上海交通大学学报

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基于用户分类的综合能源系统低碳运行策略

张春雁, 窦真兰, 白冰青, 王玲玲, 蒋传文, 熊展

2024,58 (1): 1-10.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.321

摘要 ( 2290 )

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PDF(1783KB) ( 390 )

综合能源系统 (IES) 是实现“双碳”目标的重要手段,然而系统内部不同类型用户用能行为各异,使得IES协调优化与低碳运行难度增加.为了充分发挥用户的主观能动性,基于用户行为分析对IES的用户行为进行建模,并通过卷积神经网络将用户分为激进型和保守型.构建IES运营商决策模型,确定电热能源的供应方式,针对不用类型用户设计相应的能源套餐.基于实际数据分析上述模型和方法的有效性,验证了用户分类在IES低碳运行中的价值.

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考虑主体信用的配电网分布式绿电交易方法

吴清, 贾乾罡, 严正, 钟准, 郭颂, 李志勇

2024,58 (1): 11-18.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.130

摘要 ( 1179 )

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PDF(1504KB) ( 294 )

发展分布式可再生能源是推动能源转型的关键手段,组织市场化交易能够促进分布式可再生能源生产和消纳.然而,可再生能源出力的不确定性使其容易在市场交割时出现偏差,进而为配电系统安全运行带来压力,但现有市场化交易机制仍难以激励市场主体主动减少偏差.为此,通过量化信用成本来引导分布式绿电的诚信交割行为.同时,考虑分布式绿电主体的策略性报价行为,建立考虑主体信用的分布式绿电市场化交易模型.然后,提出基于最优响应法的迭代算法来计算绿电市场的纳什均衡点.算例结果表明:所提市场机制能够以激励相容的方式引导用户的诚信行为,在降低交割偏差的同时提高绿电市场社会福利.

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基于云模型综合相似度的电力物联网关键技术综合评价

陈连福, 钟海旺, 谭振飞, 阮广春

2024,58 (1): 19-29.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.420

摘要 ( 1940 )

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PDF(1954KB) ( 162 )

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系,根据其单评价对象场景的特点,提出基于云模型综合相似度的评价模型.通过对逼近理想解排序方法的改造构建单评价对象的决策矩阵,提出以兼顾云模型的形状-距离综合相似度为度量,表征逼近理想解排序方法的相对贴近度,进而实现对单评价对象的精准评价.应用所提方法综合评价某电力物联网示范工程,验证了所提综合评价体系和评价方法的客观性与全面性.

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考虑多重不确定性因素的可靠性指标计算与备用容量优化

叶伦, 欧阳旭, 姚建刚, 杨胜杰, 尹骏刚

2024,58 (1): 30-39.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.366

摘要 ( 1918 )

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PDF(1413KB) ( 206 )

在含高比例可再生能源的电力系统中,考虑多重不确定性因素并实现源荷协调的优化调度是电力系统运行的重要问题.为此,构建了基于多场景的概率性旋转备用优化模型,该模型综合考虑了风电和光伏出力预测误差、负荷预测误差及发电机非计划停运等多重不确定性因素对旋转备用容量的影响,将可再生能源弃电、系统切负荷分别作为特殊的备用资源融入发电日前调度计划,以提高电力系统的经济运行效率.改进了系统可再生能源削减期望和电量不足期望值两个可靠性指标的计算方法,减少了与该指标相关的不等式约束条件,用于提升模型的计算性能.该备用优化模型在兼顾场景多样性的同时,实现了多场景下系统的总成本最优.以改进的IEEE-RTS系统作为算例,验证了所提模型的有效性.算例结果表明,改进的可靠性指标计算方法能够有效降低备用优化模型的求解时间;建立的最优旋转备用优化方法能够实现系统日前旋转备用容量的动态配置,提升系统经济运行水平.

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基于PMU梯度动态偏差的新型电力系统快速稳定性

于淼, 胡敬轩, 张寿志, 魏静静, 孙建群, 吴屹潇

2024,58 (1): 40-49.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.370

摘要 ( 1395 )

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PDF(2171KB) ( 174 )

在能源转型和科技进步双重推动下,高比例可再生能源和高比例电力电子设备正成为电力系统发展重要趋势和关键特征.新型电力系统动态行为随之发生重大变化,传统小干扰稳定性分析方法满足使用需要,在应对运行工况快速变化场合时尚存在亟需解决问题.提出基于同步相量测量装置(PMU)数据梯度动态偏差李雅普诺夫直接分析法对新型电力系统小干扰稳定性进行分析,利用PMU数据矩阵降维得到低维矩阵,代入含双馈异步风力发电机组的电力系统矩阵模型,求解李雅普诺夫方程式得到对角矩阵,通过判定矩阵正定性对系统稳定性作出判断.利用求解后得到的对角矩阵计算相应状态变量动态偏差值,对相应状态变量曲线使用梯度下降法迭代计算该曲线极值点数值,时间加权计算整个振荡过程时间加权动态偏差量,为阻尼稳定控制器配置位置提供指导.利用含风力发电新英格兰10机39节点系统仿真验证方法可以达到改善系统小干扰稳定性以及对新型电力系统快速稳定性分析的有效性.

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考虑个体自私的热电联产系统完全分布式经济调度

米阳, 吴继伟, 田书欣, 马思源, 王育飞

2024,58 (1): 50-58.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.495

摘要 ( 1366 )

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PDF(1726KB) ( 164 )

针对传统集中式经济调度策略需要获取全局信息以及无法适应系统灵活拓扑的缺陷,同时考虑能量以电能和热量形式并存出现的情况,基于一致性算法提出了一种完全分布式热电联产经济调度策略.将热电联产系统中各机组电价和热价的增量成本作为一致性变量进行迭代计算,直至增量成本达到收敛,实现系统经济最优.此外,还分析了个别机组为了提升自身利益,向相邻机组传输带有偏差增量成本值的情况,设计了一个增量成本补偿项来消除该自私行为的影响.在3个仿真算例中得到的结果表明,所提策略在解决热电联产系统经济调度问题中具有有效性和可行性.

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变步长仿真与改进熵权法联动的综合能源系统鲁棒性评估方法

范宏, 何杰, 田书欣

2024,58 (1): 59-68.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.186

摘要 ( 1986 )

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PDF(5076KB) ( 252 )

综合能源系统作为能源互联网的重要表现形式,在提高能源利用率的同时,由于耦合度过高,各系统之间响应速度差异过大,所以带来了更多风险.从系统安全的角度出发,准确找出系统中的薄弱环节,评估系统的鲁棒性至关重要.为此,在复杂网络环境下,提出变步长仿真与改进熵权法联合的鲁棒性评估方法.介绍综合能源系统的结构并进一步解释系统耦合环节;提出包含网络破损度、联通因子在内的鲁棒性指标,采用根据不同系统响应时间差异的变步长仿真方法,针对仿真结果提出一种改进熵权法,构建更客观的评价方法;通过案例验证了该评价方法的优越性.

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考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

夏芹芹, 罗永捷, 王荣茂, 邹尧, 罗桓桓, 李金灿, 周念成, 王强钢

2024,58 (1): 69-81.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.260

摘要 ( 1447 )

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PDF(3526KB) ( 167 )

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

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城市电力行业碳排放测算方法及减碳路径

胡壮丽, 罗毅初, 蔡航

2024,58 (1): 82-90.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.222

摘要 ( 2111 )

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PDF(1670KB) ( 345 )

为测算城市电力行业碳排放水平和降低电力行业碳排放,提出一种城市电力行业碳排放测算方法和减碳路径.首先,基于城市本地电源发电和净调入电力数据建立城市电力行业碳排放测算模型;其次,从发电侧、电网侧、负荷侧和储能侧提出城市电力行业减碳措施;然后,建立减碳措施的效果评估模型;最后,以珠三角典型城市F市为例,利用所提碳排放测算模型测算该市电力行业碳排放,并依据减碳措施评估该市2030年碳达峰情景电力行业减碳效果.结果表明:所提模型能准确测算城市电力行业碳排放;通过减碳措施,F市在2030年至少可减少碳排放1.06×10⁷ t.

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基于模型预测控制的风储联合电场参与电网二次调频策略

刘传斌, 矫文书, 吴秋伟, 陈健, 周前

2024,58 (1): 91-101.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.217

摘要 ( 1687 )

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随着风力发电在电网中渗透率不断增加,需要风储联合电场参与电网调频服务,维持电网的频率稳定.针对中高风速下的风储联合电场,通过分析风力发电机的机械特性和储能系统的运行特性,确定了减载运行方式下风力发电机桨距角的控制方式,提出一种基于模型预测控制的风储联合电场参与电网二次调频的控制策略.建立风电场桨距角控制的预测模型和电化学储能系统的预测模型,优化风力发电机和储能系统的有功功率输出,在调频基础上更好地减少了风能损失.根据上级系统的有功功率指令值和风力发电机实际输出功率之间的差值对桨距角控制进行进一步修正,使得风力发电机在二次调频期间能够更好地追踪到上级系统的功率指令值,迅速响应频率变化值,减小动态频率偏差,完成二次调频任务.仿真结果表明,该控制策略综合考虑了风力发电机可控的二次调频能力和电化学储能系统响应快速、跟踪精确的特性,使风储联合电场能够主动响应系统频率的变化,更好地跟踪上级系统下发的有功功率指令值,参与电网二次调频.

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直动式机电运动装置的改进磁路-运动耦合模型及快速仿真

江鹏, 关振群, 赵国忠, 张群, 秦志强

2024,58 (1): 102-110.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.243

摘要 ( 2128 )

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电磁阀、继电器等机电装置的动态性能快速仿真对研发设计非常重要.改进未磁饱和的直动式机电运动装置的磁路模型,并联合机构运动方程实现机电运动装置的快速仿真.与基于理想磁阻假设的常规磁路模型不同,改进磁路模型采用机构运动位移的3次多项式表示非饱和总磁阻,并通过上、下运动极限处静态磁力和电感仿真值标定多项式的4个待定系数,可更加准确地预测磁吸力和电感随运动位移变化.进一步联合改进的磁路方程与机构运动方程,得到改进的磁路-运动耦合模型,在Simulink系统中实现某电磁制动器和电磁阀的快速秒级仿真,可在保证计算精度的同时,大幅减少有限元仿真所需时间.

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基于人工蜂群算法的温差发电阵列最优重构方法

杨博, 胡袁炜骥, 郭正勋, 束洪春, 曹璞璘, 李子林

2024,58 (1): 111-126.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.284

摘要 ( 2587 )

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在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利用ABC在对称9×9和不对称10×15两种TEG阵列进行动态重构.将所提算法与遗传算法、粒子群优化算法和秃鹰搜索优化算法3种启发式算法作对比,并给出由ABC重构后的TEG阵列温度分布图.结果表明:ABC能够提高TEG阵列的输出功率,输出功率-电压曲线均趋向呈现出单个峰值.此外,利用基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性.

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