2022年 第44卷 第9期    刊出日期：2022-09-25

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综合能源系统

考虑光伏不确定性因素的电力系统概率潮流三点估计法

高明, 陈家豪, 王丽晓, 唐武琛, 王智东, 张紫凡, 马海霞, 冯瑞珏, 周长鹏

2022, 44(9):  1-10.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.001

摘要 ( 144 )   HTML ( 13 )   PDF (1702KB) ( 210 )  

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随着可再生能源和可调负荷接入比例的上升,传统电力系统将面临更复杂的不确定性因素。为有效刻画不确定性因素对系统运行的影响,提出基于三点估计法（3PEM）的概率潮流计算方法,首先采用2m+1策略的三点估计概率采样,减少采样时间,结合半不变量和Cornish-Fisher级数展开理论对计及负荷和光伏发电不确定性的电力系统概率潮流进行定量描述。通过IEEE 33节点系统进行验证,以蒙特卡罗法为参照,结果证明该方法的准确性和快速性。进一步研究对比光伏发电接入系统前后对系统概率潮流的影响,结果表明离光伏发电接入点越近,影响越显著。

含储氢结构的园区综合能源系统优化配置研究

钟鹏元, 杨晓宏, 寇建玉

2022, 44(9):  11-19.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.002

摘要 ( 173 )   HTML ( 4 )   PDF (1533KB) ( 258 )  

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氢能能量密度高,具有良好的储能能力,将储氢应用于园区综合能源系统可有效提高其经济性。为此,针对含储氢结构的园区综合能源系统进行了优化配置研究,首先以储氢替代储电的形式构建了含储氢结构的园区综合能源系统,以系统全寿命周期等年值为容量配置层目标函数,系统年运行成本为优化运行层目标函数,在能量平衡和设备出力等约束条件下,建立了相应的优化配置模型,并采用粒子群算法与CPLEX求解器相结合的双层优化算法进行求解,最后对园区算例的设备容量、运行方式、系统性能和经济性进行分析。分析表明,建立的含储氢结构的园区综合能源系统能实时可靠地满足用户能源需求,且相较于含储电结构的园区综合能源系统,两者性能大致相同,但前者经济效果更明显,进而验证了所提方法的可行性。

面向碳中和的新型电力系统氢储能调峰技术研究

韩世旺, 赵颖, 张兴宇, 玄承博, 赵田田, 侯绪凯, 刘倩倩

2022, 44(9):  20-26.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.003

摘要 ( 160 )   HTML ( 8 )   PDF (1038KB) ( 198 )  

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我国经济发展地域性差别较大,西部地区资源丰富,但经济不如东部地区,所产生的可再生能源不能完全就地消耗,需远距离外输。利用可再生能源发电是能源转化的方式之一,受季节和天气影响波动较大,所以可再生能源发电的电量难以准确预测,电网系统急需利用相应的储能技术和设施进行调峰,既可降低可再生能源的浪费,又可对电网系统进行调峰。利用氢、氨等化学能源与电力相互转化,从而使电力系统平稳运行达到储能调峰的目的。在电力充足时,剩余电力利用水电解制氢技术和合成氨技术储存,如果输出不足,储存的能量通过燃料电池和氢气发电返回输电网络。在碳中和、碳达峰背景下,阐述了新型电力系统中用于储能的氢和氨合成、利用相关技术,论述了氨用于运输、燃烧和燃料电池的优势及原理,得出氢、氨等资源在新型电力储能调峰系统中的高效、环保、经济性及新型电力系统的实用性。

基于燃气分布式的综合能源系统碳减排分析

江婷, 赵雅姣

2022, 44(9):  27-32.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.004

摘要 ( 156 )   HTML ( 5 )   PDF (2301KB) ( 163 )  

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综合能源系统因具有横向“电热冷气水”能源多品种供应及纵向“源网荷储用”多环节协同,是现阶段一种优秀的电力供能系统。根据国家核证自愿减排量方法学与《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施》研究了基于燃气分布式的综合能源系统碳减排量计算方法,定义了属于该类型项目的基准参照系统。同时结合北京地区某基于燃气分布式的综合能源项目,进行系统碳减排分析。经过研究,该项目在现有电力系统下具有良好的节能减排效应,2016—2020年在运行工况下每年碳减排量约为3 000 tCO₂。随着可再生能源发电的大规模并网,当电网排放因子降低到0.34 tCO₂/（MW·h）以下时,现有项目方式将不再具有节能减排效应,但是仍可采取项目改造、增加可再生能源供能比例等方式提升碳减排能力。本研究为基于燃气分布式的综合能源系统发展及“双碳”目标的实现提供了良好的理论基础。

基于EEMD-BiLSTM的可调节负荷预测方法

李彬, 胡纯瑾, 王婧

2022, 44(9):  33-39.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.005

摘要 ( 119 )   HTML ( 5 )   PDF (1388KB) ( 216 )  

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“双碳”目标下,可调节负荷成为电网新兴调节资源。为解决经验模态分解（EMD）的模态混叠现象,同时获取负荷序列良好的时间感知能力,提出了一种集合经验模态分解（EEMD）和双向长短期记忆（BiLSTM）组合的可调节负荷预测方法EEMD-BiLSTM。首先分析了EEMD和BiLSTM的原理,通过将预处理的可调节负荷序列通过EEMD算法进行分解,然后将分解后的分量数据和原始数据分别进行预测建模及重构。试验结果表明EEMD-BiLSTM能够有效表达可调节负荷的时序关系,预测精度高。

智慧与清洁供热

集中供热系统中应用湍流减阻剂的节能减排综合性能评价

王开亭, 李小斌, 张红娜, 刘糁, 曲凯阳, 李凤臣

2022, 44(9):  40-50.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.006

摘要 ( 128 )   HTML ( 2 )   PDF (1135KB) ( 159 )  

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对热电联产供热、太阳能供热、风能供热等不同供热系统的发展以及技术应用现状进行了回顾,以不同集中供热系统为例,对假想在系统中添加湍流减阻剂后的节能减排效果进行了评价,并筛选出适用于不同供热系统的湍流减阻剂。结果表明,假想添加合适的湍流减阻剂后,1个供热面积为100万m²、供暖季长150 d的供热系统可减少经济损失约29.4万元,节省标准煤587.2 t,减少二氧化碳排放1 409.8 t;若在全国集中供热系统中普及添加减阻剂,1个供热季可节省标准煤5.7 Mt,减少经济损失约28.8亿元,减少二氧化碳排放约14 Mt。这些数据表明集中供热系统中湍流减阻剂的应用能够产生显著节能减排效果和巨大经济效益。

室温空间特性差异性分析及抽样推断方法研究

张旭, 张浩浩, 顾吉浩

2022, 44(9):  51-58.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.007

摘要 ( 112 )   HTML ( 2 )   PDF (1596KB) ( 149 )  

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为进一步推进“双碳”目标的实现,供热领域的技术转型势在必行。近年来,物联网室温采集装置在供热行业得到了大规模普及应用。由于热用户室温采集数据受到设备安装比例、安装位置、系统误差、随机误差等因素影响,室温数据需要经过分析和处理后才能用于评价供热质量。基于数据清洗和抽样统计,提出了对典型室温空间特性差异性分析和评价方法,为海量热用户室温数据在供热质量评估和供热生产优化调控过程的应用,提供理论指导依据。

“地热能+”在工程实践中的综合梯级应用

姜曙, 刘芳芳, 刘媛媛, 陈启召, 连丽, 任梦楠

2022, 44(9):  59-64.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.008

摘要 ( 146 )   HTML ( 3 )   PDF (1037KB) ( 227 )  

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面向我国碳达峰、碳中和的战略需求,迫切需要解决节能减排问题并提高清洁能源利用率,结合国内地热发展情况,对地热能的利用方式进行研究。地热能的应用模式由原来仅用于发电或取暖这种单一、粗放型向梯级利用、集成应用型发展。根据某景区地热和太阳能资源条件,设计了一种新型地热能综合梯级利用方案,即将地热水依次用来发电、制冷、干燥、洗浴。由于地热水经过管道运输散热后仅为80~90 ℃,国产发电机组无法用其进行发电,需利用太阳能光热将地热水温度提高至93 ℃后再进行发电;发电后地热水可用来制冷,水温由75 ℃降至65 ℃;制冷后的地热水再用来干燥,水温由65 ℃降至50 ℃;最后50 ℃的地热水用来洗浴。所提出的“地热能+”综合梯级利用方案可实现热泵机组、水泵等设备的近零碳供电,可提高能源利用率,降低运行成本,实现能源可持续性发展。

技术交流

构网型变流器技术的发展现状与趋势研究

余果, 吴军, 夏热, 陈逸珲, 郭子辉, 黄文鑫

2022, 44(9):  65-70.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.009

摘要 ( 442 )   HTML ( 9 )   PDF (1104KB) ( 1423 )  

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由于电力电子设备和新能源的高渗透率,电力系统存在惯性减小、系统强度变弱的趋势,稳定性问题也越来越严重。为提升系统稳定性,提出一种构网型变流器技术,可发挥变流器灵活可控的优势,补偿系统缺失的惯性阻尼,为系统提供可靠的电压、频率支撑。比较了构网型控制技术与跟网型控制技术的差异,介绍了几类构网控制策略与构网型高压储能技术。指出该技术目前面临的瓶颈与挑战以及可实现的解决思路。研究结果显示,构网控制技术能够有效提升电网惯量阻尼特性,为系统提供电压和频率支撑,在高比例新能源和高比例电力电子设备的新型电力系统中有广阔的应用前景。

浙江调频辅助服务市场机制设计及运营实践

唐琦雯, 沈琪, 祝俊, 苏宜靖

2022, 44(9):  71-77.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.010

摘要 ( 123 )   HTML ( 3 )   PDF (1210KB) ( 349 )  

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“双碳”目标下构建以新能源为主体的新型电力系统,大规模、高比例新能源并网对电力系统调节能力提出更高的要求。为激励发电机组提升调节能力,逐步引入优质调频资源,优化调频资源配置,研究建立浙江调频辅助服务市场机制,在满足系统调频需求的条件下,综合考虑电能量市场和调频服务成本,以计入机会成本的调频总成本最小化为目标,建立电能量-调频市场联合优化的出清模式,以调频申报、机会成本和调频性能指标等因素决定优质资源的选取,并按实际调频贡献和调频效果支付费用。浙江调频市场的运行结果表明,市场出清机制对筛选优质资源、降低调频成本、提升调频性能以及增加收益来源等方面都起到了积极的作用。最后总结经验并对未来辅助服务市场的发展完善提出了建议。

基于多尺度极限融合网络的电力变压器故障诊断方法研究

龙思成, 黄志鸿

2022, 44(9):  78-83.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.011

摘要 ( 95 )   HTML ( 2 )   PDF (1076KB) ( 170 )  

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针对固定参数数值的分类方法在电力变压器故障诊断上精度不高的问题,提出一种基于多尺度极限融合网络的诊断方法。该方法包含2个主要步骤。首先,基于不同参数尺度的极限学习机模型生成若干初始诊断结果。这些模型用于诊断同一组溶解性气体数据,获取不同的统计特性,为变压器故障诊断提供互补的统计信息。然后,采用基于决策级信息融合方法来融合不同尺度下诊断结果,提升故障诊断精度。共有487组试验数据用于模型训练和测试,结果表明：提出的故障诊断方法能精准地检测出6种常见变压器故障的类型,识别率为94%。相较于支持向量机和反向传播神经网络的诊断方法,诊断精度分别提高8%和13%,可满足电力企业对变压器故障诊断的应用需求。