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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

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

基于可行域投影理论的新能源电力系统协同运行方法

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2784-2796页

作者：张天策李庚银王剑晓魏韡周明新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 大数据分析与应用技术国家工程实验室(北京大学) 北京100871 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京100084

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统... 详细信息

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统可行域,并通过并行伞约束辨识法剔除模型冗余约束,进而提出一种基于投影等值理论的新能源电力系统协同运行模式,通过可行域的交互实现各级调度体系间的高效协同,并提出了三种应用场景:配电网/虚拟电厂可行域聚合、省间多通道安全域计算和多时段输配电网协同运行。算例结果表明,所提算法和模式能够有效地降低区域电网规模,从而降低区域电网与调度中心的信息交互量,提升新能源电力系统运行优化效率。

关键词：新能源电力系统可行域投影等值协同调度

考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

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电力系统自动化 2024年第2期48卷 37-47页

作者：陈远博郑可迪顾宇轩陈启鑫清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度,分析建模了光储系统运行的动态特性,构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求,根据该... 详细信息

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度,分析建模了光储系统运行的动态特性,构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求,根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式,并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题,实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。

关键词：光储系统配电网电化学模型分布式优化调度辅助服务

考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型

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高电压技术 2024年

作者：王乐衡孙凯郑泽东李驰巫以凡毕大强清华大学电机系及新型电力系统运行与控制全国重点实验室

随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(SiliconCarbideMetal-Oxide-SiliconFieldEffectTransistor， SiCMOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大，对快速、准确的SiCMOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而，现有的SiCMOSFET模型尚不完善，无法兼顾电流-电压特性的高准确度和高收敛性，且对米勒电容在低漏源电压区域的变化特性建模存在较大误差。为此，提出了一种考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiCMOSFET模型。首先，在已有文献中不分段电流源模型的基础上，修正模型表达式，提高了电流-电压特性准确度。接着，基于对米勒电容分层耗尽特性物理过程的分析，建立了优化的米勒电容模型以描述全偏压下的电容-电压特性。模型参数可以完全通过数据手册按照参数提取方法和步骤提取，并分析了静态参数变化的动态特性产生影响机制。以SiCMOSFET器件 C3M0021120D为研究对象，在LTspice中搭建器件模型和仿真电路，并与静态特性测试与双脉冲动态特性测试结果进行对比。实验结果表明：所提模型的预测误差均在10%以内，验证了所提模型的有效性，体现了该模型具有被应用于碳化硅电力电子变换器设计与评估的潜力。

关键词：器件建模 SiC MOSFET 收敛性参数提取米勒电容静态特性动态特性

考虑光-车-氢接入的新型城市配电网规划研究综述与展望

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高电压技术 2024年第3期50卷 1067-1079页

作者：张家美孙凯李洪涛李子衿王辰清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084 国网北京市电力公司电力科学研究院北京100075

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,... 详细信息

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,给规划带来巨大挑战。为实现具有高不确定性的光伏发电与充电负荷的安全经济消纳,首先从光-车-氢等灵活性资源入手,从特性对比、协同策略、在配电网规划中的利用以及不确定性处理4个方面对现有配电网规划研究进行了归纳对比;接着,总结了城市配电网规划面临的光-车-氢灵活性评估、多维度多时间尺度不确定性处理、长时间尺度超大规模联合规划模型构建求解三大关键问题;最后,展望了未来城市配电网规划过程中,用户与电网运营商的利益博弈、考虑故障风险的城市配电网规划与极高光-车-氢渗透率下城市配电网规划三方面的研究问题。

关键词：光-车-氢逆变型分布式电源灵活性资源配电网规划不确定性故障分析

考虑频率与电压越限风险的孤岛微电网群分层协调控制策略

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电力系统自动化 2024年

作者：张育炜肖迁穆云飞贾宏杰金昱陆文标智能电网教育部重点实验室(天津大学) 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)

孤岛交直流混合微电网群多采用子微网功率按比例分配方法，其在重负荷接入下面临频率与直流母线电压的越限风险。为解决上述问题，提出了一种分层协调控制策略。首先，构建一种分层控制架构；其次，在微电网群控制层，提出一种基于子微... 详细信息

孤岛交直流混合微电网群多采用子微网功率按比例分配方法，其在重负荷接入下面临频率与直流母线电压的越限风险。为解决上述问题，提出了一种分层协调控制策略。首先，构建一种分层控制架构；其次，在微电网群控制层，提出一种基于子微网极限功率点钳位的微电网群互联变换器功率分配方法，当重负荷接入时，有越限风险的子微网功率钳位于其阈值，保证频率与电压稳态不越限；再次，在子微网控制层，设计一种基于频率与电压微分前馈补偿的子微网瞬时功率控制方法，进一步保证频率与电压动态不越限。基于此，通过建立系统的小信号模型分析关键参数对稳定性的影响，并给出参数的设计过程。最后，多工况下的仿真算例验证了所提方法的有效性与优越性。

关键词：交直流混合微电网群交流子微网频率公共直流母线电压越限风险分层协调控制策略小信号模型

工程博弈论-工程优化决策中的博弈思想、原理及应用

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控制理论与应用 2024年第7期41卷 1159-1171页

作者：梅生伟刘锋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100080 青海大学新能源学院青海西宁810016

实际工程优化决策问题中经常会面临多决策主体、多决策目标以及不确定性等复杂场景,常规的优化决策方法有较大局限性.受钱学森先生名著《工程控制论》的启发,将工程决策问题中应用博弈论基本概念、建模方法、求解算法并考虑复杂工程技... 详细信息

实际工程优化决策问题中经常会面临多决策主体、多决策目标以及不确定性等复杂场景,常规的优化决策方法有较大局限性.受钱学森先生名著《工程控制论》的启发,将工程决策问题中应用博弈论基本概念、建模方法、求解算法并考虑复杂工程技术条件进行决策的理论称为“工程博弈论”.本文简要介绍了博弈论的基本理论,并阐释了工程博弈论“以均衡协调冲突”的基本思想.在此基础上分别介绍了不确定性决策问题的非合作工程博弈原理、多目标决策问题的合作工程博弈原理和多主体决策问题的演化工程博弈原理及其在能源电力系统中的部分典型工程应用.本文希望通过对相关进展的介绍可以吸引更多的研究者进入这一领域,共同完善工程博弈论的相关基础理论和方法,使之在更多的领域中得到更广泛的应用.

关键词：博弈论工程博弈论优化决策能源–电力系统

基于SOCP的柔性直流牵引供电系统极限供电能力改进模型

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中国电机工程学报 2024年

作者：张建李笑倩魏应冬李占赫陆超新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系)

近年来，柔性直流牵引供电系统获得了快速发展，因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标，需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以... 详细信息

近年来，柔性直流牵引供电系统获得了快速发展，因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标，需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以及求解上存在的问题，该文建立了基于二阶锥规划(second order cone programming， SOCP)的柔性直流牵引供电系统极限供电能力模型。首先，利用支路潮流模型改进系统潮流建模方法并通过引入虚拟零电位和虚拟电流源实现钢轨电位建模；其次，利用泰勒展开方法对钢轨电位表达式进行线性化并利用SOCP松弛方法对极限供电能力模型进行松弛并将其转化为凸优化模型。最后，基于北京地铁13A线设计了算例，验证了本文所提模型的有效性。结果表明，利用本文改进模型获得了更为精确的极限供电能力计算结果，在数值上降低了约1MW，计算速度提高了5.4倍，计算精度提高了14%。本文所提方法对于柔性直流牵引供电系统规划设计具有重要意义。

关键词：柔性直流牵引供电系统极限供电能力最优潮流凸松弛规划设计