风力发电已成为目前世界上技术最成熟、最具规模化开发条件的可再生能源发电方式。截止2017年底,全球风电新增装机容量为52492MW,总装机容量达539123MW,其中我国风电并网装机容量达16400MW,占全部发电装机容量的9.2%,发电量占比超过4.8%,已成为我国第三大类型电源。
从风电场雷击现场观测与长间隙放电实验模拟、叶片雷击接闪放电、风电机组雷击风险评估与防雷系统优化设计、叶片雷击损伤机制、雷击电磁暂态与防护、叶片防雷系统测试方法、海洋环境风机防雷新问题等方面,对风电场雷击防护技术领域的国内外研究现状进行了总结。梳理出5个亟待解决的问题：风机旋转对叶片附近空间电荷的影响;叶片接闪的极性效应...
风电机组叶片的雷击损害近年来频繁发生,叶片双接闪器布置是常见的风电机组雷电保护方式。针对2MW、40m双接闪器叶片风电机组,采用1.2/50μs冲击电压波形、1：100缩比比例开展缩比模型雷击附着试验,设计针对风电机组的缩比模型附着性能试验方法,研究雷电先导位置、叶片旋转角度对附着位置及接闪概率的影响。结果表明,高度较高、风机正上方的雷电...
风力发电机叶片的雷击防护问题一直是风电系统安全运行关注的焦点。随着风电机组单机容量的增加,塔筒的高度、叶片的长度也随之增长,叶片接闪系统的雷击防护失效问题愈加严重。为了解决GFRP叶片复合材料的雷击击穿问题,提出一种在叶片前缘/尾缘外覆条形导体的接闪系统设计方案,可降低叶片内部接地引线表面电场强度,减小接地引线产生放电并引起叶...
兆瓦级风电机组由于其高耸的结构和特殊的地理位置,很容易遭受雷击。目前,就风电机组的雷电暂态分析而言,大多数研究工作仅针对于首次雷击暂态响应的计算,缺乏对后续雷击过程的考虑。为了开展更为全面的风电机组雷电暂态分析,建立机组的完整电路模型,推导从桨叶、塔筒、到接地装置的电路参数算法。运用该电路模型对机组进行雷电暂态计算,获得实...
近年来,雷电灾害对风电场内大容量风电机组的破坏日趋严重。为降低风电场雷击事故的概率,提出一种新型多风机电气几何模型,该模型从雷电先导发展的物理模型出发,考虑叶片周围带电粒子的影响,计算叶片接闪器的击距范围。与传统电气几何模型相结合,给出多风机间雷电屏蔽的关系与判据。利用该模型对规模化风电场各风机间的雷电屏蔽距离进行研究,分...
柔性直流配网是未来直流技术和配电系统的重要发展方向。其中,保护技术作为保证其安全运行的关键技术之一,其难点在于快速、有选择性地识别故障。针对双极短路故障,依据不同直流线路故障时暂态高频阻抗的特征差异,该文提出一种基于暂态高频阻抗比较的方向纵联保护,并形成相应的直流线路保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建基于具有直流...
该文提出基于虚拟电阻补偿的功率接口建模方法,以提高用于MMC-HVDC的数字物理混合仿真系统的稳定性。通过分析现有采用电压源型理想变压器法建立功率接口模型的混合仿真系统的稳定性条件,在数字仿真系统受控电流源的控制量中引入虚拟电阻电流补偿,分析含改进功率接口模型的仿真系统的稳定性。综合考虑稳定性和仿真精度,对虚拟电阻取值进行优化设...
为降低高压直流输电系统发生连续换相失败的概率,从换相失败的机理出发,提出一种基于虚拟换相面积缺乏量的换相失败抑制策略。首先,定义连续滑动的虚拟换相窗,建立直流电流和换相电压的变化对换相过程影响的耦合关系,给出可以实时量化换相失败风险的虚拟换相面积缺乏指标。然后,提出一种基于虚拟换相面积缺乏指标的直流电流限制策略,可根据直流...
减小子模块电容容值能够降低模块化多电平变换器（modular multilevel converter,MMC）的成本、体积和重量,具有重要的工程意义。该文首先建立半桥、全桥和混合MMC的子模块电容电压波动统一模型,揭示出基频和2倍频波动是主要分量。在此基础上,提出一种结合2倍频环流和3倍频共模电压注入及优化调制比来减小子模块电容电压波动的方法。以混合MMC为...
基于广义阻抗的频域分析方法可以将变流器并网系统的振荡问题转化为原–对偶电路中广义阻抗之间的串并联谐振问题。基于原–对偶电路,增加外界激励实现广义阻抗的测量具有可行性。为此,该文提出一种在控制系统注入扰动的广义阻抗测量方法。首先,针对主动注入扰动后的变流器系统建立其等效原–对偶电路,并分析系统在主动注入扰动后的响应;其次,给...
先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed airenergystorage,AA-CAES）技术被认为是目前最具发展潜力的大规模储能技术之一。该文详细分析AA-CAES电站在不同运行工况下的备用特性,建立考虑备用市场的含AA-CAES电站电力系统优化调度模型。该模型中除了计及能够反映AA-CAES电站实际热力学过程的储能电站运行约束外,还综合考虑AA-CAES...
针对风电变流器等应用场景,随着功率等级的不断提升,硅PiN二极管的并联使用问题日益突出。然而,并联硅PiN二极管器件的静态参数具有分散性,并联器件间的线路布局存在不均衡性,这些因素都导致并联器件间的电流分布不均,进而引起器件间的损耗和发热不一致,使并联PiN二极管工作于不同的结温。相应地,结温差异会对二极管的反向恢复过程产生影响,并进...
准确估计锂电池荷电状态（state-of-charge,So C）是电源管理系统的核心技术问题之一。针对锂离子电池等效电路模型参数难以获取这一关键问题,该文采用自回归各态历经（autoregressive exogenous,ARX）模型建立锂电池等效模型,由基于赤池信息量准则的遗传算法确定ARX模型的阶数,采用递推最小二乘法获取模型系数;然后利用得到的模型系数和锂电池...
多能源系统集成与协同优化对于促进可再生能源消纳、提升能源利用效率、降低能源系统碳排放具有重要意义。该文研究多能源系统的规划问题,将电、气、热、冷组成的多能源系统划分为两层,下层为园区以及城市层面的区域多能源系统,采用能量枢纽模型进行建模;上层为省级以及跨省层面的能源传输网络,连接各个区域多能源系统。提出多能源网络与能量枢...
张北柔性直流电网示范工程为确保换流阀在直流故障情况下可靠穿越,在直流线路配置150m H电抗器、中性线配置300m H电抗器,电抗器限制故障电流发展速度的同时也降低了故障电流衰减速度,导致极端故障情况下换流阀保护晶闸管的结温超出设备耐受水平。该文研究张北工程故障电流衰减机理,针对设备耐受能力和故障耐受要求不匹配问题,提出3种解决方案,...
随着可再生能源的快速发展,一些风电和光伏场站出现了困扰运行人员的振荡现象。2015年7月,哈密地区风电场出现的次同步振荡甚至导致火电机组跳闸。为研究此类振荡,该文首先建立三相功率元件并网系统的动力学模型,并提出新的复变动力学分析方法。引入矩阵特征曲线与广义导数的概念,然后推导得出复变动力系统的李雅普诺夫稳定与轨道稳定条件。详细...
随着电力系统规模的扩大,N-1安全校验过程的计算量也显著提升。为了适应N-1安全校验日益上升的实时性需求,提出一种基于图形处理器（graphicsprocessingunit,GPU）加速的大规模系统N-1安全校验中电网连通性的检验方法。根据图论思想,电网模型被抽象为图模型,进而抽象为双向向量图模型。基于向量求和的思想在向量图模型上得到电网连通性判别条件,...
针对现有电动汽车充电需求分析因假设充电设施充足且用户出行规律不变而导致分析结果准确性不高的问题,提出一种考虑充电设施充裕性的电动私家车用户出行与充电需求时序交互分析方法。首先,结合出行链概念和蒙特卡洛方法建立电动私家车用户的出行需求模型。其次,在用户处于不同出行状态时分别建立基于出行需求的电量消耗模型、基于模糊理论的充...
我国对中压变电站每个间隔一般只配备一套保护系统,采用保护测控一体化设计,且多套保护共用一套直流系统。则当保护用直流电源丢失后,所关联的多个间隔将同时失去对应的保护功能。此时一旦发生故障,只能依靠远后备保护进行故障切除,带来故障影响范围过大以及故障切除动作时间过长的问题。为此,该文提出两种高性价比的中压变电站二次系统性能提升...
在应对风荷不确定因素影响的同时,如何在日前调度中实现电网的低碳经济运行,是当代电力系统面临的重要挑战。该文提出利用双阶段鲁棒优化模型应对风荷不确定因素,并利用碳交易机制平衡电网的经济性与环保性。同时为了响应政府的碳减排目标,提出碳配额交易量约束,并基于双阶段鲁棒优化模型对碳配额额度上下限进行求解。算法上,基于列和约束生成算...
针对闭式循环水系统循环水泵的优化问题,分别建立冷却塔模型与凝汽器模型,通过循环水进出口水温将两者相联接,得到冷端系统特性模型,该模型能够在给定天气条件、循环水流量及末级排汽量的情况下,预测机组背压。考虑到外部因素对机理模型精度的影响,文中建立了基于最小二乘支持向量机算法的冷端自适应模型,可对机理模型的误差进行修正。同时,针对...
需求侧负荷波动致燃气轮机能源系统难以全工况高效、灵活匹配外界负荷,基于此提出在单轴燃气轮机组的压气机出口抽气,构成空气储/释能的燃气轮机能源系统。采用燃气轮机变工况典型性能解析分析法,研究压气机抽气对燃气轮机主要部件及机组运行性能的影响,并提出可行的机组负荷控制策略。以系统满足一种简单延时阶跃函数分布的逐时电负荷为例,研究...
目前,选择性催化还原技术（selectivecatalytic reduction,SCR）是我国火力发电厂最广泛采用的脱硝技术。但是,SCR脱硝系统具有大惯性、大延迟和强扰动的特点,常规PID控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。为此,提出将线性自抗扰控制（linearactivedisturbance rejection control,LADRC）应用于SCR脱硝系统的外回路控制中。采用频域分析方...
在传统升压直流变换器中引入多单元二极管电容电感网络,为提高变换器电压增益提供了一种简单有效的解决方案。然而,大量无源器件的引入增加了模型的阶数和建模的复杂度。针对该类高阶非线性系统,该文利用电路中各无源器件时间常数的差异,提出一种统一的降阶建模方法。最后通过仿真和实验验证降阶模型的正确性。实验测量与理论推导传递函数获得的...
针对锂离子电池–超级电容车载储能系统在轨道交通领域的应用,以降低系统能耗、保证储能元件稳定运行为目标,提出一种多目标模型预测控制策略,包括系统损耗、超级电容电压、电池电流波动与电池内阻变化。针对多目标函数权重系数的设计,提出模糊控制–粒子群寻优两级优化方案。为提升控制策略的实用性,提出根据行车距离查询离线数据的方法。仿真...
为了降低模块化多电平变换器（modularmultilevel converter,MMC）电容电压均衡系统的结构和算法的复杂程度,在最近电平调制（nearest level modulation,NLM）的基础上设计一种简单的基于固定规则的电容电压开环均衡策略。将最近电平调制阶梯波的每一级按照时间均分,再根据固定的规则安排子模块投切顺序,并周期性地轮换。建立电容电压开环系统的...
相对于L型滤波器,LCL型滤波器为三阶结构,容易导致谐振,造成系统不稳定。采用传统并网电流反馈有源阻尼（grid-current-feedback-active-damping,GCFAD）,可以在不增加额外电流传感器的基础上有效抑制LCL型滤波器谐振尖峰。考虑到控制带来的数字延时,采用传统GCFAD方法,系统有效阻尼区仅为（0, fR）,fR在1/6采样频率（fs/6）和1/3采样频率（fs/3...
飞轮电池具有储能容量大、工作效率高、无环境污染、无噪声、环境适应性能好、维护简单及可连续工作等优点,为解决目前日益关注的新能源汽车动力电池问题提供新途径。该文详细阐述电动汽车用飞轮电池的三大关键技术（包括磁悬浮轴承技术、飞轮电池电机、飞轮转子稳定控制技术）的研究现状。针对车载飞轮电池系统存在的技术瓶颈进行分析,针对电动...
开关磁阻电机在启动和低速运行时常采用电流斩波控制,但是实际应用中会出现电流超出滞环区间的现象,由此带来较大的电流脉动和转矩脉动。该文对这种现象进行分析,并结合脉宽调制技术和分段控制,提出一种优化的基于电流软斩波的开关磁阻电机分段脉宽调制（pulsewidth modulation,PWM）变占空比控制方法。该方法通过改变PWM占空比调节绕组两端励磁...
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