华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于相关机会目标规划的主动配电网日前优化调度

    赵书强;韩雷;李志伟;杨宇航;马舒婷;

    以风电、光伏为代表的分布式电源具有不确定性,给主动配电网的安全稳定运行带来了挑战。如何考虑可再生能源的不确定性,制定安全经济的调度计划,是一个亟需研究的问题。为此,提出了一种含机会约束条件的基于相关机会目标规划的主动配电网日前优化调度模型。该模型在功率平衡方程、可再生能源容量约束中计入不确定性变量,充分利用主动配电网的有功和无功资源,以高优先级优化代表功率平衡的机会函数,以低优先级优化配电网的运行成本。最后,通过仿真算例对模型的有效性进行验证。结果表明:该方法能减少日内有功的调整量;另外,采用机会约束能更好的控制可再生能源容量越限的概率,从而减少因容量越限而被迫调整无功的概率。

    2021年02期 v.48;No.210 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1019K]
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  • 海上风电经VSC-HVDC并网改进频率控制策略

    闫家铭;毕天姝;胥国毅;刘方蕾;王凡;

    大量海上风电接入电网导致系统等效惯量降低,系统频率稳定将面临挑战。由于海上风电场与柔性直流输电系统(VSC-HVDC)具有潜在调频能力,针对海上风电经柔直并网系统提出一种改进协调频率控制策略。在海上风电机组与柔性直流输电系统采取虚拟惯量控制的基础上,对岸上换流站附加功率-电压辅助控制,弥补因风电机组虚拟惯量控制后降低的输出功率,保证一定惯量支撑的同时进一步改善系统最大频率偏差,提升系统频率质量。同时对直流侧控制器主要参数进行了分析和整定,利用logistics约束函数以确保附加功率-电压辅助控制在不同扰动下直流电压不越限。仿真结果表明,提出的控制方法能够提升系统等效惯量的同时进一步改善最大频率偏差,并且具有良好的适应性。

    2021年02期 v.48;No.210 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K]
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  • 考虑通信延时的直流微网分组一致性控制策略研究

    梁海峰;丁锦睿;边吉;

    由于线路阻抗的存在,传统的阻性下垂控制策略并不能很好地协调各母线电压的稳定和功率精分的要求。为解决该问题,提出了一种考虑通信延迟的适用于多母线结构直流微电网的分组一致性自适应下垂控制策略。以双母线结构直流微电网为例,将原本独立的高、低母线上的功率单元分组互联,并通过推导得出系统能够收敛的最大通信延时,同时加入抗干扰状态观测器,减小电压和电流观测器受到扰动带来的影响,提高一致性算法的收敛精度,实现功率精分和母线电压稳定。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证所提出的适用于多母线结构的直流微电网的分组一致性控制策略的有效性和优越性。

    2021年02期 v.48;No.210 20-29+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K]
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  • 基于动态分时电价的含可平移负荷的微网优化调度

    封钰;刘存;黄弦超;

    提出了一种基于动态分时电价的含可平移负荷的并网型微网优化调度方法。该方法将微网的优化调度与动态分时的购售电价格同时进行优化,以实现在不降低售电公司利益的前提下最大程度降低微网的总调度成本。此外,针对所建立模型中存在的电价变量和购售电量变量相乘的非线性部分,提出了一种基于价格离散矩阵的线性化方法,从而将问题转变成混合整数线性规划问题,而后采用GUROBI求解。算例对价格离散矩阵的离散程度进行了敏感性分析,并与常见两阶段优化方法进行比较。仿真结果验证了该方法的有效性,可为售电公司优化分时电价及微网优化调度提供参考。

    2021年02期 v.48;No.210 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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  • 基于Apache Spark的配电网大数据预处理技术研究

    徐宁;王艳芹;董祯;王勇;

    随着配电网采集的数据规模日益增大,如何高效地预处理配电网数据成为目前配电网数据分析面临的重要问题之一。考虑到配电网大数据的复杂性,提出了基于Apache Spark的大规模数据并行预处理的方法。首先,为了更有效地处理配电网大数据,以Spark为计算引擎搭建了大数据并行计算平台;接着,分析了目前配电网大数据面临的一些普遍性问题,提出了针对这些问题的数据治理方案;然后,结合Spark计算引擎,介绍了配电网大数据预处理的具体流程;最后通过实验验证了数据预处理对配电网数据预测的精确度提升,以及分布式计算平台在数据预处理方面的速度优势。

    2021年02期 v.48;No.210 40-46+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1573K]
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  • 考虑需求响应的产消群边缘自平衡交易机制研究

    刘加国;单来支;袁飞;叶俊;高运兴;王庆华;

    随着分布式光伏的大量普及,分布式光伏的就地消纳成为了亟需解决的问题。针对产消者具有负荷与电源双重属性的特点,提出了考虑需求响应的产消群边缘自平衡交易机制,首先通过产消群的边缘出清,实现产消群内部的电量交互,进而通过价格型需求响应的手段,进一步挖掘用户负荷的调节潜力,通过基于粒子群的购售电价格优化决策,在每一时段制定最优的产消群内部购售电价格,实现产消群的效益最优。仿真实验表明,所提交易机制及价格型需求响应优化策略,能够大幅降低产消群的用电成本,同时促进产消群内部自平衡。

    2021年02期 v.48;No.210 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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  • 一种基于双层人工神经网络的多时间尺度区域光伏功率预测方法

    杨延勇;孟祥剑;高峰;王华莹;程晓艳;

    由于具有间歇性、波动性和随机性的特点,光伏发电系统的大规模并网运行会严重影响电力系统的稳定与经济运行。因此,开展区域光伏功率预测能够为调度部门提供电源出力参考信息,以合理规划调度计划及安排备用容量。提出了一种基于双层人工神经网络的多时间尺度区域光伏出力预测方法,基于选取的基准光伏电站实现预测分辨率为1 min、5 min和15 min的多时间尺度出力预测,解决了部分光伏电站因设施不完善导致的历史出力预测数据缺失与失准造成的区域功率预测精度低的问题,并降低了所需数据量。除了考虑相关系数之外,引入第一层人工神经网络的预测精度作为选择基准光伏电站的指标,有效地提高了区域功率预测精度。此外,针对基准光伏电站因云团遮挡或电网故障导致其出力波动进而影响预测精度的难题,提出了基于相邻光伏电站出力的基准电站出力修正方案,并通过山东某地市的光伏历史出力数据对所提方法进行了分析验证。

    2021年02期 v.48;No.210 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
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  • 水分对XLPE电缆中间接头电场和击穿电压的影响

    方春华;叶小源;杨司齐;丁璨;普子恒;

    中间接头受潮是电力电缆的常见缺陷,水分对接头性能的影响至关重要。通过仿真分析接头受潮时的电场分布,并以XLPE试品为实验对象,测试不同受潮程度下的击穿电压。仿真结果表明:主绝缘外侧的复合界面中,水膜处的电场仅为正常时的20%~60%,但水膜周围电场普遍增大,且随着受潮程度的增加,电场畸变越发严重,易诱发击穿事故;导体外侧水膜周围电场则没有发生明显畸变,不会直接诱发事故。通过XLPE受潮试品的击穿电压实验发现:平均击穿电压为正常时的85%到94%,且随着水分增加而降低,试验结果与仿真结果所得出的结论基本一致。成果可用于指导电缆中间接头事故原因分析。

    2021年02期 v.48;No.210 64-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 3021K]
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  • 基于ARGAN表面阴影预处理与迁移学习风电机组叶片故障识别

    李姣;郭鹏;

    叶片是风电机组获取风能的重要部件。风电机组运行环境恶劣,叶片表面易出现剥落、开裂等多种故障。叶片故障的及时识别能够保障机组安全稳定运行。然而无人机拍摄叶片图像数据常出现光照不均,导致故障被阴影遮挡的情况,阴影边缘很难与叶片边缘区分开从而干扰计算机视觉算法,导致故障图像识别准确率低。对此利用专注递归生成对抗网络(Attentive Recurrent Generative Adversarial Network,ARGAN)对原始图像的阴影进行处理,减少阴影区域对算法识别分类的干扰,完整保留叶片故障区域,再将处理后的图像送入卷积神经网络,利用迁移学习思想进行训练学习。通过与传统图像处理方法以及条件生成对抗网络、深度卷积对抗网络对比,可得出ARGAN效果最佳,可使处理后的故障图像识别准确率达到89%,同时降低了均方根误差,从而验证了这种方法的可行性。

    2021年02期 v.48;No.210 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
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  • 基于NARX神经网络的核电汽轮机超速保护系统可靠性实时预测

    魏振华;王黎黎;任敏华;杨国田;

    汽轮机超速保护系统可靠性预测是保障机组安全运行的重要方法之一。针对静态可靠性分析方法不适于系统有缓慢渐变故障的可靠性预测,提出一种GO法和NARX神经网络相结合的超速保护系统可靠性实时预测方法。该方法采用GO法计算系统可靠度,然后结合系统可靠度和状态参数,利用NARX神经网络的时间关联性,进行汽轮机超速保护系统可靠度实时预测。以某核电机组汽轮机超速保护系统的一些设备渐变故障引起油压状态变化为例,通过仿真验证了该方法能实时有效预测系统可靠性。

    2021年02期 v.48;No.210 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 3629K]
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  • 基于卡尔曼滤波器的循环流化床机组燃料发热量软测量

    李泽铭;田亮;

    燃料性质复杂多变是当前循环流化床机组运行过程中普遍面临的问题,现场应用过程中发现:利用锅炉风量-氧量热量信号计算得到的燃料发热量信号动态特性好,但存在较多干扰并且静态误差大;传统BTU(煤热值)校正计算得到的燃料发热量信号静态误差小,但滞后很大。利用卡尔曼滤波器对两种方法得到的燃料发热量信号进行融合,即将风量-氧量热量信号计算得到的燃料发热量参数作为状态,将BTU校正计算得的燃料发热量参数作为估计对象经过滤波计算,能够获得即快又准的燃料发热量信号。通过仿真和对一300 MW循环流化床机组运行数据进行分析,相对于动态法变负荷工况动态误差减小15%以上,相对静态法反映速度提升10 min以上,用于BTU校正时补偿量提高20%以上,验证了方法的有效性。

    2021年02期 v.48;No.210 89-95+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K]
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  • 基于动态模糊神经网络的超临界机组协调控制

    马良玉;郑佳奕;

    为改善超临界机组的协调控制品质,研究了基于动态模糊神经网络(DFNN)的机组负荷与主汽压特性逆模型建模方法,借助火电机组全范围仿真机获取的仿真数据进行离线建模。以上述模型为基础,提出一种模型离线训练与在线校正相结合的协调系统DFNN逆控制方案,编制了实时控制算法。通过与仿真机进行实时双向数据交换,开展了详细的协调控制仿真试验。结果表明:采用DFNN逆控制,机组在大幅变工况下负荷与主汽压响应的快速性与机组原PID控制相比有较为显著的提高,有效改善了机组的协调控制品质。

    2021年02期 v.48;No.210 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K]
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  • 超超临界二次再热机组不同调频方式特性比较研究

    荆雨田;段立强;田李果;

    为保证电网安全平稳运行、平抑新能源对电网带来的冲击,火电机组需适应新环境,提高自身的调频灵活性。使用Ebsilon仿真软件对某660 MW超超临界二次再热机组进行建模。基于此模型分别研究高加旁路调频、补气阀调节、凝结水节流调频等不同方式调频特性,获得每种调频方式对于机组负荷及热经济性方面的影响规律。并比较了三种调频方式各自的优劣点并进行排名,最后给出机组不同调频方式的使用建议,结果表明:机组负荷需求较高时采用高加大旁路;对于经济性要求较高时采用凝结水节流调频;对两者均有考虑时可选择1/2混合旁路或高加大旁路,在响应初期可打开补气阀做出最快反应。

    2021年02期 v.48;No.210 104-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2862K]
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  • 横向磁场作用下Taylor-Couette流动数值模拟

    董帅;纪祥勇;吕二飞;李春曦;

    采用Fluent模拟软件对横向磁场作用下液态金属镓的Taylor-Couette流动进行了数值模拟。考虑了有限长和无限长两种模型,模型半径比为1/2,长宽比为4。哈特曼数选取为0~50,雷诺数选取为10和259,分别对应层流Couette流动和Taylor-Couette流动两种工况。结果表明,对于雷诺数等于10工况,流体在横向磁场的作用下产生非轴对称的流型;随磁场强度增加,涡由圆环外侧移动到内侧,并呈现出扁平化趋势。对于雷诺数等于259工况,在磁场作用下,流场内泰勒涡尺寸变小,泰勒涡数量由2对增加至3对,并最终破裂。对于有限长和无限长模型,由于上下壁面边界条件不同,流型变化呈现出不同的特点。

    2021年02期 v.48;No.210 114-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1916K]
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  • 烟气余热回收高温电动热泵混合工质性能研究

    孙健;马世财;霍成;韩林俊;戈志华;周少祥;杨勇平;

    天然气烟气中水蒸气含量较高,大多未被回收而直接排入大气中,回收烟气中水蒸气的冷凝热,不仅能从外观上实现"消白"的目的,更能显著提高天然气的利用效率。根据天然气烟气水蒸气冷凝温度回收烟气热量以制取高温热水为目的,研究该工况下高温电动热泵适配混合工质的性能,对R134a+R245fa、R124+R245fa、R227ea+R142b、R134a+R142b、R124+R152a和R227ea+R152a六种二元混合工质进行理论研究,分析它们在蒸发温度为40~50℃,冷凝温度为70~80℃工况下的循环性能。通过对比分析,最终得到R134a+R245fa (0.4/0.6)在该工况下的循环性能最优。

    2021年02期 v.48;No.210 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2012K]
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