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空调新风系统需求响应潜力评估及影响因素研究

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电网技术 2024年第7期48卷 2775-2783页

作者：罗紫怡张吉张涛刘晓华清华大学建筑学院北京市海淀区100084

需求响应是保障电力供需平衡的重要措施,空调是重要的需求响应资源。空调新风负荷能耗占比高,但是基于室内二氧化碳浓度的新风负荷参与电力系统需求响应的潜力尚不清晰。该文以办公建筑新风系统为例,分别以单位小时能耗最低和全天电费... 详细信息

需求响应是保障电力供需平衡的重要措施,空调是重要的需求响应资源。空调新风负荷能耗占比高,但是基于室内二氧化碳浓度的新风负荷参与电力系统需求响应的潜力尚不清晰。该文以办公建筑新风系统为例,分别以单位小时能耗最低和全天电费最低为目标,提出了新风系统短期响应和全天响应策略,并建立了相应的响应潜力评估方法。研究结果表明:室内二氧化碳浓度惯性小,新风系统调节速度快,是优良的短期响应资源,单位小时能耗可削减20%~100%,人员密度越低,响应潜力越大,夏季尖峰电价时段平均可削减34%的新风负荷。以峰谷分时电价为响应信号,全天总运行费用可节省14%。在此基础上,进一步探究了室内二氧化碳浓度上限、人员密度、换气次数和气候区对新风负荷响应潜力的影响规律。新风柔性为建筑参与电网响应提出了新的解决方案,对于改善电力供需矛盾有较高的应用价值。

关键词：电力需求响应柔性用能新风负荷二氧化碳空调系统

基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4759-4774,I0013页

作者：夏越张鸿飞陈颖杜松怀苏娟刘露沈沉中国农业大学信息与电气工程学院北京市海淀区100083 清华大学电机系北京市海淀区100084

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零... 详细信息

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

关键词：传递函数双馈风力发电系统(DFIG-based WECS) 小信号分析动力传动系统模型

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太阳能光热发电并网的综合效益量化评估方法

中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5135-5146,I0010页

作者：方宇晨杜尔顺余扬昊姜海洋戴璟张宁清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 低碳能源实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

构建新型电力系统,是实现“双碳”目标的关键抓手。强随机性与低惯量特性将成为新型电力系统的重要特征。相比风电、光伏发电技术,太阳能光热发电技术集成太阳能利用、旋转同步发电机与高性价比的大容量储热为一体,是具有灵活调节能力... 详细信息

构建新型电力系统,是实现“双碳”目标的关键抓手。强随机性与低惯量特性将成为新型电力系统的重要特征。相比风电、光伏发电技术,太阳能光热发电技术集成太阳能利用、旋转同步发电机与高性价比的大容量储热为一体,是具有灵活调节能力与旋转惯量支撑的清洁发电技术,可在电力系统中承担与火电相似的“压舱石”角色。当前,光热发电的技术成本相对较高,灵活效益与惯量效益等亟待全面综合评估。该文从能量效益、灵活性效益、惯量效益以及碳减排效益4个方面分析了光热发电在高比例可再生能源电力系统中的综合效益,并提出了解析化的综合效益定量评估模型与方法。算例结果表明,相比于仅考虑能量效益,综合效益提高了41.27%。

关键词：碳达峰碳中和新型电力系统光热发电综合效益评估

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基于数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预测

中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5196-5207,I0015页

作者：郑珂王丽婕郝颖王勃北京信息科技大学自动化学院北京市海淀区100192 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

云是影响太阳直接辐射变化的主要因素,由于各类云的透光率不同,导致到达光伏电站的太阳辐射会随之产生波动。为解决各类云遮挡下的光伏发电功率波动大、预测模型个数多的问题,提出一种基于卫星云图和数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预... 详细信息

云是影响太阳直接辐射变化的主要因素,由于各类云的透光率不同,导致到达光伏电站的太阳辐射会随之产生波动。为解决各类云遮挡下的光伏发电功率波动大、预测模型个数多的问题,提出一种基于卫星云图和数据集蒸馏的光伏发电功率超短期预测模型。首先,基于待测场站上方的历史云图,采用Farneback光流法预测出云图;然后,根据卫星云分类标签数据建立各类云的样本库,利用数据集蒸馏算法训练样本库得到云类判别图,将预测云图与云类判别图匹配计算,获得云类聚合匹配特征;最后,利用上述特征、云量特征以及数值天气预报数据建立长短期记忆网络模型,对光伏发电功率进行超短期预测。利用某光伏电站数据进行验证,结果显示,该文所提模型能准确描述云层的各项特征,有效提升光伏功率预测精度。

关键词：数据集蒸馏卫星云图云分类光流法超短期光伏功率预测

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基于复杂网络演化博弈的可再生能源技术扩散仿真分析

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电网技术 2024年第4期48卷 1573-1582,I0051,I0052-I0054页

作者：张益岗王小君孙庆凯窦嘉铭王英刘曌北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

“双碳”目标下,风光等可再生能源逐步替代煤等传统化石能源是实现电力系统能源转型的必然趋势,开展可再生能源技术扩散研究是模拟分析这一趋势的重要手段。然而,现有可再生能源技术扩散研究多从总体层面关注宏观扩散模型,忽略了发电商... 详细信息

“双碳”目标下,风光等可再生能源逐步替代煤等传统化石能源是实现电力系统能源转型的必然趋势,开展可再生能源技术扩散研究是模拟分析这一趋势的重要手段。然而,现有可再生能源技术扩散研究多从总体层面关注宏观扩散模型,忽略了发电商群体内部微观复杂博弈过程及相互作用对宏观扩散影响的复杂性。针对该问题,该文基于系统科学与博弈论视角,以发电商群体社会关系构建复杂网络,以不完全信息有限理性特征开展演化博弈。从发电商个体发电策略更新到发电商群体关系演化的逻辑,由点到面地分析可再生能源技术扩散的动态演化过程。基于两种典型复杂网络场景开展仿真,剖析发电商群体关系、政策标准以及市场价格等众多因素对可再生能源技术扩散演化的影响。算例结果既可为政府引导可再生能源技术在发电企业扩散方面提供理论支撑,亦可为演化博弈理论在能源行业中的广泛应用提供有益的借鉴。

关键词：可再生能源技术扩散复杂网络演化博弈

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城轨交通牵引供电系统电流与功率追踪研究

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2270-2278,I0015页

作者：米佳雨杨中平钟志宏林飞孙凯琦毛润前北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

对于包含多个变电站的城轨牵引供电系统,在多车协同运行场景下,变电站、牵引列车、制动列车之间存在着复杂的能量交互。现有的潮流计算方法只关注于得到某时刻下各支路电流的大小,并未深入分析系统中各源(变电站和制动列车)与负荷(牵引... 详细信息

对于包含多个变电站的城轨牵引供电系统,在多车协同运行场景下,变电站、牵引列车、制动列车之间存在着复杂的能量交互。现有的潮流计算方法只关注于得到某时刻下各支路电流的大小,并未深入分析系统中各源(变电站和制动列车)与负荷(牵引列车和线路电阻)之间定量的电流及功率分配关系。该文基于电路理论,对城轨牵引供电系统中的电流分配情况进行上游追踪与下游追踪,定量表征源电流与负荷电流之间的比例关系;基于电流追踪的结果,对城轨牵引供电系统的功率分配进行上游追踪与下游追踪,得到源功率与负荷功率之间的具体分配系数。最后,通过算例分析验证所提潮流追踪算法的有效性和正确性。潮流追踪直观定量地展示了系统的功率流动路径,为后续优化储能系统容量配置和多储能系统间的协调控制提供理论支撑。

关键词：城市轨道交通电流追踪功率追踪节点电压方程上游追踪下游追踪

绿氢内燃机及其在边无海岛地区的供电系统应用前瞻

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1894-1903,I0019页

作者：马宁孙柏刚罗庆贺北京理工大学机械与车辆学院北京市海淀区100081

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系... 详细信息

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系统通过氢内燃机替代柴油内燃机发电,制氢及储氢系统替代原有柴油和部分储能电池,达到充分利用边无海岛的可再生能源,实现海岛零碳可自身持续供能,摆脱外界输入能源依赖。该系统具备推广和应用前景,为未来边无海岛零碳自持供电系统建设提供参考。

关键词：氢内燃机可再生能源边无海岛零碳供电系统

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基于耦合约束解耦的虚拟电厂动态可行域求解方法

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3440-3451,I0008页

作者：许泽凯和敬涵刘曌陈韦韬王小君张沛北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统需深入挖掘需求侧灵活性资源的调度潜力,使其参与电网调度调节任务以提升电网平衡调节能力。灵活性资源的海量异构特性使其聚合可行域的求解计算复杂度提升、约束满足难度增大。该文基于顶点搜索法,建立计及分布式电源出力不确定性的虚拟电厂动态可行域求解模型,进而通过李雅普诺夫优化将求解模型内部耦合约束松弛解耦为虚拟队列稳定性问题,提出以顶点搜索与队列稳定为目标的数学模型,最终通过建立虚拟时间队列形成求解算法。所提算法通过耦合约束解耦以提高求解效率;通过满足调度能力约束以提升资源调度能力。算例结果表明,在日前与日内场景下,所提算法具备提升计算效率与约束满足能力等方面的优势。

关键词：虚拟电厂可行域柔性负荷时间耦合约束李雅普诺夫优化

1500 V锂离子电池簇电场分布仿真及绝缘风险分析

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 377-384,I0031页

作者：牛腾腾黄人杰渠展展惠东杨颖清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

锂离子电池储能在辅助可再生能源并网、电网调频和调峰等方面发挥重要作用。提高锂离子电池储能系统直流侧电压等级,有利于储能系统的降本增效,却对电池系统绝缘性能产生了更高的要求。该文对锂离子电池簇在直流1500 V下场强分布进行了... 详细信息

锂离子电池储能在辅助可再生能源并网、电网调频和调峰等方面发挥重要作用。提高锂离子电池储能系统直流侧电压等级,有利于储能系统的降本增效,却对电池系统绝缘性能产生了更高的要求。该文对锂离子电池簇在直流1500 V下场强分布进行了仿真计算,并考虑了绝缘结构胶中不同规格气泡缺陷的影响。由于存在共模干扰的影响,该文对直流电压、共模电压叠加下电池簇场强分布进行了仿真计算,结果表明:1500 V直流电压下场强最大值出现在外绝缘膜和绝缘罩交界处,贯穿型气泡缺陷使局部场强最大值增大130.6%,考虑共模电压影响后一个周期内场强最大值增幅约为86%,且场强最大值点由外绝缘膜转移至空气中。该文构建的跨越4个数量级的大跨度几何尺寸(10^(1)~10^(-3)m)电池系统电场仿真模型首次建立了储能电池簇中各电池单体金属壳体表面的电场分布,首次将共模干扰引入电池单体电场分析,提出了通过降低电池系统对地寄生电容从而抑制共模干扰、增加单体电池边角处绝缘强度从而减小最大电场强度的方法,解决了高压电池系统在共模干扰下电场分布畸变、绝缘风险增大的问题,为高压电池系统绝缘设计提供理论支撑。

关键词：锂离子电池储能系统气泡缺陷直流1500 V 共模电压