2023年第39卷第6期目录
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  • 2023,39(6):0 doi:
    摘要:
  • 智能电网技术
  • 张万家,赵耀
    2023,39(6):515-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.001
    摘要:
    光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制(MPC)的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
  • 苏本庆,李宏仲
    2023,39(6):523-528,535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.002
    摘要:
    针对现有灵活性评估方法对配电网传输能力考虑不足的问题,提出了一种含高比例分布式电源的配电网灵活性评估方法。首先,分析了配电网灵活性需求与灵活性资源的运行特性,建立配电网灵活性供需模型,得到配电网灵活性供需匹配的4种情况。然后,基于灵活性供需分析提出了3类配电网灵活性评估指标,并构建了以运行成本最低为目标函数的优化调度模型。最后,通过对改进的IEEE33节点配电网进行仿真计算,验证了所提评估指标和评估方法的有效性和优越性。
  • 范国庆,李康辉,高捷,彭峰,王潇晨,唐亮,史洁
    2023,39(6):529-535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.003
    摘要:
    针对传统单一模型难以有效分析历史数据的波动性规律,从而导致光伏功率预测精度不高的问题,提出了一种基于核密度估计和CatBoost算法的超短期光伏功率预测方法。首先,采集相关的辐射、温度和湿度等特征量,创建光伏功率概率分布统计模型;其次,基于功率分布特性和CatBoost算法构建光伏电站功率预测模型;最后,将所提出的模型应用到实际算例中验证其有效性。通过与常用的预测算法对比,所提模型的预测误差相较于传统模型SVR、DTR、KNN、LSTM、LightGBM分别下降了27.59%、8.69%、16.21%、23.33%和12.56%。
  • 袁涛,杜振东
    2023,39(6):536-542 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.004
    摘要:
    采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性,以支撑电网频率。VSG的动态响应特性与惯量和阻尼的设定密切相关。首先,建立VSG控制模型,分析惯量和阻尼对系统动态响应指标的影响,并给出了VSG参数的计算方法。其次,结合径向基神经网络提出了一种参数协同自适应VSG控制策略,自适应调节惯量和阻尼参数来应对系统功率变化、负荷扰动及频率偏移。最后,通过MATLAB/Simulink仿真,验证所提策略的有效性和优越性。
  • 李宗强,赵耀
    2023,39(6):543-548 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.005
    摘要:
    由于配电网缺少高效的面向分布式有功潮流最优化问题的集群划分方法,因此优化和改进了基于遗传算法的配电网集群划分策略。首先,考虑到配电网台区终端计算能力有限,以及各集群强度须达标的条件,定义集群划分的节点限制指标,使集群划分结果更加合理。然后,对遗传算法进行改进,提高了遗传算法在解决集群划分问题时的收敛速度,增强了全局寻优能力。最后,在MATLAB仿真平台上对IEEE-33节点系统进行实验,验证了所提出指标的合理性以及改进算法的有效性。
  • 李培春,孙威,袁昊,赵永光,邹彬
    2023,39(6):549-556 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.006
    摘要:
    提出了一种多社区分布式储能双层共享运行策略。首先,阐述了分布式储能的双层共享模式,包括上层用户侧储能共享和下层社区间储能共享。其次,基于广义纳什议价理论建立了多社区合作运行模型,并将该合作模型分解为合作联盟成本最小化与合作联盟收益分配。然后,利用改进交替方向乘子法求解合作联盟成本最小化问题,并基于广义纳什议价理论计算各参与者的贡献度,求解合作联盟的收益分配问题。最后,通过算例分析证明了所提出模型的有效性和实用性。
  • 综合能源
  • 孟军磊,林玉杰,孙德明,戚瑜敏,马昕霞,官贞珍,谢金龙
    2023,39(6):557-562 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.007
    摘要:
    在保障风光氢储综合供电系统可靠性的前提下,为最大限度地降低单位发电成本,提升系统整体的经济性,提出了一种引入自立策略的改进麻雀搜索算法(SSA),并根据该方法对风光氢储综合供电系统电源容量配置进行了优化。建立以最小化单位发电成本为目标函数的优化模型,采用改进SSA算法进行求解。研究结果显示:该算法具有较好的寻优能力,系统单位发电成本降低了23.3%。
  • 王方琪,李健强,宋祎波,汤波,魏强,尹子航
    2023,39(6):563-570 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.008
    摘要:
    针对含电制氢综合能源系统规划问题,为了充分考虑综合能源系统的低碳性,提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先,建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后,以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数,建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型,对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后,通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性,并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。
  • 卢文博,黄云峰,李峥,王欣
    2023,39(6):571-577 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.009
    摘要:
    提出了一种基于改进Informer的蒸汽管网流量预测模型Informer_BEST。该模型通过引入扩展的因果卷积、相对位置和季节特征编码以及梯度中心化技术等3种算法,对Informer模型进行了改进和优化。对5种预测模型进行实验,结果表明,所提出的Informer_BEST预测模型展现了令人满意的测试结果,预测曲线与实际数据的变化趋势相吻合,对供热调度决策具有良好的指导作用。
  • 控制与检测技术
  • 陈涛
    2023,39(6):578-584 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.010
    摘要:
    光伏阵列受部分遮阴影响,其功率-电压特性曲线呈多峰状,导致传统最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,因此提出了一种改进的非洲秃鹫优化算法(AVOA)运用于光伏的MPPT控制。首先,引入Tent混沌映射使种群位置更具多样性,避免过早收敛。然后,优化算法在探索和开发阶段的更新策略,减少计算力的浪费,提高寻优速率。最后,在MATLAB 2022b/Simulink环境下,应用所提算法对不同辐照情况的3组工况进行仿真。实验结果表明,在多峰MPPT控制中,该算法具有寻优效率高、收敛速度快等特点,能有效地提升复杂遮阴环境下光伏能源的利用率。
  • 姜云,张军,刘安东
    2023,39(6):585-590,598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.011
    摘要:
    为了突破传统PID控制器在有机固废裂解系统中无法有效处理非线性系统、缺乏全局优化等局限性,提出了基于改进鱼鹰优化算法(OOA)的PID控制器。首先,对裂解釜温度系统传递函数模型的参数进行辨识;然后,运用改进OOA算法优化PID控制器参数;最后,通过MATLAB/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,改进后OOA-PID控制器相较传统的OOA-PID控制器控制效果提升显著,超调量减小了2.6%,系统动态响应时间缩短了约42%。
  • 智能设备
  • 李雪寒,刘沁怡,杨晓彤,胡海敏,王哲铭,周文强,卢武
    2023,39(6):591-598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.012
    摘要:
    为解决传统图像类算法在变压器套管状态诊断时存在的效率低、准确度不高以及复杂背景下变电设备目标识别困难等问题,提出了将Mask R-CNN与改进BP神经网络相结合的套管红外图像状态诊断方法。首先,利用Mask R-CNN解决套管红外图像背景复杂时分割困难的问题;其次,基于灰度特征的特征量提取方案,实现对红外伪彩图特征量的提取;最后,引入粒子群优化BP神经网络(PSO-BP)算法对变压器套管特征进行分类识别。实验结果表明,该方法对红外图像中套管的运行状态具有较好的检测效果,对套管中介质损耗故障、接头故障和漏油故障的故障诊断准确率分别可达100.0%、88.9%和96.3%,平均准确率达到93.518%,优于传统BP算法和支撑向量机(SVM)算法。
  • 熊晋树,张成,李轶,王旻洁,尹子宇
    2023,39(6):599-602,609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.013
    摘要:
    为了解决目前农村电网和郊区电网广泛使用的高压柱上开关产品存在的问题,如容易受恶劣环境影响、SF6气体排放等,设计了一种新型三相联动双断口户外高压隔离负荷开关。采用环氧树脂固体绝缘和硅橡胶外包绝缘技术,具有耐高低温、耐紫外线和耐老化等优势。同时,采用小型化弹簧操作机构和挂簧传输方式以提高设备可靠性。此外,该开关内嵌真空灭弧装置,无需使用SF6气体绝缘,对环境更为友好。与传统设备相比,所设计的隔离负荷开关采用双真空开关和三相柱式倒装结构,具备无污染、安全可靠、长寿命和低成本等优点,为实现高压线路的有效管理和维护提供了一种新的解决方案。
  • 其他研究
  • 鲍克勤,汤豪,王国平
    2023,39(6):603-609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.014
    摘要:
    针对核电厂一回路冷却剂硼酸浓度存在大惯性、大时滞的问题,提出了基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制器。首先,对自抗扰控制公式进行推导,得出自抗扰控制器中关键参数对于目标函数的影响;其次,针对自抗扰控制器存在调节参数过多、工程整定复杂的缺点,采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行自适应整定;然后,改进鲸鱼优化算法中的收敛因子,对控制器关键参数寻优,得到目标函数最优值;最后,利用Simulink仿真平台,完成不同工况下的阶跃仿真实验。实验结果表明,该方法可以实现核电厂一回路在不同工况下冷却剂硼酸浓度稀释的快速稳定调节,较好完成核反应堆功率跟踪。
  • 袁三男,王鹏
    2023,39(6):610-613 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.015
    摘要:
    针对传统PIC系列芯片采用Microchip公司推出的PICKIT下载器对程序进行下载存在局限性的问题,在基于ICSP协议的基础上,采用STM32F407对PIC12F1572芯片进行程序下载。代码事先通过编译以HEX文件的形式经由STM32F407发送给PIC12F1572芯片,经校验无误后写入PIC芯片内。实验结果表明,该方法不仅能摆脱利用PICKIT下载程序所带来的局限性,而且能实现多路下载,大大提高了下载效率。
  • 2023,39(6):614-617 doi:
    摘要:
    封面和目录
  • 2023,39(6):0 doi:
    摘要:
  • 智能电网技术
  • 张万家,赵耀
    2023,39(6):515-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.001
    摘要:
    光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制(MPC)的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
  • 苏本庆,李宏仲
    2023,39(6):523-528,535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.002
    摘要:
    针对现有灵活性评估方法对配电网传输能力考虑不足的问题,提出了一种含高比例分布式电源的配电网灵活性评估方法。首先,分析了配电网灵活性需求与灵活性资源的运行特性,建立配电网灵活性供需模型,得到配电网灵活性供需匹配的4种情况。然后,基于灵活性供需分析提出了3类配电网灵活性评估指标,并构建了以运行成本最低为目标函数的优化调度模型。最后,通过对改进的IEEE33节点配电网进行仿真计算,验证了所提评估指标和评估方法的有效性和优越性。
  • 范国庆,李康辉,高捷,彭峰,王潇晨,唐亮,史洁
    2023,39(6):529-535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.003
    摘要:
    针对传统单一模型难以有效分析历史数据的波动性规律,从而导致光伏功率预测精度不高的问题,提出了一种基于核密度估计和CatBoost算法的超短期光伏功率预测方法。首先,采集相关的辐射、温度和湿度等特征量,创建光伏功率概率分布统计模型;其次,基于功率分布特性和CatBoost算法构建光伏电站功率预测模型;最后,将所提出的模型应用到实际算例中验证其有效性。通过与常用的预测算法对比,所提模型的预测误差相较于传统模型SVR、DTR、KNN、LSTM、LightGBM分别下降了27.59%、8.69%、16.21%、23.33%和12.56%。
  • 袁涛,杜振东
    2023,39(6):536-542 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.004
    摘要:
    采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性,以支撑电网频率。VSG的动态响应特性与惯量和阻尼的设定密切相关。首先,建立VSG控制模型,分析惯量和阻尼对系统动态响应指标的影响,并给出了VSG参数的计算方法。其次,结合径向基神经网络提出了一种参数协同自适应VSG控制策略,自适应调节惯量和阻尼参数来应对系统功率变化、负荷扰动及频率偏移。最后,通过MATLAB/Simulink仿真,验证所提策略的有效性和优越性。
  • 李宗强,赵耀
    2023,39(6):543-548 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.005
    摘要:
    由于配电网缺少高效的面向分布式有功潮流最优化问题的集群划分方法,因此优化和改进了基于遗传算法的配电网集群划分策略。首先,考虑到配电网台区终端计算能力有限,以及各集群强度须达标的条件,定义集群划分的节点限制指标,使集群划分结果更加合理。然后,对遗传算法进行改进,提高了遗传算法在解决集群划分问题时的收敛速度,增强了全局寻优能力。最后,在MATLAB仿真平台上对IEEE-33节点系统进行实验,验证了所提出指标的合理性以及改进算法的有效性。
  • 李培春,孙威,袁昊,赵永光,邹彬
    2023,39(6):549-556 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.006
    摘要:
    提出了一种多社区分布式储能双层共享运行策略。首先,阐述了分布式储能的双层共享模式,包括上层用户侧储能共享和下层社区间储能共享。其次,基于广义纳什议价理论建立了多社区合作运行模型,并将该合作模型分解为合作联盟成本最小化与合作联盟收益分配。然后,利用改进交替方向乘子法求解合作联盟成本最小化问题,并基于广义纳什议价理论计算各参与者的贡献度,求解合作联盟的收益分配问题。最后,通过算例分析证明了所提出模型的有效性和实用性。
  • 综合能源
  • 孟军磊,林玉杰,孙德明,戚瑜敏,马昕霞,官贞珍,谢金龙
    2023,39(6):557-562 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.007
    摘要:
    在保障风光氢储综合供电系统可靠性的前提下,为最大限度地降低单位发电成本,提升系统整体的经济性,提出了一种引入自立策略的改进麻雀搜索算法(SSA),并根据该方法对风光氢储综合供电系统电源容量配置进行了优化。建立以最小化单位发电成本为目标函数的优化模型,采用改进SSA算法进行求解。研究结果显示:该算法具有较好的寻优能力,系统单位发电成本降低了23.3%。
  • 王方琪,李健强,宋祎波,汤波,魏强,尹子航
    2023,39(6):563-570 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.008
    摘要:
    针对含电制氢综合能源系统规划问题,为了充分考虑综合能源系统的低碳性,提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先,建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后,以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数,建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型,对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后,通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性,并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。
  • 卢文博,黄云峰,李峥,王欣
    2023,39(6):571-577 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.009
    摘要:
    提出了一种基于改进Informer的蒸汽管网流量预测模型Informer_BEST。该模型通过引入扩展的因果卷积、相对位置和季节特征编码以及梯度中心化技术等3种算法,对Informer模型进行了改进和优化。对5种预测模型进行实验,结果表明,所提出的Informer_BEST预测模型展现了令人满意的测试结果,预测曲线与实际数据的变化趋势相吻合,对供热调度决策具有良好的指导作用。
  • 控制与检测技术
  • 陈涛
    2023,39(6):578-584 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.010
    摘要:
    光伏阵列受部分遮阴影响,其功率-电压特性曲线呈多峰状,导致传统最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,因此提出了一种改进的非洲秃鹫优化算法(AVOA)运用于光伏的MPPT控制。首先,引入Tent混沌映射使种群位置更具多样性,避免过早收敛。然后,优化算法在探索和开发阶段的更新策略,减少计算力的浪费,提高寻优速率。最后,在MATLAB 2022b/Simulink环境下,应用所提算法对不同辐照情况的3组工况进行仿真。实验结果表明,在多峰MPPT控制中,该算法具有寻优效率高、收敛速度快等特点,能有效地提升复杂遮阴环境下光伏能源的利用率。
  • 姜云,张军,刘安东
    2023,39(6):585-590,598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.011
    摘要:
    为了突破传统PID控制器在有机固废裂解系统中无法有效处理非线性系统、缺乏全局优化等局限性,提出了基于改进鱼鹰优化算法(OOA)的PID控制器。首先,对裂解釜温度系统传递函数模型的参数进行辨识;然后,运用改进OOA算法优化PID控制器参数;最后,通过MATLAB/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,改进后OOA-PID控制器相较传统的OOA-PID控制器控制效果提升显著,超调量减小了2.6%,系统动态响应时间缩短了约42%。
  • 智能设备
  • 李雪寒,刘沁怡,杨晓彤,胡海敏,王哲铭,周文强,卢武
    2023,39(6):591-598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.012
    摘要:
    为解决传统图像类算法在变压器套管状态诊断时存在的效率低、准确度不高以及复杂背景下变电设备目标识别困难等问题,提出了将Mask R-CNN与改进BP神经网络相结合的套管红外图像状态诊断方法。首先,利用Mask R-CNN解决套管红外图像背景复杂时分割困难的问题;其次,基于灰度特征的特征量提取方案,实现对红外伪彩图特征量的提取;最后,引入粒子群优化BP神经网络(PSO-BP)算法对变压器套管特征进行分类识别。实验结果表明,该方法对红外图像中套管的运行状态具有较好的检测效果,对套管中介质损耗故障、接头故障和漏油故障的故障诊断准确率分别可达100.0%、88.9%和96.3%,平均准确率达到93.518%,优于传统BP算法和支撑向量机(SVM)算法。
  • 熊晋树,张成,李轶,王旻洁,尹子宇
    2023,39(6):599-602,609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.013
    摘要:
    为了解决目前农村电网和郊区电网广泛使用的高压柱上开关产品存在的问题,如容易受恶劣环境影响、SF6气体排放等,设计了一种新型三相联动双断口户外高压隔离负荷开关。采用环氧树脂固体绝缘和硅橡胶外包绝缘技术,具有耐高低温、耐紫外线和耐老化等优势。同时,采用小型化弹簧操作机构和挂簧传输方式以提高设备可靠性。此外,该开关内嵌真空灭弧装置,无需使用SF6气体绝缘,对环境更为友好。与传统设备相比,所设计的隔离负荷开关采用双真空开关和三相柱式倒装结构,具备无污染、安全可靠、长寿命和低成本等优点,为实现高压线路的有效管理和维护提供了一种新的解决方案。
  • 其他研究
  • 鲍克勤,汤豪,王国平
    2023,39(6):603-609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.014
    摘要:
    针对核电厂一回路冷却剂硼酸浓度存在大惯性、大时滞的问题,提出了基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制器。首先,对自抗扰控制公式进行推导,得出自抗扰控制器中关键参数对于目标函数的影响;其次,针对自抗扰控制器存在调节参数过多、工程整定复杂的缺点,采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行自适应整定;然后,改进鲸鱼优化算法中的收敛因子,对控制器关键参数寻优,得到目标函数最优值;最后,利用Simulink仿真平台,完成不同工况下的阶跃仿真实验。实验结果表明,该方法可以实现核电厂一回路在不同工况下冷却剂硼酸浓度稀释的快速稳定调节,较好完成核反应堆功率跟踪。
  • 袁三男,王鹏
    2023,39(6):610-613 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.015
    摘要:
    针对传统PIC系列芯片采用Microchip公司推出的PICKIT下载器对程序进行下载存在局限性的问题,在基于ICSP协议的基础上,采用STM32F407对PIC12F1572芯片进行程序下载。代码事先通过编译以HEX文件的形式经由STM32F407发送给PIC12F1572芯片,经校验无误后写入PIC芯片内。实验结果表明,该方法不仅能摆脱利用PICKIT下载程序所带来的局限性,而且能实现多路下载,大大提高了下载效率。
  • 2023,39(6):614-617 doi:
    摘要:
    封面和目录
  • 2023,39(6):0 doi:
    摘要:
  • 智能电网技术
  • 张万家,赵耀
    2023,39(6):515-522 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.001
    摘要:
    光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制(MPC)的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
  • 苏本庆,李宏仲
    2023,39(6):523-528,535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.002
    摘要:
    针对现有灵活性评估方法对配电网传输能力考虑不足的问题,提出了一种含高比例分布式电源的配电网灵活性评估方法。首先,分析了配电网灵活性需求与灵活性资源的运行特性,建立配电网灵活性供需模型,得到配电网灵活性供需匹配的4种情况。然后,基于灵活性供需分析提出了3类配电网灵活性评估指标,并构建了以运行成本最低为目标函数的优化调度模型。最后,通过对改进的IEEE33节点配电网进行仿真计算,验证了所提评估指标和评估方法的有效性和优越性。
  • 范国庆,李康辉,高捷,彭峰,王潇晨,唐亮,史洁
    2023,39(6):529-535 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.003
    摘要:
    针对传统单一模型难以有效分析历史数据的波动性规律,从而导致光伏功率预测精度不高的问题,提出了一种基于核密度估计和CatBoost算法的超短期光伏功率预测方法。首先,采集相关的辐射、温度和湿度等特征量,创建光伏功率概率分布统计模型;其次,基于功率分布特性和CatBoost算法构建光伏电站功率预测模型;最后,将所提出的模型应用到实际算例中验证其有效性。通过与常用的预测算法对比,所提模型的预测误差相较于传统模型SVR、DTR、KNN、LSTM、LightGBM分别下降了27.59%、8.69%、16.21%、23.33%和12.56%。
  • 袁涛,杜振东
    2023,39(6):536-542 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.004
    摘要:
    采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性,以支撑电网频率。VSG的动态响应特性与惯量和阻尼的设定密切相关。首先,建立VSG控制模型,分析惯量和阻尼对系统动态响应指标的影响,并给出了VSG参数的计算方法。其次,结合径向基神经网络提出了一种参数协同自适应VSG控制策略,自适应调节惯量和阻尼参数来应对系统功率变化、负荷扰动及频率偏移。最后,通过MATLAB/Simulink仿真,验证所提策略的有效性和优越性。
  • 李宗强,赵耀
    2023,39(6):543-548 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.005
    摘要:
    由于配电网缺少高效的面向分布式有功潮流最优化问题的集群划分方法,因此优化和改进了基于遗传算法的配电网集群划分策略。首先,考虑到配电网台区终端计算能力有限,以及各集群强度须达标的条件,定义集群划分的节点限制指标,使集群划分结果更加合理。然后,对遗传算法进行改进,提高了遗传算法在解决集群划分问题时的收敛速度,增强了全局寻优能力。最后,在MATLAB仿真平台上对IEEE-33节点系统进行实验,验证了所提出指标的合理性以及改进算法的有效性。
  • 李培春,孙威,袁昊,赵永光,邹彬
    2023,39(6):549-556 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.006
    摘要:
    提出了一种多社区分布式储能双层共享运行策略。首先,阐述了分布式储能的双层共享模式,包括上层用户侧储能共享和下层社区间储能共享。其次,基于广义纳什议价理论建立了多社区合作运行模型,并将该合作模型分解为合作联盟成本最小化与合作联盟收益分配。然后,利用改进交替方向乘子法求解合作联盟成本最小化问题,并基于广义纳什议价理论计算各参与者的贡献度,求解合作联盟的收益分配问题。最后,通过算例分析证明了所提出模型的有效性和实用性。
  • 综合能源
  • 孟军磊,林玉杰,孙德明,戚瑜敏,马昕霞,官贞珍,谢金龙
    2023,39(6):557-562 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.007
    摘要:
    在保障风光氢储综合供电系统可靠性的前提下,为最大限度地降低单位发电成本,提升系统整体的经济性,提出了一种引入自立策略的改进麻雀搜索算法(SSA),并根据该方法对风光氢储综合供电系统电源容量配置进行了优化。建立以最小化单位发电成本为目标函数的优化模型,采用改进SSA算法进行求解。研究结果显示:该算法具有较好的寻优能力,系统单位发电成本降低了23.3%。
  • 王方琪,李健强,宋祎波,汤波,魏强,尹子航
    2023,39(6):563-570 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.008
    摘要:
    针对含电制氢综合能源系统规划问题,为了充分考虑综合能源系统的低碳性,提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先,建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后,以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数,建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型,对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后,通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性,并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。
  • 卢文博,黄云峰,李峥,王欣
    2023,39(6):571-577 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.009
    摘要:
    提出了一种基于改进Informer的蒸汽管网流量预测模型Informer_BEST。该模型通过引入扩展的因果卷积、相对位置和季节特征编码以及梯度中心化技术等3种算法,对Informer模型进行了改进和优化。对5种预测模型进行实验,结果表明,所提出的Informer_BEST预测模型展现了令人满意的测试结果,预测曲线与实际数据的变化趋势相吻合,对供热调度决策具有良好的指导作用。
  • 控制与检测技术
  • 陈涛
    2023,39(6):578-584 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.010
    摘要:
    光伏阵列受部分遮阴影响,其功率-电压特性曲线呈多峰状,导致传统最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,因此提出了一种改进的非洲秃鹫优化算法(AVOA)运用于光伏的MPPT控制。首先,引入Tent混沌映射使种群位置更具多样性,避免过早收敛。然后,优化算法在探索和开发阶段的更新策略,减少计算力的浪费,提高寻优速率。最后,在MATLAB 2022b/Simulink环境下,应用所提算法对不同辐照情况的3组工况进行仿真。实验结果表明,在多峰MPPT控制中,该算法具有寻优效率高、收敛速度快等特点,能有效地提升复杂遮阴环境下光伏能源的利用率。
  • 姜云,张军,刘安东
    2023,39(6):585-590,598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.011
    摘要:
    为了突破传统PID控制器在有机固废裂解系统中无法有效处理非线性系统、缺乏全局优化等局限性,提出了基于改进鱼鹰优化算法(OOA)的PID控制器。首先,对裂解釜温度系统传递函数模型的参数进行辨识;然后,运用改进OOA算法优化PID控制器参数;最后,通过MATLAB/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,改进后OOA-PID控制器相较传统的OOA-PID控制器控制效果提升显著,超调量减小了2.6%,系统动态响应时间缩短了约42%。
  • 智能设备
  • 李雪寒,刘沁怡,杨晓彤,胡海敏,王哲铭,周文强,卢武
    2023,39(6):591-598 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.012
    摘要:
    为解决传统图像类算法在变压器套管状态诊断时存在的效率低、准确度不高以及复杂背景下变电设备目标识别困难等问题,提出了将Mask R-CNN与改进BP神经网络相结合的套管红外图像状态诊断方法。首先,利用Mask R-CNN解决套管红外图像背景复杂时分割困难的问题;其次,基于灰度特征的特征量提取方案,实现对红外伪彩图特征量的提取;最后,引入粒子群优化BP神经网络(PSO-BP)算法对变压器套管特征进行分类识别。实验结果表明,该方法对红外图像中套管的运行状态具有较好的检测效果,对套管中介质损耗故障、接头故障和漏油故障的故障诊断准确率分别可达100.0%、88.9%和96.3%,平均准确率达到93.518%,优于传统BP算法和支撑向量机(SVM)算法。
  • 熊晋树,张成,李轶,王旻洁,尹子宇
    2023,39(6):599-602,609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.013
    摘要:
    为了解决目前农村电网和郊区电网广泛使用的高压柱上开关产品存在的问题,如容易受恶劣环境影响、SF6气体排放等,设计了一种新型三相联动双断口户外高压隔离负荷开关。采用环氧树脂固体绝缘和硅橡胶外包绝缘技术,具有耐高低温、耐紫外线和耐老化等优势。同时,采用小型化弹簧操作机构和挂簧传输方式以提高设备可靠性。此外,该开关内嵌真空灭弧装置,无需使用SF6气体绝缘,对环境更为友好。与传统设备相比,所设计的隔离负荷开关采用双真空开关和三相柱式倒装结构,具备无污染、安全可靠、长寿命和低成本等优点,为实现高压线路的有效管理和维护提供了一种新的解决方案。
  • 其他研究
  • 鲍克勤,汤豪,王国平
    2023,39(6):603-609 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.014
    摘要:
    针对核电厂一回路冷却剂硼酸浓度存在大惯性、大时滞的问题,提出了基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制器。首先,对自抗扰控制公式进行推导,得出自抗扰控制器中关键参数对于目标函数的影响;其次,针对自抗扰控制器存在调节参数过多、工程整定复杂的缺点,采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行自适应整定;然后,改进鲸鱼优化算法中的收敛因子,对控制器关键参数寻优,得到目标函数最优值;最后,利用Simulink仿真平台,完成不同工况下的阶跃仿真实验。实验结果表明,该方法可以实现核电厂一回路在不同工况下冷却剂硼酸浓度稀释的快速稳定调节,较好完成核反应堆功率跟踪。
  • 袁三男,王鹏
    2023,39(6):610-613 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.06.015
    摘要:
    针对传统PIC系列芯片采用Microchip公司推出的PICKIT下载器对程序进行下载存在局限性的问题,在基于ICSP协议的基础上,采用STM32F407对PIC12F1572芯片进行程序下载。代码事先通过编译以HEX文件的形式经由STM32F407发送给PIC12F1572芯片,经校验无误后写入PIC芯片内。实验结果表明,该方法不仅能摆脱利用PICKIT下载程序所带来的局限性,而且能实现多路下载,大大提高了下载效率。
  • 2023,39(6):614-617 doi:
    摘要: