中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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县域配电系统投资与发展状况综合评估是配电系统规划和投资需求分析的一个重要环节，也是值得研究的重要问题。县域配电系统评估指标具有混合多属性特征，为此首先提出一种面向对象的综合评估指标体系；然后采用组合权重法和自适应变权重机制确定指标体系的权重，其中组合权重法将指标权重分解为排序权重和分类权重，以分别反映评估指标的不同属性和不同评估对象之间指标样本值的整体差异对评估结果的影响程度，并分别借助序关系分析法和投影寻踪原理确定，进而再根据最小鉴别信息原理确定组合权重；之后采用自适应变权重机制对存在指标值严重偏离正常范围的评估对象进行权重修正；最后采用某省的5个县域配电系统实例对所提出的方法进行测试，并借助雷达图寻找电网建设的薄弱环节。仿真结果表明：所提出的评估方法能够合理反映县域配电系统的投资与发展状况。
将广泛应用于国民收入分配和环境治理领域的基尼系数引入电力网络投资分配方案设计中。首先,利用总资产回报率、未来给定时段内的预测售电量及投资售电比这3个指标, 在优先考虑效益（效率）的前提下, 综合确定电网公司未来的投资初始分配方案。然后, 选择容载比、可靠性等作为控制指标, 发展了基于基尼系数的投资分配模型, 并以投资初始分配方案为基础, 从提高分配公平性的角度优化确定最终的投资分配方案。最后, 对某省级电力网络进行实证研究, 证明所提投资分配模型的可行性。
合理而准确的能源消费预测对于科学制定能源规划、优化调整能源与产业结构具有重要意义。针对传统能源预测方法预测精度低、未充分计及环境政策影响的缺点，提出了基于Shapley值理论的多情景修正组合预测模型。首先，根据能耗预测的要求和特点选取3个单项预测模型，并通过博弈论Shapley值理论确定单项模型在组合模型中的权重从而得到基准预测结果；然后，量化技术进步、经济发展、政策变动3个环节为修正项和修正系数，进一步改进模型函数，得到不同情景下的修正预测结果；最后，基于T市生活能耗数据进行算例分析，结果表明所提方法能够实现预测值曲线与实际值曲线的高度拟合，在充分考虑环境政策影响的基础上提高能源预测精度，为有关部门进行能源规划提供决策依据。
对城市能源系统供需优化方法进行研究。首先，以能源系统总成本最小为目标，建立考虑多类能源规划约束条件的城市能源系统供需优化模型；其次，引入改进的混合多种群进化算法，确定模型的寻优流程；最后，采用终端能源消费预测模型的相关结果作为需求约束量，将模型应用于T市进行算例分析。算例结果表明，应用所构建模型获取的未来规划期内最优能源供应结果，满足城市能源相关政策文件要求，能够有效引导T市能源供应向清洁、可持续化方向发展。
针对电动汽车充换电站的运营，考虑充换电设施建设、充电站运营、换电站运营、监控与智能调度运营等多个环节，对充换电站的成本收益结构进行系统建模，提出了基于全生命周期分析的电动汽车充换电站成本收益评估方法。以广州市充换电设施规划数据为例，对电动汽车充电站、换电站进行了成本效益对比分析，并进一步分析了充换电服务费、政府补贴和充电机造价等因素对于电动汽车充换电站盈亏水平的影响。
主动配电网（active distribution network， ADN）拥有更多的调度自主权，能够主动管理分布式发电机、储能设备以及主动负荷，实现配网的高效运行。主网与配网调度结果相互影响，因此在制定ADN优化调度方案时，除了考虑自身的运行成本，还应该兼顾与主网之间的协调问题。该文设计配网与主网实时信息交互模式，对主动负荷和储能设备进行建模分析，提出基于实时电价的协调调度模型；并针对该调度模型，提出并行优化算法，通过对连接配网的IEEE 9节点系统进行仿真，验证了模型及求解算法的有效性；最后，分析比较了需求侧响应、储能设备和联络线功率上限对调度结果产生的影响。
为了减少化石燃料的使用，越来越多的可再生分布式电源被应用到电网中。微电网是分布式电源的有效利用方式，但是在微电网的并网运行中，分布式电源的频率和电压波动会对主电网产生很大的影响，而直流微电网可以抑制这些波动的干扰。同时，用户终端的直流负荷日益增长，直流电网将是未来电网的发展趋势。基于此，构建了一个使用直流电的局域网络，并利用电能信息进行直流电能的分配和路由。在直流局域网中，首先将直流电源进行数字化分组，然后通过电能路由器传输分组电能及其信息，实现分布式电源和负载之间的电能供需平衡。最后给出了基于连续最短路径的电能路由算法，并对算法进行了仿真和分析。
随着输电线路电压等级的不断提高，工频电磁场问题越来越受到人们的关注。分析了750 kV输电线路下简化人体模型的电场效应，构建了双手下垂、双手上举、撑伞以及行走的人体模型，比较了不同姿势下人体感应电场的分布情况。以双手下垂模型为例，研究了架空输电线离地高度对人体电场效应的影响。仿真计算结果表明，人体的存在会使其所在空间的电场分布发生畸变，人体姿势的改变会影响感应电场的分布情况，局部场强最大值总是出现在人体轮廓的尖端部位，导线离地高度越大，其下方人体的感应电场值越小。不同姿势下人体模型的局部场强最大值在允许的数值范围之内，750 kV超高压输电线路的工频电场不会对人体健康造成危害。
为全面衡量整个建设期内特高压交直流工程不同时序方案的合理性并比较优劣性，建立包含经济、技术、安全稳定及社会环境等因素的评估指标体系。结合特高压交直流电网发展的特点，提出采用输电阻塞费用、结构均衡度、社会环境影响等指标，与静态安全性等常规输电网规划评估指标共同组成综合评估指标体系，用以反映不同时序方案对清洁能源接入的适应性、网络结构的均衡性和节能减排效果等。
结合我国电网发展综述了特高压交直流混联输电系统安全稳定控制存在的问题及解决方法。首先，根据交直流混联系统网架结构，给出了初步评价该类系统稳定性的一般方法，分析了交直流混联系统存在的稳定性问题及控制需求。其次，结合我国电网规划中的交直流混联系统，论述了利用直流系统功率紧急控制、功率调制、频率调制等方法提高交直流系统稳定水平的方法，并给出了研究示例，验证了上述方法的有效性。最后，针对目前交直流混联系统研究存在的不足，展望了未来研究方向。
区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)可以充分利用可再生能源、提高综合系统能源利用效率。该文专注于ICES优化调度问题。首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型，优化目标包括经济性和环保性最优准则，基于可再生能源技术、节能技术以及电能替代技术的典型设备模型，分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型，以及电和冷/热负荷供需平衡约束模型；采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法（particle swarm optimization, PSO）作为调度模型求解算法。通过具体算例，验证本模型和算法，可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化调度方案，同时分析了不同目标下调度方案存在统一和矛盾的原因。
为了保证梯次利用电池储能系统的安全可靠运行，提出了100 kW·h梯次利用储能电池系统的安全电池管理系统。首先，针对梯次利用的100 kW·h储能用动力电池的特性进行初步分析，包括储能系统中梯次利用电池的容量分布分析、不同容量电池在某特定工况下电池模组的SOC-OCV特性分析、系统充放电容量测试、电池容量不一致性分析等，明确了针对梯次利用电池管理的主要关键参数。其次，为了保证梯次利用电池储能系统的安全可靠运行，对梯次利用电池的特性进行了系统安全可靠性分析，采用了系统级的故障诊断方法和多级故障报警策略。最后，用开发的电池管理系统样机进行系统容量测试验证。试验结果表明，此电池管理系统满足梯次利用电池储能系统的应用需求。
随着互联电网的发展，跨区输电交易日益增加，区外电力送大区电网面临着电能消纳优化配置问题。基于此，提出了就地消纳、按各省火电装机容量比消纳、按各省负荷比消纳、按各省负荷与各省负荷中心到特高压落点的电气距离比消纳等4种消纳方式，定义了计及电价、碳排放的综合经济性指标，并利用火电替代率和火电出力率对消纳方式进行量化评估。选取华中电网作为大区电网，以特高压天中直流送华中电网为例进行分析，针对不同输电容量、丰枯条件和负荷空间给出相应的省间消纳方式，为区域电网调度运行部门提供依据和行之有效的定量决策手段。
对汽轮机转子故障状态进行准确判别一直是工程领域研究的重点。在使用支持向量机作为模式识别方法进行故障诊断的过程中，提取能明显区别不同故障的信号特征参数，构建高质量的样本可以较大提高支持向量机（support vector machine，SVM）模型的分类正确率。针对此问题，提出一种总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)、排列组合熵和SVM相结合的汽轮机转子振动多故障诊断方法。方法首先引入有向无环图建立了多故障诊断模型，利用EEMD将振动信号分解成单一无混叠的内禀模态函数（intrinsic mode function，IMF）分量,然后计算对振动信号变化非常敏感的IMF排列组合熵作为特征向量，并应用到有向无环图SVM进行多故障状态识别。实验结果表明，该方法实现了汽轮机转子的振动多故障诊断，同时与基于EEMD能量法提取的特征向量进行对比，通过实验证明，该方法具有更加准确的识别率。
为进一步探讨富氧气氛下水分对硫化特性的影响，利用等温热重实验装置，进行了富氧燃烧石灰石同时煅烧/硫化实验，研究了水蒸气浓度、温度、石灰石粒径以及种类等对石灰石同时煅烧/硫化特性的影响。水蒸气提高了石灰石煅烧速率，石灰石完全分解时间缩短；在硫化反应动力学控制阶段水蒸气的影响不明显，而到扩散控制阶段促进作用变得显著。富氧气氛下水蒸气的影响随温度（实验范围）升高而突出，温度越高最终的钙转化率越高。粒径效应显著，随石灰石粒径的减小最终钙转化率明显提高。水蒸气对不同种类石灰石的同时煅烧/硫化特性影响趋势基本一致。
为缓解风电不确定对系统消纳风电的影响，提高风电利用效率，引入鲁棒随机优化理论，以风电、蓄热式电锅炉组成供热系统，建立了考虑风电不确定性的风电供暖调度优化模型。首先，分别构建了风电出力功率模型和蓄热式电锅炉负荷需求模型；然后，应用鲁棒随机优化理论刻画风电出力不确定性，并分别构建了风电出力确定性和随机性条件下风电、蓄热式电锅炉供暖调度优化模型。最后，以我国北方某城市风电供暖项目进行实例分析，结果表明：鲁棒随机优化理论能够有效刻画风电出力不确定性，为不同风险态度决策者提供了决策工具；风电、蓄热式电锅炉组成的供热系统能够实现供暖负荷灵活参与电力系统调度，有助于增加系统风电消纳能力，降低弃风电量，具有显著的经济和环境效益。
合理的需求侧电价是促进和引导用户主动需求响应的关键因素。借助离散选择理论，针对地域分散、数量庞大的可控负荷需求响应的不同边际成本和消费偏好，提出了基于离散选择的可控负荷菜单定价方法。考虑到用户在多种电价下的不同偏好选择行为，该方法以负荷削减边际成本、负荷削减量以及补偿电价为影响因素，建立了用户对菜单电价的离散选择模型，计算了用户对菜单电价的离散选择概率。然后以需求响应电价和负荷削减量为菜单选项，以系统供电成本最小为目标，构建了反映用户不同消费偏好的可控负荷菜单定价模型。最后通过算例仿真，分析了有无离散选择下系统供电成本和用户总负荷削减量以及影响用户选择因素的敏感度，表明考虑离散选择的菜单定价，能够有效地反映用户对不同电价的选择偏好，诱导其内在需求弹性，从而使菜单电价更好地满足用户的消费偏好，促进用户主动参与并削减更多的负荷，节约系统供电成本，实现电力资源的优化配置。
在我国北方地区，自然通风逆流湿式冷却塔在冬季运行时容易出现结冰现象，需要在冷却塔的进风口处加装挡风板。在电厂实际运行中，常出现为了防止冷却塔塔内结冰而过量悬挂挡风板的情况，导致机组经济性降低。为了提高冷却塔加装挡风板防冻的可行性，提出了一种新型纵向间隔的挡风板悬挂方式，建立了600 MW机组冷却塔的传热传质模型，利用Fluent软件模拟并分析了纵向间隔加装挡风板后，挡风面积对塔内不同特征面最低水滴温度的影响，找到了在不同环境温度下刚好可以防止塔内结冰的最佳挡风面积。结果表明：纵向间隔加装挡风板后，塔内最低水滴温度随挡风面积的增加而升高；当环境温度分别为264.15、261.15和258.15 K时，分别在第1层加装挡风板后留45个纵向进风口、第1、2层加装挡风板后留72个纵向进风口以及第1、2、3层加装挡风板后留90个纵向进风口刚好可以防止塔内结冰，对应的最佳挡风面积分别为848.95、1 578.79以及1 864.16 m2。
随着风电规模的不断扩大，及时准确地对风电场功率输出进行预测具有重要意义。但由于风速具有不确定性，风电功率难以掌控。通过分析风速与功率之间的变化趋势，建立基于风速的功率计算的数学模型，然后以风速预测为突破口，基于小波分解模型将历史无规律风速进行模式分解。对分解出来的历史数列进行分析，采用合适的预测模型分别预测，还原为原始数列得到预测风速，最后计算得到预测风电功率。通过某地的实例计算，证明了采用小波分解与时间序列模型进行风电功率预测的准确性与可靠性。
针对某高山风电场风机塔顶遭受雷击，造成风电机组塔外箱式变压器（简称箱变）损坏事故，分析了箱变低压侧雷电过电压产生的机理，根据风机-箱变系统防雷配置情况，建立了ATP-EMTP仿真模型。利用该模型计算了电涌保护器（surge protective device，SPD）接入时和脱开后箱变低压侧的电压，并分析了雷电流波形、幅值及接地网冲击接地电阻对箱变低压侧电压的影响，同时计算了低压侧短路后的工频续流。计算结果表明，SPD脱开后低压侧电压超过了箱变的冲击耐压值（12 kV），低压侧工频续流为4.50～8.75 kA。由于开关型SPD无法切断工频续流，提出将其更换为无续流的氧化锌避雷器，推荐避雷器型号为YH10W-0.8/3.0，并通过仿真计算进行了防雷效果验证。
随着分布式光伏接入配电网逐渐增多，其消纳能力越来越受到人们关注。文章对考虑主动管理的分布式光伏消纳能力进行了研究，提出了主动配电网中分布式光伏发电最大消纳量的计算方法。在分析分布式光伏发电和负荷的时序特性的基础上，提出了综合考虑混沌思想和自适应度调整的改进粒子群算法，研究了削减分布式电源出力、调节有载调压变压器抽头、无功补偿等主动管理措施对分布式光伏最大消纳量的影响。IEEE 33节点配网系统验证了所提模型的合理性和算法的有效性，3种主动管理措施能有效提高分布式光伏的最大消纳量。
