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考虑风电爬坡灵活调节的碳捕集电厂低碳经济调度

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2033-2045页

作者：韩丽王冲于晓娇喻洪波王晓静中国矿业大学电气工程学院徐州221116

为实现“双碳”目标,风电等可再生能源的使用是减少碳排放的根本途径,而碳捕集电厂是降低碳排放的直接手段。但风电具有与生俱来的波动性,风电的骤升骤降会影响碳捕集电厂“电碳耦合”特性,从而对碳捕集效果带来不利影响。而储液罐通过... 详细信息

为实现“双碳”目标,风电等可再生能源的使用是减少碳排放的根本途径,而碳捕集电厂是降低碳排放的直接手段。但风电具有与生俱来的波动性,风电的骤升骤降会影响碳捕集电厂“电碳耦合”特性,从而对碳捕集效果带来不利影响。而储液罐通过增减自身溶液量可近似地存储释放能量,为解决上述问题提供了可能。该文首先搭建碳捕集电厂数学模型,分析储液罐通过增减溶液量带来的储放能量与碳捕集设备能耗之间的关联,研究储液罐的双向调节能力;然后,提出上爬坡碳超前补偿和下爬坡碳滞后补偿调度策略,双向调节储液罐使碳捕集电厂电碳解耦;接着,构建跟随风电爬坡进行调节的低碳经济调度模型;最后,对含碳捕集电厂、高碳电厂和风电场的电力系统进行仿真,证明所提方法的有效性。

关键词：碳减排风电爬坡碳捕集电厂碳补偿

三相CLLC谐振变换器磁集成平面变压器设计与优化

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3774-3786页

作者：程鹤徐恺李朋圣齐乃菊于东升中国矿业大学电气工程学院徐州221116

三相CLLC谐振变换器凭借其高效率、大容量、低器件应力等优势而受到广泛关注。然而,多相结构的磁性元件数量多、体积大,是制约功率变换器尺寸的主要因素。随着宽禁带(WBG)半导体器件的出现,功率变换器的开关频率显著提高,这也为印制电路... 详细信息

三相CLLC谐振变换器凭借其高效率、大容量、低器件应力等优势而受到广泛关注。然而,多相结构的磁性元件数量多、体积大,是制约功率变换器尺寸的主要因素。随着宽禁带(WBG)半导体器件的出现,功率变换器的开关频率显著提高,这也为印制电路板(PCB)绕组的使用提供了有利条件。与传统绕线式绕组相比,PCB绕组的扁平特性更适用于平面磁性元件。此外,由于高频带来的低电感需求也使得基于PCB绕组的平面磁性元件更有利于实现集成。该文提出一种新型的基于PCB绕组的电感和变压器的集成结构,详细分析磁心结构的磁路模型,并给出集成磁件的优化设计方法,最后通过搭建一台基于SiC器件的800 V/10 kW的实验样机进行验证。实验结果表明,该集成方案可有效减小变换器的体积和损耗,具有高功率密度和高效率。

关键词：三相CLLC谐振变换器 PCB绕组磁集成优化设计

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基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

电力系统保护与控制 2024年第2期52卷 39-47页

作者：苗长新祝宇航赵文鹏刘家明中国矿业大学电气工程学院江苏徐州221116

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性... 详细信息

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明:该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。

关键词：谐波检测正弦幅值积分器基波正序分量直流偏置锁相环

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低碳化现代煤基能源开发关键技术体系

煤炭学报 2024年第7期49卷 2949-2972页

作者：葛世荣刘淑琴樊静丽赵毅鑫滕腾中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

煤炭为人类工业文明进步做出了重大贡献,但面临高碳排放的重大难题。现代煤基能源是破解煤与碳矛盾的新路径,能够立足我国资源禀赋实现能源自主可控,提升我国油气自主性,支撑电力清洁转型和新能源产业发展,是保障能源安全和实现双碳目... 详细信息

煤炭为人类工业文明进步做出了重大贡献,但面临高碳排放的重大难题。现代煤基能源是破解煤与碳矛盾的新路径,能够立足我国资源禀赋实现能源自主可控,提升我国油气自主性,支撑电力清洁转型和新能源产业发展,是保障能源安全和实现双碳目标的重要创新方向。基于现代煤基能源概念及技术体系,系统梳理和介绍了现代煤基能源内涵和产品谱系。通过对现代煤基能源的煤基气开发技术、煤基油开发技术、煤基氢开发技术、煤基电生产技术、矿区动态碳中和技术等5个核心技术模块及其19个技术单元和61项关键技术进行分析和论述,提出了10项低碳化煤基能源开发的变革性技术:①基于自移式等离子体气化机的智能煤炭地下气化技术,具有自动燃烧、自动推进、自动封闭、自动监测、自动调控组分等功能;②煤炭地下气化与间接液化耦合可形成低成本、低排放、短流程煤制油路线(UCG-ICL);③利用太阳能加热或干热岩加热的富油煤原位干馏化学开采技术设想;④基于原位碳捕集利用与封存(CCUS)的深部煤炭地下气化制氢路径(UCG-H_(2)),循环CO_(2)作为气化剂提高煤气有效组分产量,捕集CO_(2)就地封存于地下气化空腔,形成近零排放UCG-H_(2)技术路线;⑤纳米富氢水煤浆掺氢发电技术,实现低温低压下的低碳煤基电生产,显著降低煤电CO_(2)排放量;⑥煤炭地下气化耦合IGCC的低碳发电系统构思(UCG+IGCC),减少了IGCC煤制气环节,显著降低CO_(2)排放部分;⑦煤粉爆燃直线驱动发电技术架构,理论做功能量是煤炭燃烧的15倍以上;⑧基于现代煤基能源内循环的CO_(2)加氢合成“绿色甲醇”路线,利用低碳UCG制取的煤基“蓝氢”与捕集CO_(2)合成制取甲醇;⑨现代煤基能源产生的CO_(2)原位地下封存技术系统,有助于实现零碳煤基能源生产;⑩矿区动态碳中和煤基能源系统架构,将智能保供、绿色开发、清洁转化、低碳利用、洁净排放耦合在一个矿区闭环系统中,实现矿区动态碳中和。

关键词：现代煤基能源煤炭能源低碳转型矿区动态碳中和技术能源安全 CO_(2)减排

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低碳化现代煤基能源技术体系及开发战略

煤炭学报 2024年第1期49卷 203-223页

作者：葛世荣樊静丽刘淑琴宋梅鲜玉娇王兵滕腾中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)管理工程学院北京100083

煤炭为人类社会工业化进程做出了重要贡献,为保障我国能源安全和经济平稳发展发挥了关键支撑作用。从19世纪中期开始,煤炭、煤油、煤气、煤电共生的煤基燃料逐步进入规模化使用时代。但是,传统的煤炭利用产生高碳排放,成为能源转型的重... 详细信息

煤炭为人类社会工业化进程做出了重要贡献,为保障我国能源安全和经济平稳发展发挥了关键支撑作用。从19世纪中期开始,煤炭、煤油、煤气、煤电共生的煤基燃料逐步进入规模化使用时代。但是,传统的煤炭利用产生高碳排放,成为能源转型的重大难题。面向生态文明社会发展,煤炭清洁高效利用迫在眉睫,现代煤基能源技术创新势在必行。首次提出现代煤基能源技术体系定义及内涵,将其定义为基于煤炭原料的创新转化而生产具有低碳属性的煤基气、煤基油、煤基氢和煤基电等能源产品,并在矿区原位消纳二氧化碳,形成具有碳中和能力的清洁低碳能源生产系统,其技术内涵包括煤基气、煤基油、煤基氢、煤基电和矿区动态碳中和,共有5个技术模块、19个技术单元和61项关键技术。现代煤基能源技术体系在未来新型能源体系中将发挥“一主体三支撑一突破”的重要作用,即煤基电在我国电力保障中的“以煤稳电”主体作用,煤制油在我国油品安全的“以煤增油”支撑作用,煤基气对我国燃气安全的“以煤补气”支撑作用,煤基氢气对我国氢能发展的“以煤助氢”支撑作用,实现煤基能源动态碳中和技术的“以煤固碳”重大突破。当非化石能源与低碳化煤基能源之比保持在2.5~3.0,煤基能源及油气能源与风光水核能源可实现合理融合,组成具有强互补性、高可靠性、低碳排放的新质能源系统。研究预测,基于现代煤基能源技术实现重大突破和实际应用,2060年我国低碳化煤基能源产量可达10.2亿~14.6亿t标准煤,相当于全国能源需求量的18%~24%,二氧化碳排放量控制在5亿t以下,与目前基于“去煤化”的能源转型规划路径相比,煤炭在我国能源体系中的占比从10%提高到20%以上,二氧化碳排放量降低了50%。届时,现代煤基能源体系对我国能源安全保供和二氧化碳减排具有重大技术创新意义,助力我国走向能源自主独立强国。

关键词：现代煤基能源煤炭清洁高效利用矿区动态碳中和能源安全二氧化碳减排

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基于扩散模型和爬坡趋势分类的风电功率自适应区间预测

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电网技术 2024年第6期48卷 2448-2457,I0051-I0054页

作者：韩丽程颖洁王施琪陈硕中国矿业大学电气工程学院江苏省徐州市221116

扩散模型基于马尔可夫链的概率性质,能够定量描述风电的随机性和不确定性。然而,传统基于扩散模型的时序预测方法以当前输入前一段样本的均值作为基准进行特征缩放,导致预测区间在高峰时段过大、低谷时段过小。因此,提出一种基于扩散模... 详细信息

扩散模型基于马尔可夫链的概率性质,能够定量描述风电的随机性和不确定性。然而,传统基于扩散模型的时序预测方法以当前输入前一段样本的均值作为基准进行特征缩放,导致预测区间在高峰时段过大、低谷时段过小。因此,提出一种基于扩散模型和爬坡趋势分类的风电功率自适应区间预测方法。首先,利用基于扩散模型的区间预测框架获取初始预测区间。然后,将风电波动过程划分为6种模式,对不同模式下的预测区间采取自适应规整策略,进而获得初始改进区间。接着,针对高出力模式中非爬坡时段的区间带宽不匹配问题,建立爬坡趋势分类评估模型,并结合所属出力模式进行区间修正,获得最终的区间预测结果。最后,实验结果表明所提方法的区间预测效果更优。

关键词：扩散模型自适应规整波动特征爬坡趋势分类区间预测

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异构群智感知PPO多目标任务指派方法

控制理论与应用 2024年第6期41卷 1056-1066页

作者：杨潇郭一楠吉建娇刘旭中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学人工智能研究院江苏徐州221008

现有移动群智感知系统的任务指派主要面向单一类型移动用户展开,对于存在多种类型移动用户的异构群智感知任务指派研究相对缺乏.为此,本文针对异质移动用户,定义其区域可达性,并给出感知子区域类型划分.进而,兼顾感知任务数量和移动用... 详细信息

现有移动群智感知系统的任务指派主要面向单一类型移动用户展开,对于存在多种类型移动用户的异构群智感知任务指派研究相对缺乏.为此,本文针对异质移动用户,定义其区域可达性,并给出感知子区域类型划分.进而,兼顾感知任务数量和移动用户规模的时变性,构建了动态异构群智感知系统任务指派的多目标约束优化模型.模型以最大化感知质量和最小化感知成本为目标,综合考虑用户的最大任务执行数量、无人机的受限工作时间等约束.为解决该优化问题,本文提出一种基于近端策略优化的多目标进化优化算法.采用近端策略优化,根据种群的当前进化状态,选取具有最高奖励值的进化算子,生成子代种群.面向不同异构群智感知实例,与多种算法的对比实验结果表明,所提算法获得的Pareto最优解集具有最佳的收敛性和分布性,进化算子选择策略可以有效提升对时变因素的适应能力,改善算法性能.

关键词：异构群智感知多目标优化强化学习近端策略优化

基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 24-35页

作者：苗长新赵文鹏刘家明祝宇航牛作虎李彪中国矿业大学电气工程学院江苏徐州221116

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题,提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先,建立VSG并联系统有功环小信号模型,分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理... 详细信息

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在外界扰动时存在的有功暂态振荡问题,提出一种基于频率超前校正的VSG并联系统有功振荡抑制策略。首先,建立VSG并联系统有功环小信号模型,分析负载功率突变时的VSG有功振荡机理。然后,基于微分超前校正思想并结合VSG有功环控制结构,将有功功率反馈至频率偏差之上,从而增大系统阻尼程度并抑制VSG并联系统有功暂态振荡。接下来,建立改进型VSG并联系统状态空间模型,通过根轨迹分析系统动态响应性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案能够有效抑制VSG并联系统有功暂态振荡,并且不影响其稳态有功特性。

关键词：虚拟同步发电机有功振荡超前校正状态空间模型根轨迹分析

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煤流-潮流协同的矿山供电系统低碳优化运行

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2245-2256,I0013页

作者：梁睿张鸽袁乐童黄宏旭张小彤吕超贤巩敦卫中国矿业大学电气工程学院江苏省徐州市221116 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏省徐州市221116

双碳目标的提出对我国矿山绿色高效开采提出了更高的需求。为此,该文提出煤流-潮流协同的矿山供电系统优化调度方法。首先,基于煤流在采煤工作面、带式运输机、储煤筒仓等环节的连续性特征,抽象出运输煤流和节点功率耦合的运输设备模型... 详细信息

双碳目标的提出对我国矿山绿色高效开采提出了更高的需求。为此,该文提出煤流-潮流协同的矿山供电系统优化调度方法。首先,基于煤流在采煤工作面、带式运输机、储煤筒仓等环节的连续性特征,抽象出运输煤流和节点功率耦合的运输设备模型;其次,整合煤流运输安全约束与配网潮流约束,建立煤流-潮流协同的运行优化模型;最后,以矿山用能的经济性和碳减排为目标,考虑主网实时碳计量水平,调节采煤时间、煤流速度、运输流量与设备用能,生成煤流运输和矿山电网低碳调度的优化方案。以山西某矿山供电系统为实例,验证所提模型与方法的有效性。仿真结果表明,所提模型与方法能够有效降低矿山生产的吨煤电耗、用能成本及碳排放量,实现了煤流-潮流协同的矿山低碳化经济运行。

关键词：矿山供电系统煤流潮流分时碳计量低碳运行