2018年, 第39卷, 第4期　
刊出日期：2018-04-01

  

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   2018年4期封面和目录

  电力建设. 2018, 39(4): 0.

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特约主编寄语
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   特约主编寄语

  李建林

  电力建设. 2018, 39(4): 1.

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储能技术
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   多属性多目标储能系统工况适用性对比分析方法

  李军徽1，张嘉辉1，胡达珵1，李建林2，马会萌2

  电力建设. 2018, 39(4): 2. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.001

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   摘要：电力系统发电、输电等环节对储能有着不同的技术需求，各储能类型在技术及经济方面存在明显的区别。此外，针对不同工况的储能配置方案选择尚无规范的评价指标。该文从储能选型的角度出发，设立了多属性多目标储能工况适用性对比分析方法，结合不同储能类型的容量配置、投资成本和技术适用性提出了储能工况适用性对比综合评价指标，并且针对储能在电力系统的发电侧、输电侧和源网矛盾中的不同需求，结合不同类型储能技术的特征建立了储能容量优化配置方法，以获得不同应用场景下的最优储能配置方案。最后，进行算例分析，分析结果验证了上述方法的有效性和指标选取的合理性，为相关储能技术的推广应用提供了理论基础。

   
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   BP神经网络在线优化卡尔曼滤波算法在钒电池SOC估算中的应用

  曹弘飞，朱新坚

  电力建设. 2018, 39(4): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.002

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   摘要：针对传统卡尔曼滤波法在钒电池荷电状态（state of charge，SOC）估算中将电池内部模型参数作为恒定值，而导致误差增大的缺陷，该文使用反向传播（back propagation，BP）神经网络在线更新卡尔曼滤波过程的参数值，以提高参数的精度。选用常见的戴维南（Thevenin）等效电路模型，通过神经网络更新内部欧姆内阻R0和极化电阻Rp、电容Cp完成卡尔曼滤波过程的优化，使系统模型卡尔曼滤波估算中的每一步都得到更新，从而弥补了上述传统算法的缺陷。同时，该文还设计了电池测试试验，通过对数据的检验以及与双卡尔曼滤波的优化方式的结果进行对比，验证了神经网络优化的方法较双卡尔曼滤波优化能更好地体现出系统的动态特性，估算的结果具有更高的精度和更好的收敛性，证明了该方法非常适用于钒电池系统的实时SOC估计，具有理论与应用价值。

   
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   基于Laguerre-NAR双谱估计的储能系统工况识别方法

  刘舒1，张宇1，薛花2，王育飞2，何阳2，李杨3

  电力建设. 2018, 39(4): 15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.003

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   摘要：储能系统因具有平滑可再生能源发电并网功率的作用而应用日益广泛，但储能系统的非线性、非高斯、快速动态变化特性，使得其典型工况的实时监测和准确识别成为保障系统稳定运行的关键和难点所在。针对传统非线性自回归（nonlinear autoregressive，NAR）模型中估计参量较多的问题，提出采用Laguerre扩展分析方法提高双谱估计的准确度，设计新型的基于Laguerre-NAR双谱估计的储能系统典型工况识别方法，在较小数据信息情形下，准确提取信号相位信息，并实现高频率分辨率的快速识别。针对储能系统用于风电并网功率平滑的实测数据进行仿真分析，仿真结果验证了所提出的Laguerre-NAR双谱估计方法的有效性和可行性。

   
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   基于混合观测器的飞轮储能系统控制方法

  孟高军1，刘海涛1，伏祥运2，袁野3

  电力建设. 2018, 39(4): 22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.004

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  摘要：为了实现飞轮电机全速度范围的无位置传感器控制，在低速时，利用电机交直轴电感不对称的特性，通过注入高频电压信号，对电机内相应的电压（电流）信号进行检测。在中、高速时，采用扩展反电动势（extended electromotive force，EEMF）建立电机数学模型，并通过滑模观测器对反电动势进行估计，同时选择合适的滑模增益以克服参数时变及系统不确定性的影响。随后，给出了2种控制算法切换区内的加权系数计算方法，利用平滑函数改善控制切换过程。最后，搭建了飞轮电机全速充、放电仿真模型，验证了所提混合观测器能将滑模观测器与高频电压信号注入进行有效结合，满足飞轮电机全速状态下无位置检测需求。

   
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   可再生能源接入对氢储能系统的影响及控制策略

  牛萌，肖宇，刘锋，赵鹏程，赵波

  电力建设. 2018, 39(4): 28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.005

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   摘要：作为一种清洁、高效、可持续的无碳能源，氢储能受到了世界各国的广泛关注，被视为现今解决能源危机及可再生能源消纳的关键方法之一。该文针对波动性可再生能源接入的氢储能系统，分析了波动性电源对不同类型的电解制氢设备的影响，并结合不同类型的功率波动特点，从氢储能设备及制氢效果2方面对可再生能源接入氢储能系统产生的影响进行了详细的分析研究。结合理论分析，提出了一种能够降低这种影响的模块化自适应控制策略，并通过仿真建模验证了该策略的有效性。

   
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   面向风电消纳的综合能源系统多类型储能联合调度

  王诚良1，刘洪2，宫建锋1，李吉峰2，杨少华1，刘静仪2，丁丽霞1

  电力建设. 2018, 39(4): 35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.006

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   摘要：针对三北地区供热季“以热定电”运行机制下产生的大量弃风问题，提出了一种面向风电消纳的地区综合能源系统（integrated energy system, IES）多类型储能联合调度方法。首先，设置了含电-热多类型储能装置的地区综合能源系统结构，该系统以电动汽车作为灵活储电装置，并对系统内各设备子系统进行了建模；其次，构造了以风电消纳能力最优为目标、以电热网络运行情况为约束的地区综合能源系统多类型储能优化调度模型；再次，采用量子粒子群算法，借助系统内的多类型储能装置调节热电联产机组的出力；最后，通过算例对比分析，证明了在区域内加装不同类型储能装置可以改善风电消纳能力，同时考虑区域间能量互联有提高能源利用率的作用。

   
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   电池储能参与配电网削峰填谷的变功率控制策略

  孟娅1,李欣然1,黎淑娟1,黄际元2

  电力建设. 2018, 39(4): 45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.007

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   摘要：电力负荷的构成随着社会经济的发展变得复杂多样，并且随着新能源的并入，配电网中负荷峰谷差问题也愈加突出。储能系统具有快速响应、精确控制及能量双向流动的特点。在电力系统中配置储能是实现“削峰填谷”的一种有效方案。该文提出一种电池储能参与配电网削峰填谷的可变功率控制策略，以1天为时间尺度，以储能系统电量平衡为准则，有效改善了配电网峰谷差过大的问题。以某电网中变电站实际负荷数据为算例，基于相应评价指标，就所提可变功率策略与目前常用的恒功率策略进行对比试验，验证了所提方法的可行性和有效性。

   
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   基于多分段P/f特性曲线的独立微电网协调控制策略

  熊雄1，孙庆凯1，井天军1，孙可2，王坤3

  电力建设. 2018, 39(4): 51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.008

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   摘要：针对独立微电网中分布式电源多元化的特点，在考虑分布式电源运行控制方法上，采用一种主从－集中与对等－分散的混合协调控制策略。将微电网中多个具备下垂特性的分布式电源进行对等控制，为分析对等控制中频率稳定的问题，基于平均频率法建立相应小信号模型进行分析并确定下垂系数。在主从－集中控制中，储能运行在V/f策略下维持系统稳定，光伏运行在PQ策略下输出指定功率。提出一种基于多分段P/f特性曲线的独立微电网功率分散管理策略，下垂联合单元与主从联合单元基于该特性曲线交替运行。最后基于PSCAD搭建相关仿真模型进行计算分析，结果验证了所提策略的正确性与有效性。

   
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   基于风电可行域及寿命减损的储能配置方法 

  张钰1，肖白1，穆钢1，张泽宇2,刘东源1

  电力建设. 2018, 39(4): 60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.009

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   摘要：为风电场配置适当容量的储能系统，可有效减少风电场弃风电量，并提高经济效益。但由于储能系统现阶段成本较为昂贵以及补偿机制匮乏，限制了其大规模应用。因此，合理配置储能系统容量是当下研究的热点。该文基于系统负荷实际需求，确定了风电可行域。以规划水平年内储能系统净效益最大为目标，综合考虑储能系统效益和计及寿命减损影响的储能系统成本，提出了匹配风电可行域及考虑寿命减损影响的储能系统容量配置方法。通过求解算例，验证了本文方法的可行性，结果显示，该方法显著提高了储能系统的利用率及经济效益。

   
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   大规模储能系统提升西北地区可再生能源消纳能力分析

  徐少华1，李建林1，宋新甫2，李绚绚3，王定美4

  电力建设. 2018, 39(4): 67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.010

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   摘要：目前我国西北部地区弃风弃光问题突出，已成为制约可再生能源发展的主要因素之一。随着电化学储能技术的快速发展，可通过大规模储能系统的时空功率特性来丰富电网调峰调控手段，提高电网供电可靠性，从而提升西北地区可再生能源消纳能力。首先分析了西北电网中新能源的消纳现状，提出了大规模储能系统在西北电网中的应用场景，分别基于新疆、甘肃及青海电网的实际结构及运行数据对大规模储能系统参与系统调频调压进行仿真验证，基于仿真结果得出储能系统的容量配置方案及投资效益。文章研究结果可为大规模储能系统在我国西北地区的投资运营提供参考依据。

   
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   基于分层多目标优化的微电网能量管理算法

  李利明，李征

  电力建设. 2018, 39(4): 75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.011

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   摘要：针对微电网运行过程中的经济成本、环境代价和用电负荷的优化问题，以帕累托（Pareto）理论为基础，结合NSGA-II多目标算法，引入了能够综合考虑微电网调度过程中多方面需求的分层多目标优化算法。使用多层目标循环优化流程，保证了算法的全局寻优能力，且使得算法适用于微电网供需两侧优化问题的求解。算法中引入同化过程加快算法的收敛速度；引入隔离交叉变异改善了算法的Pareto前沿分布特性，有效地提升了算法的寻优能力。最后通过算例验证了本算法的有效性。 

   
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   配电网分布式储能孤岛供电控制策略

  李佳骥1，于宝鑫1，张华东1，李文龙1，薛宇石2，褚铁柱1，毕然1

  电力建设. 2018, 39(4): 83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.012

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   摘要：以利用储能系统提高电网可靠性为目的，文章研究了分布式储能实现配电网孤岛运行的控制策略。首先提出了基于虚拟电阻的LC滤波型储能变流器（power converter system，PCS）恒压恒频控制策略，之后在传统下垂控制策略的基础上增加了虚拟电感，可以在配电网电阻较大时实现有功功率和无功功率的解耦控制，并给出了求取虚拟电感合理取值的方法。然后通过引入荷电状态（state of charge，SOC）反馈动态调整下垂控制中的有功控制参数，实现了有功功率在不同储能之间的合理分配。最后在Simulink仿真平台搭建了IEEE 14节点配电网，接入了4台分布式储能设备实现配电网的孤岛运行，仿真结果验证了所提控制策略的有效性，可以实现配电网的孤岛运行。

   
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   基于总体平均经验模态分解的混合储能系统协调优化控制

  李大勇1，都明亮2，田春光2，韩晓娟3

  电力建设. 2018, 39(4): 83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.013

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   摘要：由于光伏发电具有较强的随机性和波动性，利用储能系统能够有效平抑光伏功率的波动。该文提出了基于总体平均经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition, EEMD）的混合储能协调优化控制方法。首先，根据光伏并网波动率限制要求调整EEMD的滤波阶次k1，将光伏功率分解为高频分量和低频分量，然后，将分解后的低频分量作为光伏电站的并网功率实现光伏功率的平滑控制。为了提高混合储能系统使用寿命，根据电池和超级电容器的荷电状态（state of charge，SOC）对滤波阶数k2进行调整，实现电池和超级电容器之间的能量分配。根据电池和超级电容器的充放电优先级规则，实现超级电容器和储能电池之间的功率最优控制。通过仿真实例验证了本文方法的有效性和正确性。

   
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   不平衡电网下无锁相环逆变器模型预测控制

  李盟盟1，王育飞1，薛花1，张宇2，方陈2

  电力建设. 2018, 39(4): 100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.014

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   摘要：电网电压不平衡情况下传统锁相环无法精确地锁定电网电压相位，从而影响并网逆变器的控制性能。针对电网电压不平衡及频率偏差情况下逆变器控制问题，提出无锁相环逆变器模型预测控制策略。首先，分析不平衡电网对锁相环的影响；然后，针对电网电压负序分量在dq坐标系下产生的2倍频交流分量，提出采用二阶广义积分器提取电网电压正序分量；最后，针对电网频率偏差情况下电网电压在虚拟同步旋转坐标系下分解产生的交流量，采用模型预测控制策略进行控制。仿真结果表明，提出的无锁相环逆变器模型预测控制策略提高了电网不平衡和频率存在偏差情况下逆变器的控制性能。

   
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   单相LCL型并网逆变器无阻尼控制策略

  章小卫1,2,3，周京华1，王启行1，陈亚爱1，李耀华2

  电力建设. 2018, 39(4): 106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.015

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   摘要：数字控制系统会给系统带来延迟，在考虑控制延迟的情况下，为解决单相LCL滤波器的谐振问题，提出了一种单相LCL型并网逆变器的无阻尼控制策略，其中并网电流采用网侧电流反馈控制，既可实现系统单位功率因数运行，又无须额外加入传感器，减少成本。在深入分析该控制策略的可行性基础上，给出了无阻尼控制器参数的计算步骤，并通过实验验证了无阻尼控制策略的正确性和有效性。

   
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   一种虚拟同步机直流侧混合储能系统控制策略

  张宸宇1，袁晓冬1，缪惠宇2，郑建勇2，杨赟2，陈虹妃2

  电力建设. 2018, 39(4): 113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.016

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   摘要：为了解决分布式电源渗透率升高对电力系统稳定性的影响问题，国内外学者提出了虚拟同步发电机的控制策略，将同步发电机的转动惯量和阻尼特性引入到传统的逆变器控制中，提升了分布式电源的并网友好性。该文提出了虚拟同步发电机中蓄电池和超级电容混合储能系统的功率分配方法，对关键参数的整定进行了分析。搭建Matlab/Simulink仿真模型，分析了负载恒定、阶跃突变和连续变化情况下直流侧混合储能系统的功率分配效果，验证了所提功率分配方案的可行性和有效性。

   
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   含低压储能模组的光伏并网逆变器研究

  李大兴1，于宝鑫1，李佳骥1，张华东1，李文龙1，陈广宇1,牛萌2

  电力建设. 2018, 39(4): 119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.017

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   摘要：针对光伏发电功率波动的问题，提出一种带储能模组的隔离式光伏并网逆变拓扑结构。利用储能模组存储多余的电能，实现平滑并网功率和光伏电池板的最大功率跟踪。针对提出的拓扑结构，分析其工作原理和开关状态，讨论储能模组剩余电量的控制算法，建立控制算法和调制策略。实验结果表明，提出的拓扑并网逆变器可实现内部直流电压控制，完成并网运行，提出的控制策略和调制算法正确可行。

   
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   用于储能变流器的改进型VSG控制方法

  杨波1, 冯鑫振2，王德顺2，余涛3，张宸宇4

  电力建设. 2018, 39(4): 126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.04.018

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   摘要：文章提出一种改进型虚拟同步机（virtual synchronous generator，VSG）控制方法应用于交流微网环境下的储能变流器。针对传统VSG存在的有功功率振荡问题，加入虚拟电抗模块，以实际同步机的典型直轴暂态电抗为目标值来调节VSG对外表现电抗，提高系统的阻尼系数，实现有功功率振荡的抑制。针对传统VSG存在的无功功率分配不合理问题，提出采用稳定的交流母线电压作为励磁控制的参考值，给出通过机端电压以及线路参数估算母线电压的方法，并分析选取合适的下垂系数，实现有功和无功功率解耦，且输出无功功率能够按各机容量比精确分配。最后使用MATLAB/Simulink平台进行仿真，将该方法与传统VSG控制进行对比，验证所提控制策略的有效性与优越性。