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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

首都住宅建筑燃料电池热电联供系统建模与能量供需分析

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 3905-3915,I0013页

作者：彭黎菊李爽史翊翔蔡宁生王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京市西城区100044 清华大学能源与动力工程系北京市海淀区100084

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联供(combined heat and power,CHP)系统作为一种建筑供能新手段,可有效降低建筑运行能耗、推动能源绿色低碳转型。针对北方地区住宅建筑电热需求大且热电矛盾突出,... 详细信息

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联供(combined heat and power,CHP)系统作为一种建筑供能新手段,可有效降低建筑运行能耗、推动能源绿色低碳转型。针对北方地区住宅建筑电热需求大且热电矛盾突出,全年负荷波动大等特点,以北京市为代表,利用DeST软件对住宅建筑进行负荷分析并搭建燃料电池热电联供系统模拟平台,研究不同参数对联供系统性能的影响;以负荷特性和参数分析结果为依据,设计一年不同时段下北京住宅建筑管理策略:冬季采用“以热定电”,其余季节均采用“以电定热”;与基线系统相比,在春、夏、秋、冬4个典型日中联供系统天然气耗气量分别减少了39.16%、31.63%、36.01%和14.04%,对热电联供系统用于未来建筑供能具有一定借鉴意义。

关键词：热电联供燃料电池能耗分析模拟能量管理策略

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

信息驱动的大电网运行态势知识图谱框架及构建模式研究

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4167-4180,I0001页

作者：张晓华刘道伟李柏青乔颖赵高尚杨红英吕先进张丽国网冀北电力有限公司北京市西城区100053 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 中国科学院软件研究所北京市海淀区100190

基于大电网海量、高维的各类实时测量及仿真模拟信息,依托大数据、人工智能、知识图谱等先进信息技术,深度挖掘和表征电网运行态势知识并直观形象展示,是建设大电网在线智能主动安全防御体系的核心。首先,在智能全景系统思想体系下,采... 详细信息

基于大电网海量、高维的各类实时测量及仿真模拟信息,依托大数据、人工智能、知识图谱等先进信息技术,深度挖掘和表征电网运行态势知识并直观形象展示,是建设大电网在线智能主动安全防御体系的核心。首先,在智能全景系统思想体系下,采用“物理系统+信息系统+知识图谱”融合机制,综合考虑电网不同运行场景的稳定状态评估指标和优化控制策略信息,给出电网运行态势知识图谱的基本概念及内涵,并详细介绍其核心要素及构建目标。然后,依托智能电网调度时空大数据支撑平台,设计电网运行态势知识图谱软件功能架构,包含多源信息融合、时空大数据平台、态势图谱引擎、知识关联推理、图谱业务应用和友好人机交互等6个层次模块。在此基础上,给出自顶向下的电网运行态势知识图谱构建模式,并系统性介绍逻辑架构、技术架构、知识建模、知识抽取、知识融合、知识加工、知识更新、图结构存储、可视化引擎等构建技术。最后,研发大电网运行态势知识图谱智能构建及可视化系统,并在某省级电网开展测试应用,为实现信息驱动的大电网智能全景主动安全防御提供技术支撑。

关键词：智能全景系统智能全景电网运行态势知识图谱人工智能

导通时延抖动对无电抗器电容型脉冲电源的影响

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 2058-2067,I0034页

作者：叶文怡王炅付荣耀徐旭哲李兴严萍徐伟东中国科学院电工研究所北京市海淀区100190 中国科学院大学北京市石景山区100049

无电抗器电容储能型电源技术是提升高功率脉冲电源小型化与轻量化水平的有效途径之一,可加速推动电磁轨道发射技术的工程化应用。该型电源工作期间,晶闸管导通时延抖动是影响电源系统安全运行的重要因素。该文建立大功率晶闸管与动态负... 详细信息

无电抗器电容储能型电源技术是提升高功率脉冲电源小型化与轻量化水平的有效途径之一,可加速推动电磁轨道发射技术的工程化应用。该型电源工作期间,晶闸管导通时延抖动是影响电源系统安全运行的重要因素。该文建立大功率晶闸管与动态负载的子电路模型,并通过模拟试验验证模型的准确性,结合系统输出性能与半导体开关性能进行对比分析,研究先导通模块的抖动阈值,为电源设计提供参考。结果表明:去除脉冲电抗器后,系统效率提升2.13%,导通时延抖动对系统输出性能影响极小;当出膛速度一致时,更高的系统效率使得无电抗器电源的小型化、轻量化水平进一步提升,体积减小了23.1%,质量减少了18.9%;导通时延抖动影响先导通模块晶闸管的运行安全,应关注高电流上升率以及由此可能引起的电流尖峰;在0.1μs的抖动阈值内,提高导通模块数可有效降低先导通模块的电流上升率;以晶闸管电流上升率限值为边界条件,导通模块数随导通时延抖动的增大以幂函数形式增加。根据系统性能分析,该型电源在增强型电磁轨道发射系统中具备工程可行性。

关键词：电磁发射电容储能脉冲功率电源无电抗器导通时延抖动

面向构网逆变器的虚拟振荡器控制技术:统一设计框架与关键问题探讨

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电网技术 2024年第6期48卷 2251-2261,I0003,I0004页

作者：史亚帆许寅吴翔宇时珊珊北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 北京市轨道交通电气工程技术研究中心北京市海淀区100044 国网上海市电力公司电力科学研究院上海市虹口区200437

虚拟振荡器控制是近年来新兴的逆变器构网型控制方式,相较于下垂控制、虚拟同步发电机控制等现有构网型控制而言,其在动态响应速度与大扰动稳定性等方面具有优势。首先基于已有研究介绍了虚拟振荡器控制的基本原理及现有类型,接着针对... 详细信息

虚拟振荡器控制是近年来新兴的逆变器构网型控制方式,相较于下垂控制、虚拟同步发电机控制等现有构网型控制而言,其在动态响应速度与大扰动稳定性等方面具有优势。首先基于已有研究介绍了虚拟振荡器控制的基本原理及现有类型,接着针对虚拟振荡器设计目前缺乏普适性的问题提出了虚拟振荡器控制的统一设计框架及详细设计步骤,并以自行设计的两类虚拟振荡器为例,通过时域仿真验证了所提设计框架的可行性;最后从功率调度能力、抗扰动稳定运行能力以及实际应用能力3方面针对目前限制虚拟振荡器控制技术发展的关键问题进行了梳理与探讨,并给出了解决思路与未来的研究方向。

关键词：虚拟振荡器构网逆变器逆变器控制稳定性统一设计框架

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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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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

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考虑源-荷不确定性的省间电力现货市场潮流风险概率评估

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电网技术 2024年第9期48卷 3735-3744,I0065页

作者：武振荣杨建宾叶林王德林王超史昕崔晖王方雨中国农业大学信息与电气工程学院北京市海淀区100083 国家电力调度控制中心北京市西城区100031 国网大数据中心北京市西城区100031 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网北京市电力公司电力科学研究院北京市丰台区100075

新型电力系统建设背景下可再生能源占比逐渐提高,源-荷双侧不确定性使省间电力现货市场运行风险增加。针对该问题,提出一种考虑源-荷双侧不确定性的省间电力现货市场联络线潮流风险概率评估方法。首先,分析源-荷双侧不确定性对省间电力... 详细信息

新型电力系统建设背景下可再生能源占比逐渐提高,源-荷双侧不确定性使省间电力现货市场运行风险增加。针对该问题,提出一种考虑源-荷双侧不确定性的省间电力现货市场联络线潮流风险概率评估方法。首先,分析源-荷双侧不确定性对省间电力现货市场出清的影响,建立源-荷联合不确定性模型为市场出清提供数据基础。然后,设计省间电力现货市场出清双层优化模型,以计算省间联络线的潮流出清结果。最后,为表征源-荷双侧不确定性给电力市场出清安全带来的风险,提出联络线容量占用率、潮流概率稳定度和潮流稳定风险度等多个指标对联络线潮流进行了不确定性风险评估。利用某省电力公司数据进行了仿真测试,并将结果与不同不确定性建模方法、不同置信区间下的评估结果对比,验证了所提方法的有效性。

关键词：源-荷不确定性省间电力现货市场概率分析风险评估