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非晶合金-取向硅钢组合铁心结构设计及其磁-振动特性分析

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2925-2936页

作者：陈昊李琳新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,... 详细信息

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,提出一种基于自由参数扫描法的组合铁心结构设计方法。首先,根据非晶合金-取向硅钢组合铁心结构特点,建立组合铁心的等效双非线性磁路模型;其次,采用磁路法迭代求解组合铁心的磁通密度分布,并制定组合铁心的结构设计流程;最后,根据结构设计结果制作了组合铁心的实验模型,采用实验和有限元仿真结合的方法分析了其磁-振动特性,验证了所提设计方法的准确性,并与传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心进行对比分析,阐述了组合铁心的优势。

关键词：非晶合金-取向硅钢组合铁心自由参数扫描法结构设计双非线性磁路模型磁-振动特性

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风电场站等值模型综合评价体系

电力自动化设备 2024年第7期44卷 271-277页

作者：王晗玥付乐融刘星井航冯谟可许建中华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

为实现多类风电场站等值模型综合评价,搭建全拓扑详细模型作为基准模型,通过集电网络等值与风电机组聚合分别得到单机等值模型、馈线等值模型2个评价对象。提出基于改进层次分析的等值模型综合评价体系,包含多工况的时空层面评价指标。... 详细信息

为实现多类风电场站等值模型综合评价,搭建全拓扑详细模型作为基准模型,通过集电网络等值与风电机组聚合分别得到单机等值模型、馈线等值模型2个评价对象。提出基于改进层次分析的等值模型综合评价体系,包含多工况的时空层面评价指标。针对所提评价指标,在PSCAD/EMTDC环境中对3个模型展开仿真测试,给出2个等值模型的综合评价结果:在对仿真速度要求不高时,馈线等值模型评价综合值更高,具备多种问题分析能力,普适性更好。所提综合评价体系从仿真层面出发,实现了对风电场站等值模型包括稳态运行点、小干扰、暂态运行条件、集电网络空间体征、仿真速度多项指标的全方位评价。

关键词：风电场站等值模型层次分析评价指标综合评价体系

具备内部故障仿真能力的永磁同步发电机电磁暂态建模与仿真方法

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 151-157页

作者：邹明许建中赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG... 详细信息

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG内部故障EMT建模与仿真方法,并推导出其等效电路。利用MATLAB对推导出的方程进行了数值计算迭代求解,并在PSCAD/EMTDC中搭建了PMSG测试模型,与数值计算结果进行分析和对比验证。分析结果表明,PMSG内部故障会在短路路径中产生较大的循环故障电流,但是从发电机外部特性很难判断是否发生内部故障。对比验证结果表明,所建立PMSG内部故障EMT模型可准确反映内部故障特征,验证了所提建模方法的正确性。

关键词：永磁同步发电机定子绕组内部故障数值计算电磁暂态等效模型

基于CNN和BiLSTM神经网络模型的太阳能供暖负荷预测研究

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太阳能学报 2024年第10期45卷 415-422页

作者：周泽楷侯宏娟孙莉靳涛新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象，提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗，使数据准确完整；其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选；最后依据其空... 详细信息

针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象，提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗，使数据准确完整；其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选；最后依据其空间-时间特征建立卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络模型。在与单一神经网络模型长短期记忆神经网络及双向长短期记忆神经网络进行详细比较和分析后，结果表明，该模型相较于传统神经网络模型在精确度上存在明显提升，验证了本模型在太阳能供暖负荷预测中的有效性。

关键词：太阳能供暖卷积神经网络长短期记忆网络热负荷神经网络模型

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基于热量流法的清洁供热网络延迟分布特性与扰动控制分析

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1450-1457页

作者：马腾宇郝俊红田亮杨云溪方王刚戈志华华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

在双碳战略背景下,随着极端天气的频繁出现和用户热负荷的不断增加,进一步增加供热系统的稳定性和降低供热能耗,是供热网络的重要发展方向。本文针对供热网络的典型扰动控制问题,基于供热网络的物理模型,构建供热网络全环节的动态热量... 详细信息

在双碳战略背景下,随着极端天气的频繁出现和用户热负荷的不断增加,进一步增加供热系统的稳定性和降低供热能耗,是供热网络的重要发展方向。本文针对供热网络的典型扰动控制问题,基于供热网络的物理模型,构建供热网络全环节的动态热量流模型,分析供热网络中各主要设备及供热网络整体的延迟分布特性问题,探索了供热网络实际供热策略以及供暖扰动的影响和控制等问题。结果表明供热网络的延迟主要集中在散热器侧,散热器延迟时间约占整个供热网络延迟时间的86.6%;本文以北京某日室外温度为例探究实际供热策略,模拟在面对供热扰动时,所采取新的供热策略节能分别为2.61%与2.91%。

关键词：供热网络:热量流供热扰动控制策略

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考虑时空相关性的风电机组风速清洗方法

太阳能学报 2024年第6期45卷 461-469页

作者：李莉梁袁林娜阎洁孟航刘永前新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 华北电力大学新能源学院北京102206

为获得完整可靠的风速数据,提出一种考虑时空相关性的风电机组机舱风速清洗方法。利用图卷积神经网络(GCN)提取风速的空间相关信息、利用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)提取时间相关信息,建立GCN-LSTM模型重构各机组风速序列,实现对... 详细信息

为获得完整可靠的风速数据,提出一种考虑时空相关性的风电机组机舱风速清洗方法。利用图卷积神经网络(GCN)提取风速的空间相关信息、利用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)提取时间相关信息,建立GCN-LSTM模型重构各机组风速序列,实现对异常风速数据的识别和清洗。分析风速的时空特性及其对模型清洗精度的影响,确定最优时间尺度和机组节点数量2个重要的建模参数;以中国4个不同地形风电场为例对GCN-LSTM模型进行验证,结果表明考虑时空相关性可有效提高风速清洗精度,风速的时空相关性越高风速清洗误差越小,且该模型在不同地形风电场的风速清洗中表现出良好的鲁棒性。

关键词：风电场风电机组图神经网络长短期记忆神经网络风速时空相关性数据清洗

基于基频调制电流源换流器的海上风电送出系统的启动控制策略

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电力自动化设备 2024年第9期44卷 65-72页

作者：李晓博冯定腾姚辰昊熊小玲赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

基频调制电流源换流器(FFM-CSC)可以显著提高海上风电送出系统的功率密度和经济性,现有黑启动方法需要在交流侧投切黑启动电阻,但该方式会增大海上平台的建设成本。为此,提出一种利用FFM-CSC交流侧LC滤波器的启动方法,可以提高系统黑启... 详细信息

基频调制电流源换流器(FFM-CSC)可以显著提高海上风电送出系统的功率密度和经济性,现有黑启动方法需要在交流侧投切黑启动电阻,但该方式会增大海上平台的建设成本。为此,提出一种利用FFM-CSC交流侧LC滤波器的启动方法,可以提高系统黑启动方案的经济性。分析了海上风电送出系统的结构和稳态控制策略。为了分析黑启动原理,建立了送端CSC交流侧空载时的数学模型,并提出了其交流侧等效的基波和谐波通路。在此基础上,提出了海上风电送出系统的黑启动控制策略。在PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明:所提黑启动策略可以在交流侧空载时建立起风电场电网电压,平稳完成海上风电场黑启动。

关键词：海上风电直流输电电流源换流器黑启动谐波通路

考虑新能源与储能参与调频的联合市场出清模型

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太阳能学报 2024年第3期45卷 367-376页

作者：王傲儿赵书强宋金历李志伟新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 保定071003

新能源渗透率的不断增加以及越来越多的储能装置并入电网,使得现行的调频市场机制已不能再适应电力系统的实际情况,基于此现状构建风、光以及独立储能装置与常规火电机组共同参与的调频辅助服务市场与电能量市场联合出清模型,模型中利... 详细信息

新能源渗透率的不断增加以及越来越多的储能装置并入电网,使得现行的调频市场机制已不能再适应电力系统的实际情况,基于此现状构建风、光以及独立储能装置与常规火电机组共同参与的调频辅助服务市场与电能量市场联合出清模型,模型中利用层次分析法(AHP)进行调频性能指标的权重优化,使得新能源与独立储能装置参与电网调频后的电力系统的调频压力减小,同时进一步提高对新能源的消纳力度。通过算例分析表明,引入高渗透率的新能源机组与独立储能装置参与调频市场不仅能减少调频性能较差的火电机组中标,减少弃风、弃光现象,也能减少运营商购买调频服务的费用支出。

关键词：风电机组储能调频层次分析法联合出清调频性能指标

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风电介入下的多区域互联电力系统分布式经济模型预测负荷频率控制

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控制与决策 2024年第5期39卷 1557-1565页

作者：马苗苗崔婧李钰梅刘向杰华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

针对风电介入下的多区域互联电力系统,提出一种分布式经济模型预测负荷频率控制策略.通过将大规模互联电力系统分解成若干个动态耦合的子系统,这些子系统能够利用网络交流并共享信息,使得各区域的控制器实现各自优化问题的求解.同时,在... 详细信息

针对风电介入下的多区域互联电力系统,提出一种分布式经济模型预测负荷频率控制策略.通过将大规模互联电力系统分解成若干个动态耦合的子系统,这些子系统能够利用网络交流并共享信息,使得各区域的控制器实现各自优化问题的求解.同时,在满足状态约束和控制输入约束的前提下,遵循传统火力发电优先、风力发电配合的原则,通过在线求解优化问题,实现风电介入下的多区域互联电力系统的负荷频率控制.为了提高系统整体运行经济性,所提出的分布式经济模型预测控制器将负荷调频成本、燃料消耗成本以及风力发电成本等经济性指标考虑在内.仿真结果表明,在阶跃负荷扰动下,所设计的控制器不仅可以满足调频要求,在降低计算负担和提高经济性能方面也具有一定优势.

关键词：分布式经济模型预测控制风电机组互联电力系统负荷频率控制多区域系统经济性能