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改进型纯氧-纯氢燃烧Graz循环优化与参数影响规律

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 3962-3974,I0018页

作者：余世达胡博李雪松任晓栋李想顾春伟热科学与动力工程教育部重点实验室(清华大学能源与动力工程系) 北京市海淀区100084 北京大学能源研究院北京市海淀区100871

为提升储氢发电的能源利用率,该文在Graz循环的基础上,提出一种改进型Graz循环(R-Graz循环),可实现更为高效的氢-电转换。循环的建模与优化程序基于MATLAB平台开发,工质热力性质由REFPROP得到,计算结果表明:R-Graz循环的设计点净效率可... 详细信息

为提升储氢发电的能源利用率,该文在Graz循环的基础上,提出一种改进型Graz循环(R-Graz循环),可实现更为高效的氢-电转换。循环的建模与优化程序基于MATLAB平台开发,工质热力性质由REFPROP得到,计算结果表明:R-Graz循环的设计点净效率可达70.98%,比同等输入参数的Graz循环高约0.5%,远高于现代燃气-蒸汽联合循环。在相同的氢使用量下,R-Graz循环系统相较Graz循环系统,可多生产0.34%的电能。对关键参数的影响规律分析表明,提升高温燃气透平进口温度、进口压力、高压蒸汽透平进口温度,降低冷凝压力均有助于提升R-Graz循环效率,其中高温燃气透平进口压力、冷凝压力的影响尤为显著。结果为电-氢-电模式的应用提供了新的路径,为部件设计以及参数选择提供了参考。

关键词：纯氧燃烧燃气轮机循环氢能利用热力学分析

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数据中心纳入全国碳排放权交易市场机制研究

中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5562-5573,I0010页

作者：朱子恒张策丁肇豪张达清华大学能源环境经济研究所北京市海淀区100084 清华大学智能产业研究院北京市海淀区100084 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

当前,我国数据中心产业发展迅速,耗电量同步快速增长,导致了大量的间接温室气体排放。在“碳达峰、碳中和”目标提出的背景下,将数据中心纳入全国碳排放权交易市场(简称全国碳市场)可以引导数据中心提升能效和使用清洁电力。该文参考全... 详细信息

当前,我国数据中心产业发展迅速,耗电量同步快速增长,导致了大量的间接温室气体排放。在“碳达峰、碳中和”目标提出的背景下,将数据中心纳入全国碳排放权交易市场(简称全国碳市场)可以引导数据中心提升能效和使用清洁电力。该文参考全国碳市场运行基本原则,从数据中心各组成部分的运行特征出发,提出数据中心纳入全国碳市场后的碳排放配额分配方法、碳排放核算方法、数据质量控制与绿色电力交易等管理机制,并提出纳入全国碳市场的数据中心责任主体与规模边界建议。

关键词：数据中心全国碳排放权交易市场机制设计电力负荷

价格-积分联合激励下考虑消费舒适度的居民需求响应优化策略

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电网技术 2024年第2期48卷 819-829页

作者：戴逢哲姜飞陈磊吴永飞魏文张开元孟亦超何桂雄长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410076 北京大学信息科学技术学院北京市海淀区100871 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

针对居民家庭生活能耗占比高、碳排放量基数大、用电分散性与随机性明显的问题,为进一步发掘居民用户的节能降碳潜力,引导其规模有序地参与电力需求响应,提出了价格信号与积分制联合激励下考虑消费舒适度的居民用户需求响应优化策略。首... 详细信息

针对居民家庭生活能耗占比高、碳排放量基数大、用电分散性与随机性明显的问题,为进一步发掘居民用户的节能降碳潜力,引导其规模有序地参与电力需求响应,提出了价格信号与积分制联合激励下考虑消费舒适度的居民用户需求响应优化策略。首先,分析价格-积分联合激励的运营架构,构建考虑居民用电消费心理学的行为不确定性模型。其次,提出价格-积分联合激励量化模型与积分激励兑换策略,结合家用电器运行特征,构建居民柔性负荷的积分激励数学模型。进而,考虑居民用电量、时间与温度多元舒适度,构建计及消费舒适度与边界效用递减效应的居民用户需求响应多目标优化模型。最后,以我国北方某社区某个居民家庭负荷为例进行仿真计算,结果表明,所提模型能在保障居民电力消费舒适度的前提下,降低日电费支出18.21%,相比于其他两种策略,在负荷电量转移率、居民负荷峰值削减量方面的优势更为显著。

关键词：电力积分联合激励柔性负荷需求响应多目标优化

机器学习赋能的优化算法及其在新型电力系统中的应用与展望

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中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6367-6384,I0008页

作者：王新迎闫冬施展张东霞邓琪林振炜中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 杉数科技(北京)有限公司北京市朝阳区100102

近年来,随着可再生能源的快速发展和新型电力系统建设的加速推进,电力系统的不确定性日益突出,给建模和优化调度带来巨大挑战。机器学习技术可有效利用海量历史数据,为优化稳定快速求解提供了新的理论依据。该文详细分析该新兴交叉领域... 详细信息

近年来,随着可再生能源的快速发展和新型电力系统建设的加速推进,电力系统的不确定性日益突出,给建模和优化调度带来巨大挑战。机器学习技术可有效利用海量历史数据,为优化稳定快速求解提供了新的理论依据。该文详细分析该新兴交叉领域的研究进展。首先,针对一般化的优化问题,基于机器学习与优化计算的交互方式,将其基本算法框架概括为机器学习端到端优化求解、机器学习增强的优化求解算法以及机器学习和电力系统优化联合驱动求解3类,分别阐述其基本原理和适用问题形式。其次,针对相关技术在电力系统优化中的应用研究进展进行梳理,总结其基本方法和应用效果。最后,对基于学习的优化方法的发展趋势及其在新型电力系统中的应用前景进行展望,以期为该新兴领域的后续研究工作提供参考和启发。

关键词：机器学习新型电力系统人工智能优化算法

新型IGCT直流输电换流阀运行试验研究及其等效性评估

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4112-4122,I0031页

作者：王宗泽余占清许超群陈政宇屈鲁赵彪曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 国家电网有限公司北京市西城区100031

换相失败问题(commutation failure,CF)是电网换相换流高压直流输电技术(line commutated converter high voltage directcurrent,LCC-HVDC)面临的固有难题。为了解决该问题,已有文献主要从拓扑结构、控制策略等方面着手,鲜见抵御换相... 详细信息

换相失败问题(commutation failure,CF)是电网换相换流高压直流输电技术(line commutated converter high voltage directcurrent,LCC-HVDC)面临的固有难题。为了解决该问题,已有文献主要从拓扑结构、控制策略等方面着手,鲜见抵御换相失败的新型换流阀研制及试验研究。该文开展基于大功率逆阻型集成门极换流晶闸管(reverse blocking integrated gate commutated thyristor,RB-IGCT)的新型换流阀试验研究及试验等效性分析。首先,阐释新型换流阀抵御换相失败的原理,并针对新型换流阀不同的工作模式,提出对新型电力电子器件的需求。然后,利用现有的型式试验合成回路平台开展适用于传统晶闸管换流阀的运行试验,并分析试验结果,得出大部分试验项目等效性较好而小熄弧角试验和关断试验等效性较差的结论。最后,针对这两项特殊试验提出新的试验方法和试验电路,可为新型换流阀的研发和应用提供一定的技术基础。

关键词：新型换流阀电网换相换流器合成试验回路型式试验换相失败逆阻型集成门极换流晶闸管

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面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能容量优化配置分析

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电网技术 2024年第4期48卷 1428-1434,I0009,I0010页

作者：王晰苏开元谢小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

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(... 详细信息

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(准)稳态视角,围绕水下抽蓄的容量优化配置开展研究。首先,明确海上风电-UPHS系统结构,基于水下抽蓄原理与风电出力特性建立系统模型;之后,以最大化投资收益为目标,构建UPHS容量优化配置模型,求解目标算例风速条件下风电机组、水下储能的最佳容量与实时出力;最后,围绕UPHS关键参数对规划结果的影响开展对比分析。结果表明,水下储能的引入可以大幅提升远海风电场的建设规模与投资收益;同时建设尺寸、利用小时数等储能参数亦会对规划结果产生多角度影响。

关键词：水下抽水蓄能水下储能容量配置海上风电

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计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求分析

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3500-3507,I0013页

作者：马宁嘉谢小荣李浩志赵靖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

随着新能源渗透率的提高,电力系统惯量水平逐步下降,频率稳定问题日益突出。为保障系统安全稳定运行,新能源机组应提供惯量支撑,该文提出计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求的分析方法。首先,从频率稳定角度阐述了对新能源机组提... 详细信息

随着新能源渗透率的提高,电力系统惯量水平逐步下降,频率稳定问题日益突出。为保障系统安全稳定运行,新能源机组应提供惯量支撑,该文提出计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求的分析方法。首先,从频率稳定角度阐述了对新能源机组提出惯量需求的重要意义;其次,明确新能源机组惯量的定义和计算方法;然后,构建反映时空分布特性的电力系统频率响应模型;再而,提出新能源机组惯量需求的分析方法及流程;最后,基于算例系统验证惯量需求分析方法的有效性。

关键词：新型电力系统新能源惯量需求频率动态

柔性直流电网故障暂态电压和电流特征分析方法

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电网技术 2024年第7期48卷 2958-2966,I0089-I0095页

作者：余修勇顾菊平张新松茅靖峰肖立业南通大学电气工程学院江苏省南通市226019 中国科学院电工研究所北京市海淀区100190

对柔性直流电网故障后的暂态电压和电流特征进行准确分析是设计新型故障保护方案的理论基础,现有利用首行波的故障特征分析方法未能有效反映故障点对故障行波多次折射和反射的影响,在近端故障时将产生较大的误差。利用建立的柔性直流电... 详细信息

对柔性直流电网故障后的暂态电压和电流特征进行准确分析是设计新型故障保护方案的理论基础,现有利用首行波的故障特征分析方法未能有效反映故障点对故障行波多次折射和反射的影响,在近端故障时将产生较大的误差。利用建立的柔性直流电网故障后的等值电路图,求解得到不同位置故障点的初始故障电压、不同位置的折射和反射系数、以及故障点线模-地模耦合转化系数。提出了一种考虑行波多次折射和反射之后故障点等效故障电压的计算方法,并联合求解得到的系统中各位置故障电压和电流的传递函数,得到故障后暂态电压和电流的数值表达式。在PSCAD/EMTDC搭建环状四端柔性直流电网仿真模型模拟故障,通过仿真与理论计算的对比结果验证理论推导的正确性。

关键词：柔性直流电网故障电压和电流行波数值表达式多次折射和反射传递函数

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电力多元转换(Power-to-X):技术路径、应用与挑战

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电网技术 2024年第5期48卷 1809-1820,I0001页

作者：李亚楼王丹丹赵飞李芳电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

碳中和目标驱动下,新能源装机比重迅速提升,但其随机性与波动性将给电力系统消纳和安全运行带来巨大挑战。电力多元转换(Power-to-X)可以将可再生能源发电转换为其他各类绿色燃料,利用化学能实现对电能的吸收、储存和运输,为电力系统电... 详细信息

碳中和目标驱动下,新能源装机比重迅速提升,但其随机性与波动性将给电力系统消纳和安全运行带来巨大挑战。电力多元转换(Power-to-X)可以将可再生能源发电转换为其他各类绿色燃料,利用化学能实现对电能的吸收、储存和运输,为电力系统电能储存和利用提供了新思路;同时,通过电力多元转换,也加强了各种能源形式的耦合,降低了不同领域的碳排放,对推进我国绿色低碳转型具有重要意义。该文着重介绍了Power-to-X涉及的各个关键环节,包括电解制储氢、碳捕集以及绿氢转换的技术发展现状;重点比较了4类典型Power-to-X路径——电转甲烷、电转甲醇、电转醚类和电转氨的技术流程;此外,该文针对当前国内外Power-to-X实施情况,具体介绍了各类示范项目的应用进展;进一步地,该文从能效、碳源以及制氢技术等方面出发,剖析了Power-to-X发展面临的主要问题与挑战;最后,针对当前问题,该文提出了相应应对措施,并对Power-to-X的未来发展进行了展望。

关键词：可再生能源电力多元转换电解制氢绿氢转换绿色燃料