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“双碳”目标下电热-电蓄热接入配电网拓扑多目标规划

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电力建设 2024年第4期45卷 57-65页

作者：宋卓然李剑峰范宇航姜涛刘宇黄南天国网辽宁省电力有限公司沈阳市110006 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012

在“双碳”背景下,电热供暖成为主流供暖方式。大量电热负荷接入会增大配电网运行压力,因此需要对配电网进行扩展规划。传统的规划方法难以解决含大量电热-电蓄热设备的灵活配电网规划问题。因此,提出一种考虑电热-电蓄热设备接入的配... 详细信息

在“双碳”背景下,电热供暖成为主流供暖方式。大量电热负荷接入会增大配电网运行压力,因此需要对配电网进行扩展规划。传统的规划方法难以解决含大量电热-电蓄热设备的灵活配电网规划问题。因此,提出一种考虑电热-电蓄热设备接入的配电网低碳规划方法。首先,根据采暖建筑最佳室温,综合考虑风速等多方面因素建立采暖建筑室内温度时变方程,根据方程求解获得规划场景下精确热负荷需求;其次,结合热负荷需求及各时段风、光电源出力特性,以碳排放量最低为目标优化蓄热电锅炉运行方式;最后,将负载率极差与方差加权和作为配电网均匀性指标,以综合成本和系统均匀性为目标对配电网进行多目标扩展规划。采用嵌套的混合粒子群优化算法进行求解,引入动态惯性权重增强粒子群算法寻优能力。以东北某地实际数据对电热-电蓄热接入场景下的配电网进行仿真,验证了所提方法的有效性。

关键词：扩展规划电蓄热多目标规划系统均匀性混合粒子群优化

基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1848-1859,I0015页

作者：韩国鹏詹天旸戴朝华刘卓张杲谢卓峰陈维荣中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市063035 西南交通大学电气工程学院四川省成都市611730

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observ... 详细信息

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。

关键词：质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应滑模观测器容错控制

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一种双层-四级随机-鲁棒优化调度模型及求解

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电网技术 2024年第4期48卷 1622-1632,I0072,I0073页

作者：王建辉包广清张瀚超兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃省兰州市730050 西南石油大学电气信息学院四川省成都市610500 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司江苏省徐州市221000

提出一种考虑场景概率和出力不确定性的配电运营商-多微电网双层-四级随机-鲁棒优化模型及其求解方法。基于主从博弈原理构建上层配电运营商和下层微电网之间的主从关系,并分析主从博弈交易机制;配电运营商建立考虑风电场景概率不确定... 详细信息

提出一种考虑场景概率和出力不确定性的配电运营商-多微电网双层-四级随机-鲁棒优化模型及其求解方法。基于主从博弈原理构建上层配电运营商和下层微电网之间的主从关系,并分析主从博弈交易机制;配电运营商建立考虑风电场景概率不确定性的随机定价模型;下层微电网考虑风电场景概率不确定性和出力不确定性的影响,建立min-max-max-min四级结构的随机-鲁棒优化调度模型;提出了一种变量交替迭代的列约束生成算法,通过解耦四级结构来求解下层微电网随机-鲁棒模型;利用粒子群算法求解非凸的双层优化模型。最后,通过算例验证所提模型和方法的有效性。

关键词：场景概率不确定性主从博弈随机-鲁棒优化列约束生成算法变量交替迭代粒子群算法

考虑最小平均包络熵负荷分解的最优Bagging集成超短期多元负荷预测

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1777-1788,I0009页

作者：姜飞林政阳王文烨王小明奚振乾郭祺长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410076 国网安徽省电力有限公司安徽省合肥市230022 国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

多元负荷预测技术是保证综合能源系统(integrated energy system,IES)供需平衡与稳定运行的关键基石。但具有强随机性与波动性的IES负荷加剧了超短期多元负荷准确预测的难度。为此,提出考虑最小平均包络熵负荷分解的最优Bagging集成超... 详细信息

多元负荷预测技术是保证综合能源系统(integrated energy system,IES)供需平衡与稳定运行的关键基石。但具有强随机性与波动性的IES负荷加剧了超短期多元负荷准确预测的难度。为此,提出考虑最小平均包络熵负荷分解的最优Bagging集成超短期多元负荷预测方法。构建基于最小平均包络熵的变分模态分解参数优化模型,将IES多元负荷分解为本征模态分量集合;基于统一信息系数法筛选多元负荷预测的日历、气象与负荷强相关特征;结合负荷本征模态分量集合、日历规则、气象环境与负荷数据,构建Bagging集成超短期多元负荷预测模型,并建立基于平均绝对百分比误差与决定系数的集成策略优化模型,进而得到最优集成策略与最终预测结果。以美国亚利桑那州立大学坦佩校区IES为对象展开仿真验证,结果表明,所提方法的电、热、冷负荷预测平均绝对百分比误差分别为1.9486%、2.0585%、2.5331%,相比其他预测方法具有更高准确率。

关键词：多元负荷预测综合能源系统集成学习海洋捕食者算法包络熵

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 97-106页

作者：路小俊吴在军李培帅沈嘉伟胡敏强东南大学电气工程学院江苏省南京市210000 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 南京理工大学自动化学院江苏省南京市210094

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模... 详细信息

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

关键词：配电网光伏集群无功/电压控制加速交替方向乘子法深度强化学习

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功率半导体器件频域热流模型及特性

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4426-4434,I0021页

作者：徐梦琦蔡恬乐马柯周党生电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学电气工程系) 上海市闵行区200240 深圳市禾望电气股份有限公司广东省深圳市518000

功率半导体器件的热应力是导致其失效的主要原因之一,因此近年来针对器件的热建模越来越受到关注。由于工况的复杂性,功率半导体器件承受的暂态电热行为通常呈现多时间尺度特性。为了解决这一问题,学者们做出了许多努力,而频域建模相对... 详细信息

功率半导体器件的热应力是导致其失效的主要原因之一,因此近年来针对器件的热建模越来越受到关注。由于工况的复杂性,功率半导体器件承受的暂态电热行为通常呈现多时间尺度特性。为了解决这一问题,学者们做出了许多努力,而频域建模相对而言是一个较为简单且实用的方法。但是,目前大多数方法只针对器件的温度频域特性进行研究,而忽略了热流特性,导致器件热模型与外部散热条件相连时温度预测的不准确。文中从频域建模出发,分析功率半导体器件的热流在频域下呈现的低通滤波特性,并提出一种多阶三频率的低通滤波器的热流频域建模方法。该方法还原功率半导体器件全频段的热流特性,提升器件热应力描述的准确性,解决了器件模型与外部散热条件相连的难题,并通过有限元仿真和实验进行验证。

关键词：功率半导体器件频域分析有限元热模型

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非隔离型低压柔性互联装置的低频地线环流产生机理及抑制策略

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电网技术 2024年第9期48卷 3965-3973,I0101页

作者：袁宇波刘瑞煌史明明雷家兴刘利国张宸宇国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏省南京市210009 东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网江苏省电力有限公司江苏省南京市210024

柔性互联装置是实现低压配电网潮流优化和新能源高效消纳的关键装备,有必要去除隔离变压器以提高效率和功率密度。但实际运行中面临严重的地线环流问题,恶化装置电能质量和安全稳定运行能力。为此,建立了低压配电网直接接地和变流器调... 详细信息

柔性互联装置是实现低压配电网潮流优化和新能源高效消纳的关键装备,有必要去除隔离变压器以提高效率和功率密度。但实际运行中面临严重的地线环流问题,恶化装置电能质量和安全稳定运行能力。为此,建立了低压配电网直接接地和变流器调制算法影响下非隔离型柔性互联装置地线环流分析数学模型,揭示了变流器共模电压注入、电网运行工况差异产生基波和三次谐波地线环流的机理。在此基础上,给出了一种闭环抑制方法,通过比例–多模谐振控制器对地线环流进行闭环控制,并通过改进的载波调制算法在逆变侧各桥臂中注入附加的共模电压信号,以维持双侧变流器的共模电压平衡,进而消除低频地线环流。控制器在环的半实物仿真结果表明,采用所提控制策略后,不同电网工况下非隔离型柔性互联装置的低频地线环流均得到充分抑制,有效提升了装置的电能质量和运行可靠性。

关键词：柔性互联装置无隔离变压器地线环流共模电压三相四桥臂变流器

基于可逆固体氧化物电池的气电双向耦合统一调度优化

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1860-1871,I0016页

作者：黄祯媛高赐威陈涛左娟吴心弘东南大学电气工程学院江苏省南京市210018 国网上海能源互联网研究院有限公司上海市浦东新区200120 国网浙江综合能源服务有限公司浙江省杭州市310014

传统多能市场模型一般将异质能源转换装置视作市场主体,例如燃气电厂等。能源互联网理念下,异质能源的综合利用要求打破种类壁垒,形成统一能源传输系统。计量的能源形式不统一,能源转换方向单一,限制了能源互联网的应用场景。基于实验... 详细信息

传统多能市场模型一般将异质能源转换装置视作市场主体,例如燃气电厂等。能源互联网理念下,异质能源的综合利用要求打破种类壁垒,形成统一能源传输系统。计量的能源形式不统一,能源转换方向单一,限制了能源互联网的应用场景。基于实验数据推导可逆固体氧化物电池(reversal solid oxide cells,r SOC)等效物理模型,提出一种rSOC双向能源传输管道的电力-天然气统一市场模型,并将节点边际价格(locational marginal price,LMP)推广到异质能源的统一能价机制,验证rSOC异质能价双向传递作用。研究表明应用rSOC双向传输管道有助于节省供能成本,提高综合能源市场经济效益和调度效率。所提异质能源市场统一价格理论,以及气电统一市场模型为综合能源联合交易提供理论基础和模型参考。

关键词：综合能源系统能源互联网可逆固体氧化物电池电力市场

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平单轴光伏跟踪支架多点驱动回转减速器性能测试分析

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机械传动 2024年

作者：马涛李威陈雪辉高婷李伟唐兴合肥波林新材料股份有限公司安徽建筑大学机械与电气工程学院高端装备关键摩擦副安徽省重点实验室

工程中亟须一种新型回转减速器，用来改善平单轴光伏跟踪支架单点驱动作业效率低下的问题，以适应复杂环境和降低成本。为此，设计了一种圆柱蜗杆-斜齿轮-环面蜗杆多点驱动回转减速器，并进行了性能测试分析。首先，对多点驱动回转减速... 详细信息

工程中亟须一种新型回转减速器，用来改善平单轴光伏跟踪支架单点驱动作业效率低下的问题，以适应复杂环境和降低成本。为此，设计了一种圆柱蜗杆-斜齿轮-环面蜗杆多点驱动回转减速器，并进行了性能测试分析。首先，对多点驱动回转减速器安装位置及传动机制对比单点驱动进行分析比较；其次，利用Romax软件对回转减速器在额定输出转矩和倾覆力矩下的性能进行数值模拟，并搭建回转减速器综合性能测试平台，测试了样机在额定输出转矩及倾覆力矩下的传动性能。结果表明，多点驱动相比单点驱动可承受更大荷载，跟踪支架整体稳定性较强；额定输出转矩值越大，蜗杆应力值越大；倾覆力矩下二级传动机构整体应力值及变形满足实际工况需求；实验测试减速器内部未造成明显破坏，仿真与实验结果较吻合。该回转减速器设计满足平单轴光伏跟踪支架在恶劣工况下的实际工作特点，可为光伏电站提高光电转换效率建设提供理论参考与支撑。

关键词：跟踪支架多点驱动回转减速器传动性能恶劣工况