中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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为了有效地降低综合能源系统(integrated energy system, IES)碳排放量,解决退役动力电池梯次利用中存在的安全问题,提出了退役动力电池应用于IES的低碳经济调度方法。首先,提出基于置信区间估计的退役动力电池重构储能系统(reconfiguration energy storage system, RESS)可靠性评估方法,并设置合理的充放电安全阈值,提高退役动力电池运行的安全性;其次,追踪退役动力电池的碳耗特性,建立退役动力电池梯次利用于IES全过程的碳排放成本模型;最后,引入阶梯式碳交易模式,建立IES碳排放成本及运行成本模型,并考虑分时电价阶段性地调节梯次利用电池的安全阈值实现IES低碳经济调度。通过多场景仿真分析验证了退役动力电池梯次利用于IES的调度方法能有效降低系统的碳排放和成本。
孤立直流微电网通常需配置由分布式储能单元(distributed energy storage units, DESUs)组成的储能系统。为延长储能系统的使用寿命,其应保持DESUs的荷电状态(state of charge,SOC)处于均衡状态,但在实际应用中,DESUs的容量可能存在差异,线路电阻不匹配,严重影响SOC的均衡效果。针对此问题,提出一种改进的下垂控制策略,通过指数函数嵌套幂函数,增强了下垂系数对SOC变化的辨识度,从而提升SOC的均衡效果;其次,通过均衡功率状态因子,使DESUs的输出功率按容量成比例地分配。为减少通信压力,采用稀疏通信网络来传递各DESUs所需的信息,即运用动态一致性算法估计全局平均值。最后,基于MATLAB/Simulink搭建的仿真模型验证了所提策略的有效性。
我国钢铁行业减碳压力大,然而传统高炉长流程冶金碳排放居高不下,氢冶金技术又尚不成熟,因此提出了发展电炉短流程炼钢的中期低碳发展方式。首先,针对具备新能源、储能设备、高炉煤气发电技术以及高炉长流程和电炉短流程两种冶金工序的钢铁工业园区综合能源系统,构建其供用能结构并且给出设备及冶金工序模型;其次,建立考虑碳排放和设备运行成本的园区优化调度模型;最后,在不同的场景中,研究引入新能源、储能设备和高炉煤气发电技术对电炉钢生产比例的影响,以及不同电炉钢比例对园区经济性的影响。算例结果表明,新能源、储能设备和高炉煤气发电技术的引入将提高园区电炉钢比例,降低园区生产运行成本,有效减少碳排放。
碳达峰、碳中和是国家实施的重要战略决策,而发展电动汽车是实现低碳的举措之一。针对现有电动汽车碳排放评估片面和不准确的问题,提出了一种全生命周期视角下区域级电动汽车碳排放评估方法。为评估电动汽车整个生命周期内的碳排放,首先从材料周期和燃料周期出发构建了电动汽车碳排放的评估指标及其量化模型。进而,利用三阶段数据包络分析法对区域级内所有的电动汽车碳排放量进行分析,获取区域级内电动汽车碳排放评价结果。最后,将省级作为区域级,采用各省实际车辆和发展数据,对我国各省电动汽车碳排放展开评估。仿真结果表明,我国省级电动汽车碳排放效率差异较大,所提评估方法能够消除随机因素扰动,对区域级电动汽车碳排放全面评估。
为控制能源消耗产生的碳排放,响应实现碳达峰、碳中和目标,提出计及碳抵消的阶梯式碳交易机制。考虑天然气管网压力能发电所具有的经济效益和环境效益,根据电、热、气多种能源互补特性及能源梯级利用原则,构建电-热-气联供的综合能源系统低碳经济优化调度模型,并进行算例分析。首先,建立包含碳抵消的碳交易机制,将环境成本纳入系统经济优化目标中。根据?分析法建立天然气管网压力能发电模型,结合系统中其他机组出力模型及能量传输网络模型,确定相关约束条件。以最优系统运行成本和最低碳排放量为目标,构建综合能源系统整体框架,依据算例进行低碳经济优化调度,实现降低系统运行成本,减少能源消耗碳排放量,并避免电力负荷波动对上游电网产生不利影响。
5G的出现将推动社会变革,但5G网络需要建设大量基站,导致更大的碳排放,如何科学分析5G基站碳减排潜力,提出有效的降碳路线,是信息通信技术行业亟待解决的问题。首先,在绿电交易背景下,考虑基站规模、单站能耗、绿电比例、排放系数等因素,构建了基于Kaya恒等式的5G基站碳排放核算模型;在此基础上,利用对数平均迪氏分解法(log mean Divisia index,LMDI)建立了碳减排贡献度分析模型;最后,通过情景分析法对我国5G基站碳减排潜力与碳减排因素贡献度进行了分析。结果表明,对于碳增长,基站规模始终是最大的驱动因素;对于碳减排,基准情景与既定政策情景中单站能耗贡献最大,低碳政策情景中绿电交易比例贡献最大。因此,就5G基站降碳路径而言,参与通信基础设施共建共享以减少基站规模是根本途径,提升绿色节能技术以减少单站能耗是主要手段,扩大绿电交易规模以提高绿电交易比例是提前实现“双碳”目标的关键举措。研究结果和结论可为信通行业开展“双碳”工作提供借鉴。
在新型电力系统背景下,先进的信息通信技术在配用电领域得到深化应用,配电系统已经发展成为典型的信息物理融合系统,传统的配电系统规划方法已经不能适应融合系统的发展需求。首先,梳理了配电信息物理系统的基本结构、技术特征及应用场景,分析了配电信息物理系统和配电物联网的关系;然后,从双层耦合特性、多重不确定性以及多类型约束条件等角度分析了配电信息物理系统规划所面临的挑战;之后,对配电信息物理系统规划的研究现状进行了分析;最后,针对配电信息物理系统规划的关键技术进行了展望。
电网安全稳定控制系统(security and stability control system, SSCS)构成电网稳定防御第二道防线,其可控容量反映SSCS维持频率稳定的能力。站点控制路径可用性和可控容量波动性,增加了对SSCS可控容量评估的难度。文章提出了一种SSCS可控容量不确定性分析方法。基于执行站(executive station,EX)可控容量波动特性,采用证据理论方法建立EX基本可信度分配模型。改进SSCS概率加权邻接矩阵,建立站点控制概率模型以修正EX基本可信度分配。考虑站点控制容量与控制路径相关性,建立SSCS可控容量联合可信度分配模型。计算可控容量的似然累积分布(likelihood cumulative probability distribution,LCPD)和信任累积分布(belief cumulative probability distribution,BCPD),量化电网功率缺额下SSCS保全能力。通过与传统概率方法比较,验证了所提可控容量不确定分析方法的有效性。
考虑高渗透率分布式电源(distributed generation,DG)接入给配电网带来的影响,提出了一种计及配电网韧性的数据驱动鲁棒规划方法。首先提出了含高渗透率分布式电源的韧性综合评价体系;接着将三阶段规划模型转换成二阶段数据驱动鲁棒规划模型,完成对线路加固方案以及分布式电源位置和容量的最优配置;采用基于极限场景法的改进列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)对鲁棒模型进行求解。最后,通过算例分析所提韧性提升措施的效果。结果表明,所提方法能够有效量化配电网韧性,进而为含高渗透率分布式电源的韧性配电网规划提供参考。
随着我国新型电力系统建设进程的不断推进,电力系统运行工况的不确定性大大增加,抗扰动能力更低,连锁故障发生率更高,演化时间更短。传统的基于潮流计算的方法依赖对场景的枚举考虑随机因素,时效性和准确率都难以应对高占比新能源电网复杂的运行工况,因此,提出一种挖掘历史数据规律的基于多尺度特征集的高占比新能源电网连锁故障数据驱动辨识方法,充分考虑历史运行数据中包含的随机信息。从宏观、中观、微观3个层次提取能够表征复杂网络拓扑特征与系统运行状态的特征指标,构成特征指标集;基于双向长短期记忆神经网络学习历史连锁故障过程中复杂网络特征指标与系统运行状态间的映射关系,构建高占比新能源电网连锁故障辨识模型,并通过新疆电网拓扑验证了所提模型的有效性。
在高比例分布式光伏接入的背景下,给配电网运行的经济性与安全性带来了新的挑战。建立了考虑开关重构与需求响应的配电网分布鲁棒优化运行模型。首先,以配电网每日运行成本最小为优化目标,同时考虑开关重构与价格型需求响应,得到配电网拓扑结构优化方案与运行方案。其次,利用光伏历史出力数据,通过聚类获取典型场景与其概率分布,采用1-范数与∞-范数约束不确定性概率分布置信区间,建立数据驱动的分布鲁棒两阶段优化模型。最后,通过修改的IEEE 33节点系统,基于列与约束生产算法(column-and-constraint generation, CCG)利用Cplex求解器进行求解,验证了模型的可行性。
直流微电网中存在多个控制器,而不同控制器参数的组合对系统的整体稳定性影响也存在差异。为提升系统稳定性,提出了一种基于小信号稳定性的直流微电网多控制器参数全局优化方法。首先,推导了系统的小信号模型,对系统进行特征值分析和参与因子分析,确定了PI参数、下垂系数、虚拟惯性系数等关键控制参数的稳定域;其次,建立了包含系统主导极点实部、阻尼比和储能最大输出功率的目标函数,并采用正交实验法获得样本数据,利用综合赋权法对多目标进行赋权;然后,采用结合灰狼优化的改进粒子群算法对系统的关键参数进行优化,结果表明参数优化后的系统特征值更加远离虚轴,阻尼比增大,储能最大输出功率增加,系统稳定性得到了提升;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性和优越性。
我国目前采用基于负荷百分比和最大单机容量的运行备用容量配置准则,在高比例新能源接入场景下存在备用容量不足或过于充裕的问题。针对当前调度运行中面临的如何准确评估高比例新能源电网运行备用容量需求的难题,构建了基于非参数核密度估计的运行备用容量需求概率动态评估方法,并提出考虑新能源渗透率和评估时段的置信度动态选择策略,可精确评价复杂多变场景的运行备用需求量,实现对上调备用容量需求和下调备用容量需求的滚动式差异化评估。在此基础上,构建了考虑动态备用容量需求的常规电源开机容量制定策略,在保障运行备用容量充裕的前提下最大程度提升新能源消纳空间。基于某新能源高占比省级电网开展了应用测试,验证了所提方法的有效性。
共享电动汽车(electric vehicles,EV)的发展不仅为用户提供了便捷的出行方式,也为城市电网提供了高效的灵活调节资源,规模化共享EV出行和充放电行为复杂、随机性强,对其建立充放电控制模型需要考虑多元利益主体的在线滚动协同,计算量大且实时性要求高。首先,采用基于荷电状态区间的聚合建模方法,根据荷电状态确定共享电动汽车的能量时空转移状态,对规模化EV的充放电优化调度进行降维处理。然后,考虑运营商利益、有限理性用户累积前景效用以及电网需求响应等多元主体收益,构建了基于深度强化学习的充放电优化模型,并采用深度Q网络方法进行求解,可实时在线获得面向城市不同区域共享EV的充放电聚合优化策略,有效应对随机性带来的影响。最后,结合某市9区域共5 000辆共享EV的实际运营数据,通过算例分析验证了城市内部共享EV具有能量时空转移特性,所提建模方法与求解策略在保证多元主体利益的目标下能够有效解决大规模共享EV充放电优化调度问题。
2021年10月江苏如东海上风电柔直工程(简称“如东工程”)进行海上换流站带单台、双台联接变空载解锁试验时,海上换流站交流系统电压分别出现2 500 Hz、2 000 Hz谐振。对如东工程的柔直系统阻抗、交流系统阻抗及其交互特性进行了详细分析,仿真结果证实了系统于该频段确有谐振风险,揭示了如东工程谐振机理。谐振抑制方面,提出了一种基于电压前馈环节比例谐振控制的有源谐振抑制方法,可显著降低柔直系统高频段负阻尼,通过仿真结果和如东工程现场实施证明了该方法的有效性。同时提出了一种基于幅相校正器装置的无源谐振抑制方法,可改善柔直系统与馈入系统全频段阻抗特性,基于如东工程参数的仿真结果显示该方法可全频段抑制系统谐振,有望彻底解决后续柔直系统谐振问题。
