上海交通大学学报

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机组组合中电池储能调峰调频联合调度方法

刘行, 黎灿兵, 刘健哲, 吴雨杭, 施敏捷

2026,60 (7): 1045-1054.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.404

摘要 ( 470 )

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电池储能是高比例新能源电力系统中消纳新能源与保障频率安全的有效资源之一,其大规模接入电网可以与火电机组配合参与调峰调频,但需要预留足够的调频容量.调频容量需求由频率和功率的隐式模型决定,现有方法根据机组组合的混合整数线性规划特点对调频容量模型进行线性化处理,以一定近似误差为代价保证计算效率.针对模型准确性和计算效率的矛盾,本文基于深度神经网络的通用近似理论,构建频率和功率的关系模型,既不改变机组组合问题结构,理论上又可按任意精度逼近原模型,并以此提出一种机组组合中电池储能调峰调频联合调度方法.首先,分析多源联合调频机理,提出储能应对负荷阶跃扰动提供快速功率支撑调频的控制策略,根据该控制策略构建预测系统可承受最大扰动的深度神经网络,并提出储能的调频容量备用方法.然后,构建电池储能调峰与调频联合调度模型,进行机组运行状态和储能调峰调频容量分配统一优化.最后,IEEE 39算例仿真结果表明,所提方法能够在最大阶跃扰动下保证系统的频率安全,并提高系统运行经济性,证明数据驱动方法在频率波动表达方面的优越性.

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含混合式抽蓄的风光水储一体化电站配置与运行方法

张彦芝, 陈思捷, 郑林烽, 李青芯, 朱中昱, 严正

2026,60 (7): 1055-1064.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.429

摘要 ( 489 )

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风光水储一体化电站可充分发挥多种电源互补性,混合式抽蓄是其中一类重要的电源类型;但混合式抽蓄的数学模型非线性程度高,尚未有研究将其与风光储等其他电源类型一体配置.为此,本文首先建立包含风力发电、光伏发电、混合式抽水蓄能、电化学储能的一体化电站配置运行两阶段随机优化模型;然后,采用大M法、分段线性拟合法将强非线性模型线性化;最后,通过仿真得到多种电源的配置与运行情况,以及不同资源禀赋下的电源配置方案.研究结果揭示了混合式抽蓄在风光水储互补系统中的竞争力和经济性.

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运行目标导向的园区综合能源系统源荷功率预测参数联合优化方法

刘嵩源, 樊飞龙, 濮川苘, 窦真兰, 张春雁, 陈洪银

2026,60 (7): 1065-1075.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.405

摘要 ( 381 )

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园区综合能源系统(PIES)功率预测参数设计目前主要以新能源或者负荷的功率预测误差最小为目标,旨在获得最接近源荷实际运行功率的预测结果,但未考虑预测结果对运行目标的差异化影响.预测误差最小化目标与运行目标的不一致导致预测参数应用后的实际运行经济效益偏低.针对上述问题,本文提出一种运行目标导向的PIES源荷功率预测参数联合优化方法.首先,以日前-日内两阶段运行模型为基础,构建融合日前-日内总经济运行指标的预测参数联合优化目标函数.然后,构建日前运行模型最优性条件,建立内嵌两阶段运行策略的源荷功率预测参数联合优化模型并设计热启动方案,加速预测参数联合优化问题求解.最后,依托美国安克雷奇市的商业和居民用能数据,构建仿真模型验证所提方法,结果表明:所提方法可以有效降低城市PIES运行成本,减少弃风弃光量,提高储能运行收益.

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权责匹配的分布式发电就近交易动态过网费测算方法

严毅, 平健, 严正, 贾乾罡

2026,60 (7): 1076-1086.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.462

摘要 ( 234 )

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合理测算过网费是推动分布式发电就近交易有序开展的重要前提,但现有过网费测算方式难以兼顾电网企业输配电资产投资的回收需求和引导分布式发电就近交易平抑净负荷曲线的运行需求.为此,提出权责匹配的动态过网费两阶段测算方法.首先,提出基于权责匹配思想的静态过网费基准测算方法,保障网架建设成本得到公平、合理的回收.然后,提出过网费分时动态调整方法,以价格信号激励就近交易市场主体主动平抑净负荷曲线峰谷差.在此基础上,建立上层为过网费动态调整模型、下层为分布式发电就近交易模型的双层优化模型,求解得到动态过网费值.最后,算例结果表明:该动态过网费测算方法能有效保障电网企业合理回收输配电资产投资,同时,显著降低净负荷曲线峰谷差率.

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闭环经验模态分解与时序卷积特征融合的风光短期功率预测

王丹豪, 彭道刚, 黄冬梅, 刘宇

2026,60 (7): 1087-1098.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.431

摘要 ( 406 )

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风力和光伏(风光)发电强烈的随机性和波动性使得单一预测模型在处理其非线性和非平稳特性时存在局限性.为此,提出一种基于闭环自适应噪声完全集成经验模态分解(CEEMDAN)和时序卷积特征提取的风光短期功率组合预测模型.首先,采用CEEMDAN对原始风光发电功率数据进行多时间尺度分解,从中提取高能量本征模态函数,有效减少数据非平稳性和复杂性.然后,采用时序卷积网络(TCN)提取风光数据时序特征,双向门控循环单元(BiGRU)进一步捕获时间序列的双向动态特性,并通过注意力(Attention)机制增强对关键特征的关注,构建TCN-BiGRU-Attention 预测模型.此外,引入樽海鞘群算法优化模型超参数,通过反馈机制动态调整 CEEMDAN的分解参数,进一步改善预测效果.最后,基于某区域风光发电数据的实验结果表明:相较于其他对比预测模型,所提模型决定系数R²分别提高2.35%和2.92%,有效提升了预测精度.

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含移动储能车与换电重卡的综合能源系统协同优化策略

丁文斌, 李昱彤

2026,60 (7): 1099-1109.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2025.301

摘要 ( 364 )

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换电重卡是推动绿色物流园区建设的重要载体.然而,换电站在建设过程中面临电力接入难度大、增容困难等问题,在一定程度上制约了换电重卡的规模化推广与盈利能力的提升.为此,在园区换电重卡-换电站系统中,引入移动储能车(MESV)作为灵活调度资源,提出面向刚性重卡负荷场景的综合能源调度策略.首先,基于典型日风光火多源出力场景,构建包含厂内-厂外协同充放电约束与运输资源限制的MESV全状态转移模型;然后,以系统运行总成本最小化为目标,提出考虑MESV状态、充放电功率与运输安排的混合整数线性规划方法;最后,将最小可行配置边界判定与MESV数量-放电时长的耦合特征相结合,确定可运行阈值.基于某工业园区的多场景仿真结果表明:所提策略不仅能保障厂内外充放电的时序连续性,还能在最低运行边界下, 采用最少数量的MESV配置实现任务完成时间与运行经济性之间的最佳平衡,充分体现了该策略在电网接入受限、约束耦合工况下的工程决策价值.

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面向陆上新能源送出的低频架空线输送能力分析

谢立军, 陆振纲, 郝瑞祥, 赵国亮, 侯高山, 崔镜心

2026,60 (7): 1110-1119.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.401

摘要 ( 321 )

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相较于工频输电技术,柔性低频交流输电技术具备输电能力强、控制柔性的优点,可应用于大规模陆上新能源广域汇集送出场景.为分析柔性低频交流输电系统的可用电压等级及范围,开展架空线输送能力研究.首先,建立以电抗/电阻(X/R)为变量的电压电流函数,分析不同电压、频率下架空线沿线电压、电流特性及静态电压稳定性,提出低频系统送出能力的主要影响因素.然后,计算10~1 000 kV电压等级典型架空线路的输送能力,结果表明220 kV及以上的低频线路输电能力可达同参数工频线路的2倍以上,输电半径提升至工频方案的3倍以上.最后,利用PSCAD/EMTDC软件搭建220 kV/1 000 MW长距离架空线柔性低频交流送出系统,验证远距离大容量新能源输送场景下柔性低频交流输电系统的有效性.

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风力机虚拟惯量有效支撑能力的量化评估方法

李东东, 刘迪, 徐波, 丁浩寅, 刘嘉宸

2026,60 (7): 1120-1129.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.479

摘要 ( 272 )

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风力机提供的虚拟惯量能够有效地提高电力系统的惯量水平,但风力机虚拟惯量有效支撑能力的定量评估有待深入研究.为此,提出一种风力机虚拟惯量有效支撑能力的量化评估方法.首先,构建含风力机电力系统的系统频率响应(SFR)模型,将其与传统电力系统SFR模型对比并提出惯量效能因子的概念,从频率响应指标的角度建立风力机虚拟惯量与同步机惯量的对应关系.其次,考虑风力机虚拟惯量的控制参数及响应延时等影响因素,提出惯量效能因子的表达方法,进而推导出风力机虚拟惯量有效支撑能力的评估表达式.最后,通过仿真验证了所提方法的有效性.

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考虑多重不确定性的水泥工业用户需求响应区间评估方法

段瑶, 高崇, 王小艳, 张沈习, 程浩忠, 程苒, 张俊潇, 许志恒

2026,60 (7): 1130-1140.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.448

摘要 ( 139 )

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为了准确评估水泥工业用户在工序多元负荷及风光出力波动下可为电力系统运行提供需求响应的能力,提出一种考虑多重不确定性的水泥工业用户需求响应区间评估方法.首先,利用盒式不确定集描述水泥工业用户工序多元负荷与风光出力的波动特征,并建立不确定集宽度与保守度参数的映射关系;在此基础上,改进保守度参数约束条件,自适应优化保守度参数以考虑工序多元负荷的耦合影响.然后,建立以运行成本最小为目标函数的水泥工业用户需求响应区间鲁棒优化评估模型,并采用列与约束生成算法求解各工序设备运行状况,以对外响应功率作为边界评估水泥工业用户需求响应区间.最后,算例表明所提方法能够在计及工序多元负荷与风光出力波动的影响下,有效评估水泥工业用户在最优成本下的需求响应区间,为水泥工业用户参与电网调度及电力交易提供指导.

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基于晶闸管环混联型模块化多电平变流器的阀侧单相接地故障保护方法

林金娇, 朱子剑, 郑俊超, 陶艳, 邓富金

2026,60 (7): 1141-1150.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.381

摘要 ( 263 )

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在基于模块化多电平变流器(MMC)的高压直流输电系统中,阀侧单相接地(SPG)故障会导致MMC桥臂子模块因过电压损坏等严重后果,影响系统可靠运行.为此,本文分析了传统混联型MMC柔性直流输电系统阀侧SPG故障特性,提出一种基于晶闸管环混联型MMC拓扑,以保护阀侧SPG故障下的柔性直流系统.在所提基于晶闸管环混联型MMC中,每个桥臂由全桥子模块和半桥子模块组成,晶闸管支路连接三相下桥臂电感形成环路.当所提基于晶闸管环混联型MMC发生SPG故障时,将触发晶闸管环,闭锁子模块,从而抑制下桥臂电流,箝位MMC阀侧交流电压,关断MMC交直流故障电流.所提基于晶闸管环混联型MMC具有过电压低、电流自关断时间短、全桥模块占比低、功耗小等优点.PSCAD/EMTDC软件仿真和实验验证了所提保护方法的有效性.

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面向区域电力市场的联合出清红利再分配机制和共识算法

方圣哲, 陈思捷, 秦瑜遥, 平健, 严正

2026,60 (7): 1151-1159.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.364

摘要 ( 415 )

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各省市发电、用电资源同台竞技、联合出清的区域电力市场能实现电力资源的自由流动和最优配置,然而其推行面临两个瓶颈:联合出清会改变现有市场主体的利益格局和分配,损害部分市场主体的利益和参与积极性;联合出清和结算过程复杂、不透明,监督手段缺失,公平性无法保证.为此,提出区域联合出清时的红利再分配机制以及求解证明共识机制与传统拜占庭容错共识机制混合的联合出清与结算共识算法.计算结果表明:采用区域联合出清方式可以显著降低区域总供电成本,提高电力资源配置效率;所提红利再分配机制能实现帕累托改进,保证各类市场主体参与联合出清的积极性;所提共识算法可以使得各市场主体能够就出清结果及结算方案达成一致,保证联合出清的公平性、可行性、透明性.

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基于空间编码图生成的分布式光伏集群短期概率预测

陈俊杰, 李亦言, 周正昊, 严正

2026,60 (7): 1160-1172.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.427

摘要 ( 543 )

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PDF(5745KB) ( 427 )

提出一种基于空间编码图生成的分布式光伏集群短期概率预测方法.首先,将分布式光伏集群按照其空间布局编码为二维矩阵,并在此基础上构建光伏出力特征图与天气特征图;然后,采用条件生成对抗网络作为预测模型,将集群短期功率预测问题转化为给定条件下未来多时段光伏出力特征图的生成问题,并通过改变输入随机向量生成多种预测场景,进而构建概率预测结果;最后,从点对点误差、区间覆盖率、数据分布相似度3个方面定义指标,全面衡量预测结果有效性.基于澳大利亚太阳能中心Alice Spring分布式光伏项目数据的算例结果表明,所提方法可充分挖掘集群内部的时空相关性,并一次性获得集群所有光伏单元的预测结果,相较于传统的单点预测具有更好的预测精度与计算效率.

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基于隧道磁电阻电流传感器的配电网行波故障定位技术

毕岚溪, 曾祥君, 喻锟, 白浩, 要若天, 刘亦朋

2026,60 (7): 1173-1182.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.382

摘要 ( 379 )

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针对当前配电网故障定位装置难以准确测量故障暂态行波信号导致定位误差大的问题,提出一种基于隧道磁电阻电流传感器的行波故障定位方法并设计研制样机.首先,提出隧道磁电阻电流测量方法,开展宽频带暂态信号的电流测量对比实验,研制了具备边缘计算功能的小体积智能隧道磁电阻传感器装置,精确测量故障暂态信号.在此基础上,分布式安装传感器测量配电网暂态电流信号,采用类经验模态分解方法降低噪声干扰,再计算分解信号的能量值并准确标定行波波头到达时间,实现故障精确定位.仿真验证和10 kV配电网真型试验结果表明:所提方法能够准确定位故障点,传感器装置易于安装,具有较高的工程价值.

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不同温度下26650型三元锂离子电池过放电的热电特性及失效机理

蒋文杰, 周晓誉, 吴雨杭, 黎灿兵, 李新喜, 王健鹏, 曾润

2026,60 (7): 1183-1193.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.376

摘要 ( 739 )

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PDF(5714KB) ( 395 )

以镍钴锰(LiNiCoMnO₂, NCM)为正极的26650型三元锂离子电池因其优异的电化学性能和低成本优势,在电动汽车发展中得到广泛应用.为研究环境温度、放电深度(DOD)对该类电池过放电行为的影响,分别在常温、低温、高温下开展100%、110%、120%和130% DOD放过电实验,并在测试前后进行阻抗分析.过放电实验结果表明:低温下内短路发生时刻有所延迟;在110%~130% DOD阶段,电压可能会发生剧烈振荡;过放电期间电池达到最高温度所需时间延长,整体温升速率增大.高温下电池发生内短路时刻有所延迟,电池达到最高温度所需时间变长.阻抗测试结果表明:低温下过放电后,内阻变化幅度显著减小;高温下经过110%、120%、130% DOD过放电后,电池内阻变化率均大于常温下的内阻变化率.本研究结果揭示了26650型NCM锂离子电池在不同温度、不同DOD下过放电的失效机制,为过放电故障预警参数的设定及过放电所致电池热失控防控方法的建立提供重要支撑.

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燃料电池分布式能源系统的动态特性分析及调控策略

杨璐, 李松忆, 徐加陵, 刘祖明

2026,60 (7): 1194-1206.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.529

摘要 ( 506 )

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针对固体氧化物燃料电池(SOFC)分布式能源系统中跨时间尺度的电热动态特性研究不足,以及可再生能源渗透带来的系统灵活性和稳定性问题,提出一种基于SOFC的分布式能源系统.首先,在SOFC不同时间尺度电热动态特性分析的基础上,创新性地设计一种SOFC辅助电力调峰的系统调控策略.然后,基于Simulink仿真平台,探究了分布式能源系统在不同时间尺度负荷波动下的电热动态响应和协同运行特性.结果表明:热维持显著降低了SOFC的热惯性,提高了SOFC的调峰能力和稳定性,且所设计的调控策略能够在保障系统安全运行的同时,响应系统电热需求,为相关分布式能源系统的调控和稳定运行提供了理论依据.

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基于功函数归一化均值的GIS绝缘沿面缺陷劣化程度划分

张钊棋, 宋辉, 王宗林, 盛戈皞, 江秀臣

2026,60 (7): 1207-1215.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.435

摘要 ( 216 )

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绝缘沿面缺陷是气体绝缘组合电器(GIS)设备内部常见缺陷,特高频法是检测运行条件下GIS绝缘缺陷应用最广泛的手段.然而,缺陷劣化过程中的信号变化机理尚不明确,导致特高频信号幅值无法直接和缺陷严重程度相关联,难以合理划分缺陷劣化阶段.为此,通过实验测量绝缘沿面缺陷劣化过程中的特高频信号,并通过仿真探究绝缘沿面缺陷特高频信号的变化机理,然后根据不同劣化程度特高频信号仿真结果提出基于功函数归一化均值的沿面缺陷劣化程度划分方法.研究发现,劣化过程中绝缘表面功函数与特高频放电次数和均值都密切相关,可将功函数归一化特高频均值作为缺陷劣化阶段的划分标准,将缺陷严重程度分为低、中、高3类.研究证实所提方法对绝缘沿面缺陷劣化过程划分效果较好.

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脉冲电场下聚丙烯薄膜的电热老化特性

徐阳, 陈阳, 李威, 汤宇, 曹轩赫, 杨景刚, 赵科, 任成燕

2026,60 (7): 1216-1226.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.525

摘要 ( 324 )

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双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)是目前金属化薄膜电容器的主流电介质材料,其介电、理化性能直接影响电容器的运行特性与使用寿命.目前,针对BOPP在电容器内部复杂多物理场环境下的老化机制研究还不充分,电容器内部劣化机理尚不明确.为此,本文开展脉冲电场下BOPP的电热联合老化实验,测试不同老化条件下BOPP样品的击穿场强、电荷和陷阱、表面成分和形貌等特性,分析脉冲参数和环境温度对样品老化过程的影响.研究结果表明:在脉冲频率为500 Hz,温度为60 ℃老化条件下,脉冲电压幅值从1 kV增加到5 kV时,样品直流击穿场强从610 kV/mm下降至515 kV/mm;当脉冲电压条件固定,温度从40 ℃升至100 ℃时,击穿场强从630 kV/mm下降至490 kV/mm;在脉冲电压与环境温度的协同作用下,BOPP同时发生分子链的裂解与热氧反应两种老化过程,进而导致样品电气强度下降.在所有老化相关因素中,脉冲电压幅值和环境温度对BOPP电气性能的劣化影响最为显著.

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