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基于聚合导纳推导运算的虚拟电厂优化调度模型

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太阳能学报 2025年第1期46卷 522-530页

作者：葛晓琳李佾玲曹旭丹缪元旻邓莉荣海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学) 上海200090 上海电力大学海上风电研究院上海200090 上海电力大学电气工程学院上海200090

提出一种基于聚合导纳推导运算的虚拟电厂优化调度模型。首先,针对分布式资源出力不确定性与数量激增导致的优化模型难以求解的问题,通过聚类导纳建立虚拟电厂的功率聚合模型,在计及网损的基础上实现分布式资源出力的聚合以及出力不确... 详细信息

提出一种基于聚合导纳推导运算的虚拟电厂优化调度模型。首先,针对分布式资源出力不确定性与数量激增导致的优化模型难以求解的问题,通过聚类导纳建立虚拟电厂的功率聚合模型,在计及网损的基础上实现分布式资源出力的聚合以及出力不确定性聚合规模的削减。进而,针对虚拟电厂可调度域与分布式资源出力关联难以准确刻画的问题,提出一种虚拟电厂可调度域概率特性求解方法,采用多参数规划分段定量分析各电源随机出力与调度边界的映射关系,结合全概率原则准确刻画虚拟电厂调度边界的概率分布函数。最后,结合调度边界概率分布无法直接参与主网优化调度求解的问题,基于牛顿迭代的分位数转换方法,建立虚拟电厂与主网的联合调度模型。验证算例表明,所提模型和算法通过降低虚拟电厂调度边界的计算规模,可提升调度边界的求解效率。

关键词：虚拟电厂不确定性可再生能源聚合多参数规划分布式能源

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弱电网下并网逆变器锁相环正反馈效应抑制及稳定性分析

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电力自动化设备 2025年

作者：毛玲黄禹辰赵晋斌曾志伟上海电力大学电气工程学院上海电力大学海上风电研究院

电网阻抗与锁相环之间的耦合会导致并网系统难以适应电网阻抗的宽范围变化。对此，通过构建dq域下计及电网阻抗影响时的并网逆变器控制环路小信号模型，揭示了弱电网下电网阻抗经由锁相环引入的正反馈路径对并网逆变器系统的稳定性带来... 详细信息

电网阻抗与锁相环之间的耦合会导致并网系统难以适应电网阻抗的宽范围变化。对此，通过构建dq域下计及电网阻抗影响时的并网逆变器控制环路小信号模型，揭示了弱电网下电网阻抗经由锁相环引入的正反馈路径对并网逆变器系统的稳定性带来不利影响。从削弱电网阻抗在锁相环正反馈路径内发挥的作用出发，并基于锁相环输出相角反馈思路补偿电网阻抗耦合项带来的不利影响，提出了一种具备高鲁棒性的系统稳定性提升方法。理论分析表明，所提控制策略能够提升并网系统对锁相环带宽及高电网阻抗的适应能力，甚至在极弱电网条件下仍具备一定的相位裕度。基于RT-LAB硬件在环实验验证了所提正反馈效应抑制控制策略的有效性。

关键词：弱电网并网逆变器锁相环正反馈效应鲁棒性稳定性

含海上风电制氢的综合能源系统分布鲁棒低碳优化运行

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电网技术 2025年第1期49卷 41-51,I0024-I0030页

作者：张智泉陈晓杰符杨彭宪进李振坤邓莉荣海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学) 上海市杨浦区200090

海上风电制氢是实现海上风电完全消纳及综合能源系统低碳经济运行的有效手段。针对海上风电出力不确定性高难以完全消纳,以及氢能利用单一造成系统经济性低和碳排放高等问题,该文提出了一种基于数据驱动分布鲁棒和凸松弛技术的含海上风... 详细信息

海上风电制氢是实现海上风电完全消纳及综合能源系统低碳经济运行的有效手段。针对海上风电出力不确定性高难以完全消纳,以及氢能利用单一造成系统经济性低和碳排放高等问题,该文提出了一种基于数据驱动分布鲁棒和凸松弛技术的含海上风电制氢综合能源系统低碳优化运行策略。首先,通过研究海上风电制氢及其输氢系统的运行机理,建立了海上风电制氢系统及氢能多元转换与利用的数学模型;其次,构造了基于Wasserstein距离的源荷不确定性模型,并以综合运行成本最低为目标。此外,该文采用强对偶理论,将原始模型转换为混合整数线性规划模型,实现了模型的快速精确求解。最后,对IEEE-33节点电网和23节点热网组成的综合能源系统进行仿真分析,算例结果表明,所提模型能够有效提高系统的风电消纳水平和能源利用效率,具有显著的低碳经济效益。

关键词：海上风电制氢氢能多元利用电热综合能源系统凸松弛技术分布鲁棒

基于改进鲸鱼算法的含风电电力系统动态安全预防控制策略

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 98-110,I0008页

作者：葛晓琳章国耀符杨钱嘉严鑫海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学海上风电研究院) 上海市杨浦区200090 上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090 国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司浙江省嘉兴市314100

高渗透率的风电给电力系统稳定运行带来了严重冲击,面向时间断面的预防控制方法已难以适用,为此提出一种新的电力系统动态安全预防控制策略。首先,针对风电不确定集难以客观描述的问题,利用贝叶斯多元非线性模型构建计及风向影响下的风... 详细信息

高渗透率的风电给电力系统稳定运行带来了严重冲击,面向时间断面的预防控制方法已难以适用,为此提出一种新的电力系统动态安全预防控制策略。首先,针对风电不确定集难以客观描述的问题,利用贝叶斯多元非线性模型构建计及风向影响下的风电功率不确定集;其次,建立考虑期望损失的故障集分类,在不大幅增加预防控制成本下,将部分故障集从紧急控制集转移至预防控制集,提升系统的暂态稳定防御能力;接着,针对含风电电力系统运行点变化剧烈的问题,引入动态安全指数描述预想故障对应的动态运行曲线,在此基础上提出连续时间动态安全预防控制方法;最后,针对鲸鱼算法求解预防控制策略难以获得高质量解的问题,构造基于马氏距离的自适应鲸鱼算法进行求解。仿真算例验证表明,所提模型和方法能有效提升系统的动态安全性并降低预防控制成本。

关键词：动态安全域预防控制暂态稳定鲸鱼算法

基于改进生成对抗网络的海上风电机组故障数据增强及诊断

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电力系统保护与控制 2025年第1期53卷 114-124页

作者：魏书荣殷世杰闫梦飞周海林教育部海上风电技术工程研究中心(上海电力大学) 上海200090 国网上海市电力公司市南供电公司上海201100

海洋复杂运行环境下,风电机组故障多样,故障有效样本数据明显不足,严重影响了故障诊断效果。为解决海上风电运行数据及故障样本积累不足的问题,提出了一种基于GRA-rACGAN生成对抗网络的数据增强方法,可有效扩充海上风机异常工况数据,并... 详细信息

海洋复杂运行环境下,风电机组故障多样,故障有效样本数据明显不足,严重影响了故障诊断效果。为解决海上风电运行数据及故障样本积累不足的问题,提出了一种基于GRA-rACGAN生成对抗网络的数据增强方法,可有效扩充海上风机异常工况数据,并通过实际运行数据进行诊断验证。首先,对SCADA系统采集的数据进行灰色关联分析(grey relation analysis,GRA),筛选出与海上风电机组运行状态高度相关的状态变量,对数据进行归一化处理,将特征的最小最大范围添加为每个样本的两个附加属性,避免异常数据干扰,提高数据生成能力。然后,将筛选出的状态变量数据集输入至改进型辅助分类器,采用生成对抗网络进行学习,扩充故障数据。最后,以海上风机实际运行数据的增强结果作为样本进行故障诊断,检验故障数据增强方法的可靠性。通过对海上风电场的实际运行数据实测结果表明,本模型相比于传统数据增强技术可以有效地生成故障样本,提高故障诊断的准确率与稳定性,为海上风机故障的准确预警提供技术支撑。

关键词：海上风机数据增强灰色关联分析辅助分类器生成对抗网络故障诊断

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考虑台风灾害链的海上风电预测性维护策略

中国电机工程学报 2025年

作者：葛晓琳潘彬宇符杨刘璐洁黄逸伟教育部海上风电技术工程研究中心(上海电力大学) 上海电力大学电气工程学院

台风极端天气会诱发强风、暴雨、风暴潮等灾害链，传统海上风电运维策略仅考虑台风风速，难以全面地刻画台风对风机可靠度的影响，为此本文提出一种考虑台风灾害链的海上风电预测性维护策略。首先，针对台风及其灾害链对海上风机各部件... 详细信息

台风极端天气会诱发强风、暴雨、风暴潮等灾害链，传统海上风电运维策略仅考虑台风风速，难以全面地刻画台风对风机可靠度的影响，为此本文提出一种考虑台风灾害链的海上风电预测性维护策略。首先，针对台风及其灾害链对海上风机各部件冲击机理与载荷特性不同导致可靠度建模困难的问题，构建一种基于3-D Vine Copula的多灾害联合模型，对部件故障率增量进行差异化建模。其次，为解决台风等复杂海况下SCADA关联数据隐含时空关系复杂难以准确描述态势的问题，将信息熵和循环神经网络引入时序卷积网络中，提出一种机组态势感知模型并修正台风灾害链下基于态势感知的可靠度。最后，针对态势变化和台风灾害链耦合影响下风机可靠度下降引发的不同时间尺度维护策略协调问题，构建了海上风电机组多时间粒度分层预测性维护策略。通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：台风灾害链海上风电可靠度预测性维护

基于E类逆变器的机器人直流电机无线供电系统软开关

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电工技术学报 2025年

作者：毛玲左孝磊尹伊凡赵晋斌张俊伟上海电力大学电气工程学院海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学)

机器人技术的快速发展推动机器人的广泛应用，但传统有线供电方式布线复杂、易损坏限制其运动灵活性，难以满足日益丰富的场景需求。因而，无线供电技术成为理想解决方案。针对基于E类逆变器的无线电能传输系统在机器人直流电机起动过... 详细信息

机器人技术的快速发展推动机器人的广泛应用，但传统有线供电方式布线复杂、易损坏限制其运动灵活性，难以满足日益丰富的场景需求。因而，无线供电技术成为理想解决方案。针对基于E类逆变器的无线电能传输系统在机器人直流电机起动过程中因负载动态变化导致持续硬开关问题，该文提出一种副边电容动态匹配以实现电机起动过程中全时域开关零电压导通(ZVS)方法。首先，在对直流电机起动到稳态运行全时域等效负载变化特性展开研究的基础上，探究副边电容动态调整下等效负载特性。其次，分析并获取E类逆变器软开关工作状态下负载变化区间。再次，提出相应的动态匹配策略，以确保系统在起动过程中全时段维持软开关状态。最后，搭建一台功率50 W的实验样机，在所提策略下，系统从起动瞬间到稳定运行保持全过程软开关，验证了所提方法的有效性。

关键词：无线电能传输 E类逆变器动态电容匹配机器人直流电机软开关

动态负载下E类逆变器零电压软开关分析及实现

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电工技术学报 2025年第7期40卷 2203-2214页

作者：毛玲尹伊凡赵晋斌孔德乐张俊伟上海电力大学电气工程学院上海200090 海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学) 上海200090

针对E类逆变器在可变负载条件下难以维持开关管零电压开通(ZVS)状态而导致开关损耗及开关管结温过高等问题,该文提出一种可以适应动态负载变换范围的参数设计方案。该文基于E类逆变器功率及电压平衡关系对其电压波形特征进行分析,揭示... 详细信息

针对E类逆变器在可变负载条件下难以维持开关管零电压开通(ZVS)状态而导致开关损耗及开关管结温过高等问题,该文提出一种可以适应动态负载变换范围的参数设计方案。该文基于E类逆变器功率及电压平衡关系对其电压波形特征进行分析,揭示了输入直流电流I与输出电流幅值I_m的比值β与电压波形对负载敏感度的关系。基于此,提出一种在动态负载变化范围内维持开关管ZVS的设计方案,并搭建了一台开关频率为500 kHz、输入电压为40 V、额定功率为20 W、额定负载为40?、负载变化范围为±20%的实验样机,验证了理论推导和设计方案的可行性,实现了E类逆变器在负载变化范围内均能实现ZVS软开关状态,且逆变器峰值效率达到了85.6%。

关键词： E类逆变器开关损耗动态负载零电压开通

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基于Vague软集的海上风电功率区间预测

中国电机工程学报 2025年第4期45卷 1465-1476,I0019页

作者：田书欣朱峰杨喜军符杨苏向敬教育部海上风电技术工程研究中心(上海电力大学) 上海市杨浦区200090 上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090 上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240

海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真... 详细信息

海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真隶属度和伪隶属度函数的交错式海上风电功率区间划分方法,实现风电功率数据Vague软区间化。其次,建立基于Vague-卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)-长短期记忆神经网络(long short-term memory neural network,LSTM)的海上风电功率组合预测模型。通过类Vague软区间转换方法将双隶属度区间概率向量转化为海上风电功率复杂不确定信息下的区间预测结果。然后,从预测准确性、清晰性和兼顾性角度建立预测区间覆盖精度、预测区间宽度和预测综合水平等Vague软区间预测评估指标。最后,以我国东部某海上风电机组实际数据为算例进行验证。结果表明,所提预测模型预测结果可以兼顾预测区间的覆盖精度和清晰度,能够为海上风电不同工况下运行需求提供支撑。

关键词：海上风电 Vague-卷积神经网络(CNN)-长短期记忆神经网络(LSTM)模型 Vague软集软区间转换区间预测