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标，需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以及求解上存在的问题，该文建立了基于二阶锥规划(second order cone programming， SOCP)的柔性直流牵引供电系统极限供电能力模型。首先，利用支路潮流模型改进系统潮流建模方法并通过引入虚拟零电位和虚拟电流源实现钢轨电位建模；其次，利用泰勒展开方法对钢轨电位表达式进行线性化并利用SOCP松弛方法对极限供电能力模型进行松弛并将其转化为凸优化模型。最后，基于北京地铁13A线设计了算例，验证了本文所提模型的有效性。结果表明，利用本文改进模型获得了更为精确的极限供电能力计算结果，在数值上降低了约1MW，计算速度提高了5.4倍，计算精度提高了14%。本文所提方法对于柔性直流牵引供电系统规划设计具有重要意义。

关键词：柔性直流牵引供电系统极限供电能力最优潮流凸松弛规划设计

考虑生产环节内特性的工业负荷调峰优化运行及二次调频能力评估

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电网技术 2024年

作者：杨梓轩陈磊郝玲徐飞闵勇清华大学电机工程与应用电子技术系新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)

工业负荷调节容量大、响应速度快、控制简单，通信方便，具有巨大的可调节潜力。本文提出一种以电解铝为代表的温控型工业负荷调峰及其二次调频能力评估模型。首先，建立考虑温度约束的工业负荷生产环节内特性模型；然后，结合所提的工... 详细信息

工业负荷调节容量大、响应速度快、控制简单，通信方便，具有巨大的可调节潜力。本文提出一种以电解铝为代表的温控型工业负荷调峰及其二次调频能力评估模型。首先，建立考虑温度约束的工业负荷生产环节内特性模型；然后，结合所提的工业负荷内特性模型，建立工业负荷参与电网调峰模型，计算工业负荷的日运行曲线；最后，建立工业负荷二次调频能力评估模型，在日运行曲线的基础上，对工业负荷的二次调频能力进行评估，确定其在一段时间内的功率可调控区间，从而为二次调频功率分配提供依据。结果表明，温控型工业负荷因其巨大的热惯性而具备优质的调节能力，为电力系统的调峰和调频提供了大容量、可持续的优质调节资源。

关键词：负荷建模温控型工业负荷调峰二次调频能力评估

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新型电力系统稳定器研究初探

电力系统自动化 2024年

作者：谢小荣李浩志张丹王晰清华大学电机工程与应用电子技术系新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡，正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导之低频振荡的电力系统稳定器技术，归纳了宽频振荡抑... 详细信息

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡，正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导之低频振荡的电力系统稳定器技术，归纳了宽频振荡抑制的已有方法和面临难题；然后提出了针对宽频振荡抑制的新型电力系统稳定器的基本原理，设计了“即测-即辨-即控”的控制结构；继而分析了新型电力系统稳定器的关键技术难点，展望了未来研究方向和解决问题的基本思路；最后，给出了针对双馈风电机组-串补交流系统场景而设计的新型电力系统稳定器样机及其硬件在环测试结果，表明所提出的新型电力系统稳定器概念、理论和方法具有可行性。

关键词：电力系统稳定器宽频振荡低频振荡稳定控制

基于构网型储能的风电场-弱电网次同步振荡抑制方法

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电力建设 2024年第4期45卷 147-155页

作者：伍双喜王晰刘洋 Jan Shair 向丽玲谢小荣广东电网有限责任公司电力调度控制中心广州市510600 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市100084

随着新能源发电渗透率的增加,未来电力系统面临多种安全稳定挑战,次同步振荡即为广受关注的稳定性问题之一。基于构网型控制的电池储能系统(grid forming-battery energy storage system,GFM-BESS)实现次同步阻尼控制(subsynchronous da... 详细信息

随着新能源发电渗透率的增加,未来电力系统面临多种安全稳定挑战,次同步振荡即为广受关注的稳定性问题之一。基于构网型控制的电池储能系统(grid forming-battery energy storage system,GFM-BESS)实现次同步阻尼控制(subsynchronous damping controllers,SDC)策略,可高效抑制直驱风机与弱电网相互作用引发的次同步振荡,使得BESS在提供削峰填谷、调峰调频等基本功能的同时,能够为并网风电的潜在振荡模态提供正阻尼。设计了基于低通滤波器、陷波器和移相器的SDC结构,优选了控制环节的加入位置和滤波增益参数。最后,通过电磁暂态仿真验证了所提方法的有效性,比较了各种SDC的阻尼性能,并分析了BESS容量对阻尼控制效果的影响。具体地,采用基于二阶陷波器和移相器的SDC在所构建系统条件下拥有更优越的性能;阻尼目标次同步振荡模态需要5%及以上的BESS容量。

关键词：次同步振荡构网型控制次同步阻尼控制电池储能系统

水分侵入高温硫化硅橡胶扩散行为的仿真研究(一):数值建模与计算

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 341-352,I0028页

作者：左周周颖梁曦东罗兵王婷婷刘书棋王乾刘书明新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663

硅橡胶复合绝缘子在高湿多雨环境下容易发生劣化,但由于受到实验方法和观测表征技术的限制,难以判断硅橡胶复合材料中水分的来源及侵入路径。借助数值建模与可视化仿真,通过两篇系列论文分别研究液态水和气态水在高温硫化硅橡胶内部的... 详细信息

硅橡胶复合绝缘子在高湿多雨环境下容易发生劣化,但由于受到实验方法和观测表征技术的限制,难以判断硅橡胶复合材料中水分的来源及侵入路径。借助数值建模与可视化仿真,通过两篇系列论文分别研究液态水和气态水在高温硫化硅橡胶内部的扩散行为,该文是系列论文第一篇。首先,基于Langmuir扩散模型研究水分侵入过程的数值建模方法,结合时域有限差分法和牛顿–拉夫逊法实现精确建模与高效解算。然后,使用MATLAB软件编程,对高温硫化硅橡胶内部的液态水扩散行为开展仿真,实现对自由态水分和结合态水分的解耦,获得液态水侵入过程的时空分布及质量演变规律。通过硅橡胶样品吸水增重实验,验证数值模型和仿真的正确性。最后,研究氢氧化铝和温度两种因素对水分扩散行为的影响,揭示亲水性氢氧化铝填料和温度对水分侵入过程的影响规律。所提出的数值仿真方法可为研究水分侵入复合绝缘子提供新的思路。

关键词：外绝缘硅橡胶水分扩散行为数值建模

面向动态可重构电池网络的锂离子电池电路模型参数估计方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：陈爱琢林恩德周杨林于琦李雨欣慈松新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 中国长江三峡集团有限公司

在电池电路模型参数估计领域中，双线性变换结合最小二乘的方法因展现良好性能而得到广泛关注。然而，在以动态可重构电池网络(dynamic reconfigurable battery network，DRBN)为核心的数字储能系统运行过程中，电池与电力电子开关相互... 详细信息

在电池电路模型参数估计领域中，双线性变换结合最小二乘的方法因展现良好性能而得到广泛关注。然而，在以动态可重构电池网络(dynamic reconfigurable battery network，DRBN)为核心的数字储能系统运行过程中，电池与电力电子开关相互耦合，网络中每个电池的电压和电流响应不仅受到其自身状态的影响，而且还受到网络的拓扑状态，网络中其他电池的状态以及网络输出电流的影响。传统的参数辨识方法只利用了单个电池端电压和端电流的信息，而忽略了网络输出电流和网络拓扑变化的信息。因此，难以适用于DRBN中电池的参数辨识问题。为了克服这一问题，本文以DRBN的电流观测方程为基础，提出了适用于DRBN的电池传递函数的离散化方法，构建了与之相应的电池电路模型参数估计模型，并通过牛顿-拉夫逊方法求解该模型的增广拉格朗日方程以获得其最优解。最后，通过搭建DRBN实验平台，验证本文所提方法的有效性。

关键词：参数估计双线性变换动态可重构电池网络牛顿-拉夫逊方法

新能源经柔直送出系统的次同步振荡分析与抑制

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 2945-2954,I0001页

作者：李浩志谢小荣刘芮彤姜齐荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(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电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

2020年9—10月份,我国华北地区某新能源经柔直送出系统出现了2~6 Hz的持续振荡,导致风电机组频繁脱网和设备损坏。该文利用现场录波数据建立系统等效阻抗网络模型,解释次同步振荡的发生原因。为解决该问题,提出在风电机组变流器控制中... 详细信息

2020年9—10月份,我国华北地区某新能源经柔直送出系统出现了2~6 Hz的持续振荡,导致风电机组频繁脱网和设备损坏。该文利用现场录波数据建立系统等效阻抗网络模型,解释次同步振荡的发生原因。为解决该问题,提出在风电机组变流器控制中嵌入次同步陷波环节的振荡抑制方法,依据实测数据进行参数设计,并进行现场实施与测试。多种工况下的实测结果表明,次同步陷波环节可有效抑制振荡且不影响风电机组的正常运行。该方法易于设计和实现,为解决类似问题提供一种高效实用的方案。

关键词：新能源发电柔性直流输电次同步振荡

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