山东大学学报 (工学版)

全球能源互联网受端特高压网架双阶段优化

刘晓明,许乃媛,杨斌,魏鑫,张丽娜,曹永吉

2017, 47(6): 1-6. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.541

摘要 ( 1475 )

PDF (495KB) ( 352 )

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特高压作为全球能源互联网的关键支撑,其规划将影响世界能源的安全性和经济性,针对受端特高压电网的规划问题,综合落点布局和网架结构调整,提出双阶段优化方法。在第一阶段,以最大化受端交流系统强度、静态电压稳定性和最小化网络有功损耗为优化目标,构建三目标优化模型对特高压落点进行规划,采用归一化方法和标量化方法求解。在第二阶段,以短路电流和性能代价比为指标,基于BPA软件,对受端网架结构进行优化调整。以山东电网特高压网架规划为例进行仿真,结果表明落点优化布局方案与实际情况相符,提出方法能够有效保证特高压接入后电网的安全、经济运行。

计及空间关联冗余的节点负荷预测方法

韩学山,王俊雄,孙东磊,李文博,张心怡,韦志清

2017, 47(6): 7-12. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.530

摘要 ( 1362 )

PDF (712KB) ( 672 )

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针对现有节点负荷预测方法对节点空间关联信息没有有效利用的问题,提出计及空间关联冗余的带有估计校正特性的节点负荷预测方法。分析量测信息在时间维度和空间维度上的关联关系,以及二者有机结合的空间关联、冗余的特性,给出二者相互校正的预测原理。对状态量和量测值之间的两种空间关联关系进行深入分析,充分寻求在空间关联拓扑上能间接表征状态量特征的多组量测值方程。依据分析结果建立计及空间关联冗余的预测模型,给出以支持向量机为前期预测模型的预测方法,并对预测方法的优点进行分析。试验结果表明:考虑空间关联冗余的节点负荷预测方法相对于支持向量机模型预测误差明显降低,有利于改善预测结果。

基于KPI的继电保护运行评价指标体系构建

郑茂然,余江,陈宏山,张时雨,程浩原,高宏慧,张静伟

2017, 47(6): 13-19. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.225

摘要 ( 1960 )

PDF (710KB) ( 465 )

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基于绩效管理中的关键绩效指标(key performance indicators, KPI)思想提出一种继电保护运行评价指标体系的构建方法;根据KPI理论中的二八原理和平衡计分卡方法,分析继电保护业务与电网其他相关业务的关联关系,明确战略指标的组成并建立战略指标集;利用鱼骨图建立战略指标分解方法,并通过维度划分、分类设计与指标整合形成战术子指标,组成战术指标集。战略指标集与战术指标集以指标链形式紧密结合,最终建成多层、多级、多维的继电保护运行评价指标体系。

基于集中式信息系统的主动配电网鲁棒优化调度

褚晓东,唐茂森,高旭,刘伟生,贾善杰,李笋

2017, 47(6): 20-25. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.505

摘要 ( 1217 )

PDF (836KB) ( 452 )

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为了适应配电网从被动受电向主动供电角色的转化,提出基于集中式信息系统的主动配电网鲁棒优化调度策略。采用交流潮流模型描述配电网的功率平衡关系,计及无功注入的调节作用,建立两阶段电能与备用联合调度模型;应用鲁棒优化技术,构建可再生能源发电出力的不确定性集合;将高维、非凸的最优化问题转化为凸问题,以保证最优解的性能。对算例系统进行仿真计算,结果表明资源的优化调度提高主动配电网的灵活性,所提出的鲁棒优化调度策略能够增强主动配电网对间歇性可再生能源发电的容纳能力。

适应源荷不确定性的参考电网区间优化方法

孙东磊,李山,李雪亮,韩学山,李文博,杨思

2017, 47(6): 26-31. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.538

摘要 ( 1514 )

PDF (658KB) ( 373 )

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针对现有电网评估模型未考虑源荷不确定性情形以及并未关联电网响应不确定性的运行策略的不足,提出适应源荷不确定性的参考电网区间优化方法,为实现柔性电网规划提供理论参考。基于规划周期内不确定电源、负荷预测区间和规划网络候选方案,充分关联电网运行策略,构建以追求电网的发电成本、备用配置成本和输电网络投资成本总和最小为目标,以不确定性背景下电网各种工况运行安全域为约束条件的参考电网区间优化模型,并给出模型求解方法,得到支撑源荷功率平衡的电网优化方案。通过算例分析说明了所提方法的有效性。

两级市场运行环境下微电网经济调度

王士柏,杜恒,武勇,刘洪正,程艳

2017, 47(6): 32-38. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.399

摘要 ( 1852 )

PDF (990KB) ( 393 )

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为解决微电网在电力市场中日前市场和实时市场分离决策时产生的矛盾与偏差,在微电网调度中同时考虑两个不同时间尺度市场与微网集中控制系统之间的能量交互,统一进行协调决策,并给出两级市场运行环境下的微电网经济调度模型。在决策中引入需求侧响应的调控手段,为微网应对不确定性而提供辅助服务给出有益参考。结合微网典型算例分析,验证本研究所提方法的正确性和有效性。

基于WAMS Light的配电网电压安全在线评估

王辉,陈立征,周刚,刘泊辰,于洋,刘刚,冯忠奎,靳宗帅

2017, 47(6): 39-45. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.089

摘要 ( 1472 )

PDF (1369KB) ( 322 )

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随着风电、光伏等间歇式电源渗透率的提高,配电网运行特性变得更加复杂,尤其是低压配电侧,电源出力波动、随机充电负荷的影响更容易引起电网状态的偏移。进行电压安全性量化评估需求分析,并以二元表为电压安全评估依据,提出一种改进的电压安全裕度指标评估方法。该方法考虑了整个评估窗口中电压偏移的累积,计及电压偏移程度和电压偏移持续时间的共同作用。基于IEEE-39节点系统和某区域电网实际数据对算法进行验证,结果表明电压安全裕度指标物理概念清晰,并具有较好的线性度和光滑度。该方法在轻型广域测量系统(wide area measurement system light, WAMS Light)中实施应用,实现电压安全性在线量化评估。

数字近景摄影测量在监测节制闸动态变形中的应用

张国建,于承新,郭广礼

2017, 47(6): 46-51. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.479

摘要 ( 1355 )

PDF (2024KB) ( 278 )

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为了监测节制闸在闸门升降期间的瞬间变形,及时掌握节制闸结构的整体变形信息,为评估节制闸的运行状态提供数据支持,采用数字摄影技术完成节制闸结构的瞬间变形监测。利用外业数据采集设备非量测数码相机,在闸门升起之前拍摄一张像片作为零像片,在闸门升起过程中拍摄的照片作为后继像片。通过比较后继像片与零像片得到同名点的像素变化值,根据参考点间的基线数据,采用空间时间基线视差法将变形监测点的像素变化值转化成实际位移值,并绘制节制闸的变形走向图。结果表明:采用数字摄影技术的相对测量精度达到3/1 000,能够满足变形监测的精度要求。由变形走向图可知,各个变形点的变形走向是一致的,没有局部失稳的现象发生,且洪园节制闸处于弹性变形内,最大变形不超过5.00 mm,节制闸是安全的。本研究对当前水利工程结构无接触实时安全监测做出补充,对未来工程结构的安全监测的发展具有一定的推动作用。

基于支持向量回归的短期负荷预测

李笋,王超,张桂林,徐志根,程涛,王义元,王瑞琪

2017, 47(6): 52-56. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.376

摘要 ( 1446 )

PDF (727KB) ( 346 )

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对短期负荷特性进行分析,选取与负荷相关的气象因素、日期类型、前几日负荷作为最大(最小)负荷预测回归模型的输入。夏冬两季休息日的负荷特性与春秋两季不一致,根据气象因素修正日期类型对应的数值。采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LSSVM)建立气象因素和日期类型与最大(最小)负荷的映射关系。利用相似日法计算日负荷变化系数,在预测最大负荷和最小负荷基础上,计算预测日各点负荷。算例分析验证了本研究预测模型的有效性。

基于自适应粒子群算法的智能家居管理系统负荷优化模型

马汉杰,林霞,胥晓晖,张健,张智晟

2017, 47(6): 57-62. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.533

摘要 ( 1386 )

PDF (1550KB) ( 286 )

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在能源互联网发展的背景下,针对电网需求侧响应的策略及用户节约用电成本的要求,设计智能家居管理系统(smart home management system, SHMS)的基本结构,构建智能家居管理系统负荷优化模型,并采用引入衰减因子的自适应粒子群算法对模型进行求解,可得到满足用户要求的家庭负荷运行方案。仿真算例采用了实际的分时电价、室外温度、负荷参数等信息,与优化前相比,用户负荷曲线得到改善,用电成本及用电量明显下降,验证了算法的有效性。

分体冷却变压器的有限元二维热学模型仿真与分析

魏本刚,郭若琛,黄华,王祯,刘鹏程,张钰莹,李可军,娄杰

2017, 47(6): 63-69. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.570

摘要 ( 1581 )

PDF (2728KB) ( 311 )

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在大城市中,建立地下变电站多采用分体冷却变压器,然而目前针对分体冷却变压器的散热问题研究很少。采用有限元法对分体变压器温度场进行仿真计算。利用FLUENT软件建立了简化的分体冷却变压器二维模型,基于二维模型仿真计算得到的变压器温度场数据,并与试验测量数据进行对比,验证了二维模型仿真计算的有效性。分析了变压器上下油管壁厚和环境温度对温度的影响,为结构优化提供参考。

空间电压矢量对感应电机软起动控制策略

张卫江,党宏社

2017, 47(6): 70-76. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.383

摘要 ( 1608 )

PDF (2357KB) ( 386 )

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以晶闸管软起动器-感应电动机系统为研究对象,根据空间电压矢量原理及其控制思想,提出一种提高感应电动机起动转矩的控制策略。对三相定子电压在晶闸管控制下的空间电压矢量变换,形成对转子磁链和电磁转矩的有效控制。该策略保持传统软起动器的主电路结构不变,通过建立基于αβ0坐标系降阶空间电压矢量导通瞬态数学模型,求解矢量电压作用下定子电流的拉氏变换解析并仿真分析,从而简易快速确定初始触发角。控制晶闸管的触发角,实现对空间矢量电压和零电压矢量的控制,以达到感应电机平稳加速起动的目的。该控制策略能有效提高感应电机起动转矩和降低起动电流,并通过系统仿真和试验给予验证。

百万千瓦级滩涂光伏电站接入电网分析

丛旖旎,曹增功,牟宏,王春义,刘玉田

2017, 47(6): 77-82. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.492

摘要 ( 1591 )

PDF (1199KB) ( 381 )

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为了减小百万千瓦级滩涂光伏接入对电网的影响,保证电网的安全稳定经济运行,分析了百万千瓦级滩涂光伏电站接入电网的不同方案,提出将百万千瓦级光伏电站分为电气上相对独立又相互关联的两部分,分别就近接入两个变电站的220 kV侧,并给出了其接入电网的基本原则,既满足了大规模光伏接入的需要,又保障了电网的安全稳定运行。以山东电网为例,从潮流分布、静态安全和暂态稳定等方面验证了所提并网方案的可行性。

太阳能光热发电技术成熟度预测模型

谢国辉,樊昊

2017, 47(6): 83-88. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.480

摘要 ( 1702 )

PDF (737KB) ( 360 )

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研判光热发电(concentrating solar power, CSP)技术发展进程,可为全球能源互联网规划和建设提供重要参考依据。建立基于S型曲线的光热发电技术成熟度(global energy interconnection, GEI)预测模型,通过整理分析光热发电技术专利信息,对模型参数进行回归分析,进而预测未来典型年份光热发电的技术成熟度,并分析政策驱动和资金投入对光热发电技术发展进程的影响。研究表明,当前光热发电技术成熟度较低,仍处于技术发展期的初级阶段,预计在2032年左右,全球光热发电技术高度成熟,将进入大规模商业化应用阶段,在北非、南美洲东西海岸、我国西部等地区推进大型光热电站建设,支撑全球能源互联网构建。

基于分布式储能系统的风储滚动优化调度方法

王飞,徐健,李伟,汪新浩,施啸寒

2017, 47(6): 89-94. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.208

摘要 ( 1713 )

PDF (751KB) ( 354 )

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根据风电预测精度随时间尺度的减小逐级提高的固有特性,建立了多时间尺度多目标协调调度的滚动优化模型。依据风电并网标准与分布式电池储能系统(distributed battery energy storage system, DBESS)能快速修正风电波动的低频分量,以系统经济性最优和弃风电量最小为目标函数建立优化模型,采用加入4个风电场(wind farm, WF)和2个电池储能系统(battery energy storage systems, BESSs)的IEEE-39节点标准系统进行算例分析,遗传算法(genetic algorithm, GA)对目标函数进行迭代求解。结果证明,本研究提出的基于DBESS的风储有功滚动优化调度模型,可以有效降低系统运行经济性以及提高电网对风电的接纳能力。

荷电状态优化对风储系统供电可靠性的影响

张岐松,傅钧,史朝晖,杨潇,贾春娟,黄玉龙

2017, 47(6): 95-99. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.163

摘要 ( 1465 )

PDF (824KB) ( 287 )

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对于风储联合系统中储能容量和充放电控制优化问题,从风储联合系统的供电可靠性和功率波动性角度进行研究。为了抑制储能系统的过冲过放现象,提出一种考虑储能荷电状态(state of charge, SOC)参量的充放电优化控制策略。该策略采用模糊控制方法,根据储能的SOC,引入调整系数对充放电功率进行干预。最后基于IEEE-RTS79可靠性测试系统,通过对某实际风场数据进行分析,验证该策略可以有效提高系统的供电可靠性,改善功率波动性。

基于IEC信息分类的风电机组可利用率分析与提升方法

辛燕,李景才,任旦元,周民强

2017, 47(6): 100-107. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.013

摘要 ( 1623 )

PDF (3057KB) ( 409 )

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针对国内风电机组可利用率计算结果与实际偏差较大的缺点,基于IEC61400-26-1标准中的机组运行类别,对主控系统中各状态码进行可利用属性的划分,对故障停机时间采用基于时间戳法的统计计算,改进可兼顾业主和制造商利益的机组可利用率计算方法,计算结果整体趋势与SCADA报表一致。该方法可通过对低利用率机组状态代码的时间和次数统计,发现机组可利用率低的主要原因,并提出改进意见,进而通过主控程序升级等方式提升机组利用率。结果表明,利用该方法计算,机组可利用率提升2.2%,与实际结果更加符合。

需求侧规模化电动汽车的充电负荷优化调控策略

车长明,张华栋,李建祥,袁弘,刘海波

2017, 47(6): 108-114. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.331

摘要 ( 1702 )

PDF (1189KB) ( 390 )

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针对电力需求侧电动汽车(electric vehicles, EV)用户充电行为的不确定性,分析电动汽车充电负荷调度与控制技术,构建电动汽车充电负荷调控优化模型,提出考虑分时电价与削峰填谷的分层多目标电动汽车充电策略,并对某区域内的1 000辆电动汽车的充电场景进行调控仿真试验。结果表明,本研究提出的优化充电策略能够有效降低充电费用和充电功率峰值,验证了所提出的优化调控策略的有效性。

电动汽车应急救援站选址及资源配置

许玮,冀肖彤,刘海波,韩元凯,陈芳,张程琳

2017, 47(6): 115-120. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.528

摘要 ( 1730 )

PDF (868KB) ( 599 )

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针对充电设施故障、车辆充电故障等因素会导致电动汽车无法充电,造成交通拥堵,威胁高速公路安全等问题,提出建立高速公路电动汽车应急充电救援站的策略,采用移动充电的形式对发生故障的充电站或车辆进行紧急救援。对应急充电救援站的基本职能进行探究,确定应急充电救援站选址的可靠性、经济性、时间最小性原则,在保证救援最大允许时间限度下,以救援站的建设成本与运行成本之和最小化为目标,优化选址方案,并根据充电站故障概率确定救援站中配备的充电车数量。8个充电站、12个救援站备选点的路网结构算例表明,该模型在保证救援时间的前提下,节约成本,满足经济性原则,证实了该选址定容模型的可行性。

高速公路电动汽车应急充电救援方案综述

李建祥,车长明,韩元凯,陈芳,张程琳

2017, 47(6): 121-127. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.532

摘要 ( 2366 )

PDF (983KB) ( 761 )

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从应急充电装置、应急救援系统功能、应急救援站选址及应急资源配置方面对电动汽车应急充电救援方案进行探究,比较各类电动汽车应急救援装置的优缺点,确定应急救援系统内部结构与各自分工,通过分析几种常见的高速公路事故应急救援点选址模型,总结电动汽车应急充电救援点选址模型的相关约束,进一步阐述了几种应急资源的配置方法。为高速公路电动汽车应急救援站的建设及运营的深入研究提供有益参考。

基于最小偏差法的全球能源优化配置方法

张恒旭,韩林晓,石访

2017, 47(6): 128-133. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.579

摘要 ( 1548 )

PDF (1422KB) ( 972 )

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全球能源互联网旨在构建以清洁能源为主、电力为中心,全球范围优化配置资源的世界能源发展新格局,是实现未来社会经济可持续发展的强力支撑。对全球能源互联背景下的能源配置问题进行研究,以最小化能源成本和传输损耗为目标函数,以运输系统容量、能源供给量和能源需求量为约束条件,构建多目标优化模型。为减少主观性对多目标优化的影响,运用最小偏差法转化为单目标优化模型,并采用GAMS软件求解。算例分析表明,电能替代化石能源能有效降低用能总成本。对比分析洲际电网互联下的优化配置方案,并分析了其关于环境效益的灵敏度。

“一带一路”背景下全球能源互联网运行机制构建

李海石, 徐向艺, 张磊

2017, 47(6): 134-142. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.539

摘要 ( 1598 )

PDF (643KB) ( 614 )

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随着清洁能源的大力发展与智能电网技术的不断成熟,特高压技术解决了超远距离电力传输调度问题,在当今全球化进程中全球能源互联已成为现阶段急需解决的重大问题,也是实现全球经济与能源可持续发展的重要战略规划。全球能源互联需要世界各国在能源领域进行全方面合作,打破不同发展水平国家间的能源准入壁垒,将世界各国的资源及能源性企业联合起来,形成一套互信互惠的能源交易运行机制,并探索适用于全球能源互联的商业模式,以保障全球能源互联网的建设有序开展。通过现阶段“一带一路”发展战略对全球能源发展现状及全球能源互联网现阶段取得成果的分析,对全球能源互联网发展过程中的新型投融资机制、市场机制、协同创新机制以及组织保障机制的建设进行了探索,旨在提出全球能源互联运行当中面对的各种问题,为全球能源互联运行机制建设提供可行性方案,推动“一带一路”与构建全球能源互联网两大战略的耦合与互动。

全球能源互联网关键技术专利发展现状与对策

张希华,卢姗姗,苏建军

2017, 47(6): 143-150. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.529

摘要 ( 1616 )

PDF (722KB) ( 548 )

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对全球能源互联网主要支撑技术(电源技术、电网技术、储能技术、信息通信技术)四大技术专利发展进行数据分析,并结合分析结果提出全球能源互联网技术专利发展的中国模式,即在“一带一路”国家战略下,以支撑技术为基础,借助优势产业发展,依托龙头企业优势,通过产、学、研、政相结合的方式构建能源互联网的技术专利全球发展。

全球能源互联网宏观运行特性仿真框架

石访,张恒旭,张磊

2017, 47(6): 151-156. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.531

摘要 ( 1446 )

PDF (1196KB) ( 455 )

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全球能源互联网的宏观运行特性受到多种因素影响。为分析影响全球能源互联网运行的主要因素之间的相互联系,讨论对内在物理机制进行定量解释的重要性;设计全球能源互联网宏观运行特性仿真方法的基本方案,并对几项重点技术进行讨论;基于多通道能量流网络提出能有效模拟全球能源互联网动态特性的仿真软件的设计方案。

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