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适用于风电集群的分群指标求解及自适应等值建模方法

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电力系统自动化 2024年

作者：李东晟沈沉吴林林杨艳晨清华大学电机工程与应用电子技术系国网冀北电力科学研究院

大规模风电集群通常包括多个风电场，分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时，需要对集群内各风电场等值点进行选择，实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有... 详细信息

大规模风电集群通常包括多个风电场，分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时，需要对集群内各风电场等值点进行选择，实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有源设备时，现有针对风电场的等值建模方法将无法直接应用于风电集群。为此，提出了一种适用于预想故障分析的风电集群自适应等值建模方法。首先，利用等值模型迭代仿真的方法得到其他有源设备的输出特性及风电机组的分群指标，并基于此对风电集群进行等值建模；然后，提出了各风电场等值点自适应选择方法。将该方法与等值方法相结合实现了风电集群等值模型的自动构建。最后，将所提方法与传统等值方法进行对比，证明了所提方法的有效性。

关键词：直驱风电机组风电场风电集群等值建模仿真

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一种计及间谐波影响的电能测算新方法

电测与仪表 2024年

作者：赵东芳刘坚李雪城靳阳刘恒李世松国网北京市电力公司清华大学电机工程与应用电子技术系

现有的电能计量数学模型中，或仅限于计量全电能，或能够计量基波有功电能，或可以单独计量基波和整数次谐波电能，但缺少能够全面计及间谐波影响的电能计量数学模型。文章采用矩阵束和奇异值分解算法，从电网电压、电流信号的采样数据... 详细信息

现有的电能计量数学模型中，或仅限于计量全电能，或能够计量基波有功电能，或可以单独计量基波和整数次谐波电能，但缺少能够全面计及间谐波影响的电能计量数学模型。文章采用矩阵束和奇异值分解算法，从电网电压、电流信号的采样数据中提取出其所有频率分量的频率、幅值和初相角，推导出由任意两不同频率分量的电压与电流形成电能的数学模型，再将电网电压、电流信号各频率分量的相关电参量信息代入该数学模型，分别求得总电能以及其中的基波、谐波、间谐波和其他电能等四类分电能，继而以数值仿真测试验证了，为更准确计量电能，应该全面计及间谐波的影响；且在测算准确性方面，基于所构建电能计量数学模型提出的电能测算新方法比基于FFT的电能计量算法更有优势。

关键词：间谐波电能计量相量测量矩阵束算法奇异值分解

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

基于改进的场景分类和去粗粒化MCMC的风电出力模拟方法

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电测与仪表 2024年第7期 41-49+122页

作者：张柏林李希德魏博汪芙平邵冲赵伟国网甘肃省电力公司清华大学电机工程与应用电子技术系

为实现风电出力时间序列的高性能模拟，文中提出了一种基于SAGA-KM(simulated annealing and genetic algorithms-K-means)算法实现典型风电场景分类和基于Copula函数进行风电日过程马尔可夫过程建模的风电模拟方法。SAGA-KM算法将传统K... 详细信息

为实现风电出力时间序列的高性能模拟，文中提出了一种基于SAGA-KM(simulated annealing and genetic algorithms-K-means)算法实现典型风电场景分类和基于Copula函数进行风电日过程马尔可夫过程建模的风电模拟方法。SAGA-KM算法将传统KM算法与遗传算法和退火算法相结合，能显著提高风电场景分类效果；基于Copula函数建立的马尔可夫链精细概率模型，以去粗粒化方式实现马尔可夫过程蒙特卡洛模拟，克服了粗粒化引起的概率分布偏差。针对甘肃省某风电场数据进行实际模拟，结果表明文中方法生成模拟序列的统计分布特性、自相关函数特性和日均功率的分布特性与实测数据都非常接近，该方法能很好地保留风电序列的概率分布特性和随时间变化的波动特性，具有重要的工程实用价值。

关键词：风电出力模拟典型日出力特征聚类算法蒙特卡洛

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特高压阀侧套管数字孪生系统集成设计方法

中国电力 2024年第6期57卷 165-173页

作者：何永胜罗丹鲁宗相国网重庆市电力公司重庆400015 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

提出了一种数字孪生系统的集成设计方法,以满足真实工况下的实际应用。首先,分析了阀侧套管数字孪生系统的功能需求并构建了数字孪生系统框架结构;其次,基于系统框架结构的功能模块设计研发了对应的实现方法;最后,用一起阀侧套管数字孪... 详细信息

提出了一种数字孪生系统的集成设计方法,以满足真实工况下的实际应用。首先,分析了阀侧套管数字孪生系统的功能需求并构建了数字孪生系统框架结构;其次,基于系统框架结构的功能模块设计研发了对应的实现方法;最后,用一起阀侧套管数字孪生系统的应用对该方法进行了展示和验证。所提方法为数字孪生系统的实际应用提供了一种设计思路,可以为电网的数字化转型提供实用而有效的解决方案。

关键词：特高压阀侧套管电力设备数字孪生系统集成

基于频谱拆分的高比例新能源电力系统火电-多类型储能容量优化匹配

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3518-3530,I0015页

作者：范越冯松杰魏韡汪莹王聪国家电网有限公司西北分部陕西省西安市710048 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

“双碳”背景下的新型电力系统可再生能源接入比例持续增大,火电装机保留量将逐步降低,源荷平衡将由抽水蓄能、电化学储能等多类型储能配合火电共同完成。该文提出在已知目标年新能源装机与负荷容量下对火电与多类型储能容量需求的评估... 详细信息

“双碳”背景下的新型电力系统可再生能源接入比例持续增大,火电装机保留量将逐步降低,源荷平衡将由抽水蓄能、电化学储能等多类型储能配合火电共同完成。该文提出在已知目标年新能源装机与负荷容量下对火电与多类型储能容量需求的评估方法。首先对净负荷时间序列做离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT),将所得频谱进行聚类,并引入连续变量分布系数将单一频率分量能同时分配给火电机组、抽水储能和电池储能,从而进行傅里叶反变换得到时域调度曲线,评估或优化火电和多类型储能容量。该文所提容量匹配优化的目标函数是凸函数,由于采用了连续变量分布系数,约束条件是线性等式和不等式,整个问题可以转化为线性规划求解,克服了基于截止频率法难以充分利用火电灵活性的局限性和计算模型的非凸性。参考西北电网数据构建场景并进行算例分析,验证了所提模型能够充分利用火电调节潜力,协调火-储联合运行。比较不同风光比例下和不同新能源接入规模的匹配结果,表明适当的风光比和接入规模有助于降低总体投资成本。

关键词：离散傅里叶变换频谱分布系数多类型储能容量匹配

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水电机组数字孪生系统构想及应用展望

中国电机工程学报 2024年

作者：王渝红曹添高仕林陈颖郑宗生陈文晟周旭清华大学电机工程与应用电子技术系四川大学电气工程学院

随着中国水电快速发展，大规模水电机组在建模-运维-控制等方面面临的新问题逐步凸显。数字孪生可赋能水电机组多领域应用，有望解决水电机组的数字化建模与智能调控等多方面问题。为此，该文首先阐述了数字孪生应用于水电机组的必要性... 详细信息

随着中国水电快速发展，大规模水电机组在建模-运维-控制等方面面临的新问题逐步凸显。数字孪生可赋能水电机组多领域应用，有望解决水电机组的数字化建模与智能调控等多方面问题。为此，该文首先阐述了数字孪生应用于水电机组的必要性。基于必要性分析，构建了水电机组数字孪生系统框架并分析了其实施路径。其次，介绍了面向水电机组数字孪生系统的关键技术。最后，结合水电机组实际需求，探讨了数字孪生在水电机组全生命周期管理、故障诊断与健康管理、水电源网协调控制等领域的应用构想，以期为水电机组的多领域应用提供基于数字孪生的新方案。

关键词：水电机组数字孪生应用框架状态评估智能运维

基于全局向局部运行空间投影的多级调度协同模式

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电力系统自动化 2024年第11期48卷 143-152页

作者：张怀宇夏清张丙金谭振飞董成孙宇军赖晓文国家电网有限公司华东分部上海市200120 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 北京清能互联科技有限公司北京市100084 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) 上海市200240

随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区... 详细信息

随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区域电网调度可行域与省市调度可行域模型,提出可行域模型的降维与线性化处理方法。在此基础上,提出了基于调度可行域的网省协同优化运行机制,重点对网省两级协同运行的业务流程、省市可行域的计算方法进行了探讨。最后,通过区域电网的算例分析,验证了调度可行域模型与两级市场协同运行机制的有效性。

关键词：电力市场可行域机组组合安全校核市场出清网省协同调度

信息-物理-社会视角下的电力-交通耦合网络建模与协同优化

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 62-85页

作者：盛裕杰郭庆来薛屹洵王嘉炜常馨月清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 山西省能源互联网研究院山西省太原市030006

近年来,电动汽车(EV)、快速充电设施的高速增长将电力系统和交通系统这两个复杂的基础设施网络紧密耦合。EV具备充电时间和充电位置的灵活性,对于新型电力系统正是理想的移动储能资源,可提供规模巨大的时间、空间灵活调节能力。然而,宏... 详细信息

近年来,电动汽车(EV)、快速充电设施的高速增长将电力系统和交通系统这两个复杂的基础设施网络紧密耦合。EV具备充电时间和充电位置的灵活性,对于新型电力系统正是理想的移动储能资源,可提供规模巨大的时间、空间灵活调节能力。然而,宏观的电力-交通耦合背后是海量EV用户在各类信息引导下做出的微观社会化决策,构成了复杂的信息-物理-社会系统。从这一视角对电力-交通耦合网络建模分析与协同优化的相关研究进行了梳理。首先,对两网耦合的基本场景和关键挑战进行了介绍;接着,以社会层与物理层为重点归纳了融合微观车主决策与宏观网络动态的EV群体出行-充电行为建模方法;然后,进一步纳入信息层,总结了多类定价主体与EV间的策略交互与协同优化;最后,对电力-交通耦合网络建模分析与协同优化相关方向的研究进行展望。

关键词：电动汽车电网交通网信息-物理-社会系统协同优化