半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 2020年第0卷第12期文章目次
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    • >观点
    • 基于“互联网+”的智慧能源综合服务业务延展与思考

      2020, 44(12):1-12. DOI: 10.7500/AEPS20191016001

      摘要 (119) HTML (70) PDF 996.90 K (416) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能电网的深化建设与互联网新型技术的快速发展,未来电网将进入“互联网+”时代,系统中个体将实现广泛互联。在此背景下,智慧能源综合服务发展的困境得以解决,其服务内涵与服务形式将得到不断延伸。文中首先分析智慧能源综合服务现有业务由于技术、数据等原因而无法解决的诸多问题,基于“互联网+”下逐渐广域普及的终端设备及“云大物移智”、5G通信、边缘计算等技术特点,深入探讨未来智慧能源综合服务可能的业务形式,分别提出智慧能源综合服务面向用户侧、配电侧以及能源金融3个方面的未来典型应用场景,并对其顺利开展亟需解决的问题进行展望和思考。

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    • >学术研究
    • 基于电-热联合市场出清的综合需求响应建模及策略

      2020, 44(12):13-21. DOI: 10.7500/AEPS20191220007

      摘要 (62) HTML (11) PDF 825.74 K (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着综合能源系统和多能源市场的发展,传统需求响应已逐渐向综合需求响应的方向转变。在综合需求响应中,用户既可以通过改变用能习惯,又可以通过转换能量来源参与响应,从而实现供需资源协调优化。以冬季居民电能、热能需求为场景,首先基于零售侧能源市场参与主体的机理模型,构建零售侧电-热联合双边竞价能源市场框架。其次,提出电、热负荷参与联合市场的竞价策略,进而建立以最大化能源生产者和消费者剩余为目标的电-热联合市场出清模型;考虑不同负荷的控制模式和运行机理,提出电、热负荷响应市场出清信号的控制策略。最后,通过算例验证了所提方法在实现供需双侧资源协调优化、促进可再生能源消纳以及用户节能方面的积极作用。

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    • 计及需求响应的智慧能源小区热电耦合系统用能优化方法

      2020, 44(12):22-30. DOI: 10.7500/AEPS20190712014

      摘要 (56) HTML (56) PDF 745.68 K (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对智慧能源小区热电耦合系统中能量间纵向转换和用能负荷横向搬移的协同用能优化问题,通过负荷侧需求响应用能精细化建模,提出一种计及需求响应的热电耦合系统用能优化方法。在分析典型热电耦合系统结构框架基础上,通过用能负荷分类及其用能响应过程的数学建模,建立了含热电耦合系统的能源供给侧与用能负荷侧的能量枢纽方程,实现了用能负荷响应与能源供给之间能量转换的量化描述;其次将用能负荷的需求响应程度表示为可转移负荷参与比和可转换负荷参与比,建立了系统运行成本最小的热电耦合系统用能最优化模型,并提出了灵活尺度多次参与用能优化的模型求解方法。最后,算例结果表明,在高可转移负荷参与比和低可转换负荷参与比时,在降低供给侧峰值段负荷的同时使系统总成本降低,实现了热电耦合系统用能最优化运行。

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    • 基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制

      2020, 44(12):31-40. DOI: 10.7500/AEPS20190609004

      摘要 (32) HTML (18) PDF 1.18 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳控制技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压、电流的幅值和相角,采用三相四线制节点导纳矩阵建立了低压配电网的网络拓扑结构;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率的三相四线制线路多时段协同控制模型;通过复数变量拆分和模型凸化以降低三相四线制模型的求解难度,采用CPLEX算法包求出模型全局最优解。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。

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    • 计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划

      2020, 44(12):41-48. DOI: 10.7500/AEPS20190826001

      摘要 (39) HTML (8) PDF 795.41 K (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着清洁能源的发展,高渗透率的分布式电源(DG)和电动汽车(EV)给配电网的规划和运行带来诸多影响,例如大量弃电、加剧负荷峰谷差等问题。文中建立了计及DG出力相关性和EV需求响应的规划运行双层模型以减小负荷波动。首先,在DG概率模型的基础上,使用相关矩阵法生成具有相关性的DG节点样本;其次,建立多目标规划运行双层模型,上层考虑DG和充电桩的协同规划,下层考虑负荷波动、DG弃电等运行成本,并将所提随负荷波动EV充放电价、DG相关样本等以约束方式表示;接着,在应用Voronoi图法对充电站服务范围划分的基础上确定EV响应量上限并将双层模型转化;最后,应用CPLEX工具包对所建二阶锥模型进行求解,并通过某“交通网-配电网”关联系统验证所提模型和方法的有效性。

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    • 含高比例风电的电力市场电价预测

      2020, 44(12):49-55. DOI: 10.7500/AEPS20190614002

      摘要 (40) HTML (10) PDF 833.36 K (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:在解除管制的电力市场中,精确预测电价有助于市场各方有效参与市场运营与管理。清洁能源渗透率的提高,给电价预测精度带来了新的挑战。文中选择不同的输入特征变量并结合长短期记忆(LSTM)网络的特点,构建含高比例风电的电力市场电价预测模型对含有风电的电力市场电价进行预测。研究表明,风能和负荷的比值是含高比例风电的电力市场风电电价预测的关键输入参数。LSTM具备时间延迟记忆特点,拥有较好的电力市场时间序列电价预测能力。以北欧市场中DK1电力市场实际数据为基础,采用3种模型进行对比分析,结果表明含有风能和负荷的比值且考虑多时刻信息输入的LSTM模型可以较大地提高低谷时段的电价预测精度。

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    • 计及电力保险的电力市场主体最优决策

      2020, 44(12):56-63. DOI: 10.7500/AEPS20190426003

      摘要 (25) HTML (5) PDF 770.75 K (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:为转移可再生能源出力不确定导致的收益风险,引入产出性电力保险,同时考虑可再生能源配额制(RPS)要求,探讨电力市场主体最优交易决策。针对捆绑式可再生能源电力购售,构建了引入条件风险价值的可再生能源发电商与售电公司博弈最优利润模型,并利用逆向归纳法求解在有无电力保险下的最优交易决策。另外,根据RPS要求与用户效益,设计了非捆绑式可再生能源电力的交易策略。算例分析结果表明,引入产出性电力保险能有效促进可再生能源发电商投产积极性,节约售电公司成本,降低绿色证书价格波动对售电公司的影响,对售电公司完成RPS要求具有较强的促进作用。

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    • 大电网调度自动巡航中经济运行域的构建方法

      2020, 44(12):64-73. DOI: 10.7500/AEPS20191018003

      摘要 (35) HTML (14) PDF 781.94 K (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少为目标,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

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    • 基于在线强化学习的风电系统自适应负荷频率控制

      2020, 44(12):74-83. DOI: 10.7500/AEPS20190706006

      摘要 (42) HTML (18) PDF 1.07 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模风电接入给系统带来新的不确定性,影响系统频率响应特性,从数据驱动的角度出发,提出了一种基于自适应动态模型的在线强化学习方法,用于系统的负荷频率控制。建立低秩自编码器特征提取网络,从所量测的低维数据中发现隐藏特征;基于特征网络,建立非线性动态系统稀疏辨识学习模型,感知系统动态模型的潜在物理状态,提升模型在线学习效率;通过结合模型预测控制,进行实时决策控制。所提出方法能够有效解决传统模型预测控制对系统全局模型准确性的依赖问题,加强控制器对系统动态模型的自适应性,且能有效跟踪风电输出功率的随机波动。最后,以接入四型风机的负荷频率控制模型为例,验证所提方法的有效性。

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    • 基于并联卷积神经网络的多端直流输电线路故障诊断

      2020, 44(12):84-92. DOI: 10.7500/AEPS20191124003

      摘要 (34) HTML (13) PDF 10.44 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化的故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络——并联卷积神经网络(P-CNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性要求,且其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。

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    • 高频谐波扰动下直流电网阻抗模型特征分析

      2020, 44(12):93-100. DOI: 10.7500/AEPS20191118006

      摘要 (22) HTML (5) PDF 722.25 K (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流配电网故障发展迅速且无固定频率的故障特征分量,因此,其故障特征的准确解析有重要的研究意义。从直流故障状态下系统阻抗特性分析出发,重点研究各类直流换流器的频率-阻抗响应。基于DC/DC变换器和模块化多电平换流器谐波通路,根据元件参数特性进行合理等效与简化,建立了上述变换器的高频阻抗模型。所述模型不受换流器控制策略影响,能够精确反映各类换流器的高频阻抗特性。

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    • 不对称双极多端柔性直流电网短路电流特性分析

      2020, 44(12):101-107. DOI: 10.7500/AEPS20190729014

      摘要 (25) HTML (7) PDF 649.60 K (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:含金属回线的不对称双极柔性直流电网的短路电流特性分析是其故障类型判别和故障隔离的基础。不对称双极电网发生各种故障时的短路电流具有相似的特性,难以区分。文中针对不对称双极多端直流电网的短路电流特性进行分析。首先,建立直流电网的等效电路,其中换流器和线路分别简化为RLC串联电路和RL串联电路;然后,基于建立的等效电路,分析了单端换流站的短路电流特性;最后,基于单端换流站短路电流特性,分析各换流站的放电回路,研究了不对称双极多端柔性直流电网在各种故障类型下的短路电流特性。中国张北双极柔性直流电网的仿真结果验证了分析得到的多端柔性直流电网短路电流特性的正确性。

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    • 基于全系统可靠性评估方法的海上油田群电网可靠性评估

      2020, 44(12):108-116. DOI: 10.7500/AEPS20190528010

      摘要 (24) HTML (11) PDF 690.58 K (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上油田群电力系统可靠性的优劣显著影响石油生产。考虑到该类电力系统是一个包含发电、输电、变电、配电系统的独立电力系统,故障时切负荷措施也不同于陆上电力系统,因此传统可靠性评估的模型和算法不能直接使用。文中基于全系统可靠性评估理论提出一种海上油田群电力系统可靠性评估方法,并建立了全系统可靠性指标体系。在状态采样时,根据全系统可靠性评估理论将全系统分为发输电系统采样和配电系统采样,并建立综合评估方法。在发输电系统状态评估中,考虑到海上油田群电网及其负荷的特点,建立基于优先脱扣的切负荷模型。在配电系统状态评估中,考虑了级联故障的影响。最后以某油田群电力系统为实际算例,得出全系统指标并分析4类故障的影响,验证了所提方法的正确性和有效性。

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    • 考虑配电网结构的电力系统综合负荷建模

      2020, 44(12):117-123. DOI: 10.7500/AEPS20190812005

      摘要 (36) HTML (9) PDF 678.87 K (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统综合负荷模型结构是负荷建模领域中最为基础和关键的问题之一。在电力系统仿真计算中,负荷模型直接与变电站高压母线连接,而负荷一般通过高压配电网接入电网,这在现有的综合负荷模型未能体现。文中提出了一种适用于负荷建模的高压配电网建模方法,基于不复杂化综合负荷模型,将高压配电网等效模型集成至负荷模型中,从而构建了一种考虑配电网结构的综合负荷模型。通过仿真分析可知,所提综合负荷模型在模型描述能力、电压适应范围等方面相较于已有的综合负荷模型有显著的提高,其2种结构形式在模型综合性能方面相近,在参数稳定性和维持负荷电压稳定方面差异不显著。

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    • >研制与开发
    • 基于逻辑节点的分布式馈线自动化拓扑识别

      2020, 44(12):124-130. DOI: 10.7500/AEPS20190718006

      摘要 (33) HTML (7) PDF 596.53 K (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式馈线自动化(FA)需要馈线实时拓扑信息实现故障定位、隔离以及非故障区段的供电恢复。文中分析了分布式FA应用对馈线实时拓扑信息的需求,基于IEC 61850建模方法新建了单元拓扑逻辑节点和拓扑片节点以描述馈线拓扑。使用智能终端配置的拓扑片信息和当前的开关设备状态信息,基于深度优先搜索可实现馈线实时拓扑的识别,满足分布式FA应用需求,算例验证了方法有效性。

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    • 大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性分析

      2020, 44(12):131-138. DOI: 10.7500/AEPS20190911006

      摘要 (30) HTML (10) PDF 770.13 K (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明,电网故障穿越过程可能引起传动链扭振和塔架左右晃动。其次,建立GH Bladed-MATLAB联合仿真模型,并基于此研究了电网对称与不对称故障对传动链轴系及塔架左右载荷特性的影响,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,进一步研究了不同有功恢复策略对机组载荷的影响,结果表明,有功功率恢复速率过快会导致机组载荷大幅增加,并得出了“机械友好型”风电机组故障电压穿越控制原则。

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    • 中国典型Ⅰ类辐照地区的光伏并网逆变器性能评价方法

      2020, 44(12):139-145. DOI: 10.7500/AEPS20190927009

      摘要 (19) HTML (5) PDF 669.97 K (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:光伏并网逆变器是光伏发电系统中的关键部件。文中通过分析使用欧洲效率、加州效率及中国效率3种指标评价在中国典型Ⅰ类辐照地区运行的光伏并网逆变器的效率所存在的片面性及不准确性,建立了针对光伏并网逆变器效率的评价模型。基于2016—2017年中国宁夏地区的气象数据,通过在模型中增加了不同光伏组件类型、环境温度、风速、最佳辐射倾角、2 min级的采样间隔等影响光伏并网逆变器在实际运行中性能的关键因素,得到了适合中国典型Ⅰ类辐照地区光伏并网逆变器的效率评价方式,为今后在该气候类型地区光伏电站建设中光伏并网逆变器的选型设计提供更加合理的评价指标,为准确反映光伏逆变器在实际运行中的发电量,更好地测试与评估光伏并网逆变器的发电性能提供参考。

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    • 基于子空间动态系数回归的系统谐波阻抗估计方法

      2020, 44(12):146-153. DOI: 10.7500/AEPS20190716004

      摘要 (19) HTML (5) PDF 926.62 K (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:系统谐波阻抗的准确估计是实现谐波责任定量划分的关键。新能源并网场景下用户侧谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗,现有估计方法精度降低甚至失效。文中提出一种基于子空间分解和动态系数回归的系统谐波阻抗估计方法。通过小波包分解将公共连接点(PCC)处谐波电压与电流的观测信号分解成多个子空间,并根据互信息值筛选出解释变量相关度最弱的子空间,以降低解释变量间相关性对回归分析的影响;考虑到网侧谐波波动会干扰PCC处谐波电压与电流间的相关性,将网侧谐波电压视作动态系数,并通过动态系数回归法求解系统谐波阻抗,以降低网侧谐波电压波动对估计结果的影响。仿真分析的结果表明,相比现有方法,所提方法拥有更好的估计精度与鲁棒性。

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    • 谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法

      2020, 44(12):154-161. DOI: 10.7500/AEPS20190523001

      摘要 (16) HTML (5) PDF 695.92 K (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决谐振接地配电网对地绝缘参数测量过程中电压互感器漏阻抗和中性点对地支路阻尼电阻导致的测量误差问题,提出了谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法。采用双电压互感器,通过消弧线圈内部电压互感器或零序电压互感器向配电网注入变频恒流特征信号,并从另一电压互感器测量返回的特征频率电压信号,对含阻尼电阻的零序谐振回路进行等效变换,搜索准确的系统谐振频率,实现了系统对地电容和对地泄漏电导的精确测算。该测量方法的电流注入与电压测量单元共同直接作用于对地绝缘参数支路,从原理上消除了电压互感器漏阻抗和系统阻尼电阻的影响,大幅提升了对地绝缘参数测量精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及某变电站10 kV侧对提出的对地绝缘参数实时测量技术进行了仿真分析与现场实验验证。分析结果表明,该方法测量精度高,不影响配电网正常供电且参数测量过程安全快捷、操作简便。

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    • 单相接地时高压直流换相电压相位偏移量特性

      2020, 44(12):162-168. DOI: 10.7500/AEPS20191021009

      摘要 (17) HTML (6) PDF 687.38 K (116) 评论 (0) 收藏

      摘要:高压直流输电系统逆变侧不对称故障会造成换流阀换相电压相位发生偏移,进而引起换相失败的发生,严重影响了系统的稳定运行。为此,对不对称故障下的换相电压偏移量特性进行研究,基于电力系统暂态分析方法,对不对称故障下高压直流输电系统进行正负零序分解,推导出YNy0接线和YNd1接线换流变压器阀侧三相电压幅值、相位的计算公式,得到不对称故障下12脉动换流阀换相电压的最大偏移量,并对换流变网侧交流母线线电压幅值进行计算,通过MATLAB解析计算分析不同类型故障接地阻抗下,换流阀换相电压偏移量的变化特性。PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果证明了文中所分析换相电压偏移量影响特性的正确性。

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    • 基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

      2020, 44(12):169-177. DOI: 10.7500/AEPS20190730008

      摘要 (35) HTML (5) PDF 700.87 K (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。

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    • 基于依存句法分析的电力设备缺陷文本信息精确辨识方法

      2020, 44(12):178-185. DOI: 10.7500/AEPS20190401001

      摘要 (22) HTML (8) PDF 708.46 K (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力设备缺陷文本包含大量设备缺陷历史信息,从文本中精确辨识缺陷信息,可提供对于设备的故障率建模和健康状态评价问题的有效指导。引入依存句法分析技术,提出“左贪心”出栈规则和基于神经网络的依存关系状态转移分析模型,实现了电力设备实际缺陷文本和缺陷分类标准文本的依存句法树构建,并结合缺陷文本特点提出了电力设备依存句法树的剪枝、切分和重构方法。同时,提出了基于依存关系的树匹配算法,实现实际缺陷和标准缺陷依存句法树的匹配。以主变压器缺陷文本为例,研究了基于依存句法分析的缺陷信息辨识方法的可行性和有效性。结果表明,所提方法相比于其他树匹配算法和语义相似度计算方法在效率和准确性上有明显提升。

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    • 应用于交-交变换的M3C矩阵变换器系统控制策略

      2020, 44(12):186-192. DOI: 10.7500/AEPS20190908004

      摘要 (15) HTML (8) PDF 1011.90 K (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:模块化多电平矩阵变换器(M3C)作为一种新型拓扑具有诸多优点,但其控制变量较多、控制结构复杂。文中首先对M3C系统的工作原理进行了分析,并建立了其数学模型;在此基础之上,分析并研究了M3C系统的输出电压和电流、桥臂电流、桥臂能量均衡、桥臂子模块电容电压等电气参量的控制策略,同时给出了M3C系统交流侧电压、电流的输入、输出整体控制策略,以实现M3C的稳定运行,且具有较好的动、静态特性。最后,通过建立M3C系统结构的仿真模型及实验平台对控制方法进行仿真和实验,验证了M3C系统控制策略的可靠性及稳定性。

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    • >综述
    • 电网侧大规模电化学储能运行效率及寿命衰减建模方法综述

      2020, 44(12):193-207. DOI: 10.7500/AEPS20190820005

      摘要 (44) HTML (5) PDF 757.17 K (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:电化学储能在电力系统中扮演着重要的角色,近期对电网侧大规模电化学储能参与电力系统调度运行及控制的研究层出不穷。电化学储能的运行效率和寿命衰减特性受到储能充放电速率、充放电深度和运行温度的非线性影响,这些影响在现有的电网侧电化学储能研究中考虑的并不全面。文中介绍了锂离子电池、超级电容和全钒液流电池3种电化学储能系统的原理与特点,综述并归纳了这3种电化学储能系统运行效率的建模方法和寿命衰减的建模方法。最后,提出了电网侧大规模电化学储能系统运行效率和寿命衰减建模方法有待进一步考虑的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

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