面向电力传感器的环境能量收集技术发展趋势及面临的挑战

电力传感器作为能源互联网感知层的基本组成部分,其供电稳定性是广大从业者的关注重点。通过环境能量收集技术为传感器供电,可使传感器具有自供电特性以及长期免维护的优势,能量收集技术在电力传感领域的应用受到了越来越广泛关注。综述了环境能量收集技术在电力领域的应用现状以及温差、振动、风致振动等新型能量收集技术的特点。结合电力行业传感器应用需求,提出了环境能量收集技术在电力行业应用的发展趋势,总结为取能方式多样化、取能器件小型化和取能传感一体化等发展方向,并对应用发展面临的挑战进行了剖析,提出了取能技术应用面临的技术挑战、可靠性挑战和应用适配挑战。     

中国燃煤电厂超低排放和节能改造的实践与启示

与推行超低排放前的2013年相比,2019年中国火电装机容量、发电量分别增长36.7%和19.5%,但烟尘、SO₂、NO_x排放量却分别下降87.3%、88.6%、88.8%。同期,全国火力发电行业厂用电率维持在6.01%,供电煤耗从321 g/(kW·h)下降到306.4 g/(kW·h),相当于2019年减排CO₂约27015万t,是国内目前最大的15万t/年碳捕集工程的1 801倍。为总结中国燃煤电厂超低排放和节能改造取得的重大成就,指导其他行业的污染治理及碳达峰与碳中和目标的高效经济的实现,系统研究最严排放标准、企业需求、国家重视、技术创新、经济激励政策等对燃煤电厂超低排放和节能改造成功实践的重要作用。结果表明,燃煤电厂超低排放工程、碳捕集工程等烟气治理工程不仅投资高,而且运行费用可观。烟气治理工程的顶层设计与持续推进是关键,技术突破和规范应用是保障,环保电价与激励政策是重点。就超低排放而言,超低电价等经济激励政策不能因为超低排放全面完成而取消,而应进一步优化,激励超低排放工程的高效运行。其他工业行业在推行超低排放过程中,应借鉴电力行业的成功经验,制定可行技术路线、工程技术规范、运行管理技术规范等国家环保标准,同时出台相关的经济激励政策,以确保超低排放工程建设好、运行好,真正实现减排效果。节能改造工程完成后,其运行不仅具有一定的经济效益,而且减排CO₂的能力较大,在碳达峰与碳中和的约束条件下,燃煤电厂应优先实施节能改造工程。在碳捕集工程能耗、成本、风险不能大幅下降的前提下,碳捕集工程不宜盲目推广。     

基于恒流源向电感充放电的LVDT设计

针对目前工业测试场合中所用到线性可变差动变压器(LVDT)系统结构与电路组成较复杂,且线性度与灵敏度不高等因素;设计出了一款空心LVDT,用直流恒流源作为其激励信号,由ARM单片机控制开关桥向原线圈充放电,在稳定放电期间,利用单片机的控制逻辑去捕获两个副线圈上的脉冲高度差来进行位移量的测量;最终试验数据表明,该方法所设计的空心LVDT在满量程为3 mm时,相对百分比精度可达0.3%,灵敏度为0.284字/μm,且有较高的频率响应特性,能满足一般的工业自动控制与测量需求。     

新加坡电力市场授权合约分析及其启示

授权合约在新加坡国家电力市场发展的不同阶段起着抑制市场力、加强竞争、疏导成本的作用。其设计及应用背景与中国政府授权差价合约有许多相似之处。首先,介绍新加坡国家电力市场改革历程及运营机制,接着探讨授权合约的参数和机制设计,重点针对授权合约水平的确定方法、授权合约的分类和授权合约电量的分解方式进行介绍。然后,以算例介绍授权合约电量的确定思路并验证实施效果。最后,基于中国政府授权合约现状,提出近期中国政府授权合约设计的启示和思路。     

基于区块链的电力数据交易方案设计

电力数据交易是数据发挥价值的重要途径,当前数据交易存在中心化交易信任、交易规则不明确、交易监管难度大等问题。提出基于区块链的电力交易方案,首先论述电力数据特性,并分析电力数据交易面临的问题,阐述区块链对电力数据交易场景的适用性;然后,论述区块链技术基本特征和分类;再次,详细设计智能合约,确保电力数据交易安全自动执行,并结合共识机制、交易账户等因素,提出区块链电力数据交易方法,提出区块链电力数据交易基本框架,并分析关键支撑技术,保证电力数据交易安全顺利进行。     

计及风电高频保护的送端电网多直流协同频率控制

为解决中国能源与负荷逆向分布问题,大量高压直流输电工程正在建设或已经投运。针对送端电网中可能发生的直流闭锁导致的高频事件,计及风电机组的高频保护约束,研究了进行多回直流协同控制从而抑制电网频率偏移的方法,提出了以各健全直流总功率调制量最小为目标的多直流协同频率控制模型,通过一阶差分近似求解系统最大频率偏移相对于各受控直流功率的灵敏度,优化求解多直流协同频率控制策略。并进一步以某含高比例风电的送端电网为例,验证该方法在送端电网频率控制策略整定中的有效性。     

计及频率稳定的多直流异步外送电网切机容量优化

异步互联格局下,送端电网惯性大幅下降,因直流闭锁引发的高频问题较为严重,传统应对高频问题的稳控切机策略存在切机量不精确（过切或欠切）以及切机后系统转动惯量匮乏等风险。针对现有稳控切机方案的不适应性,提出一种计及系统频率稳定需求的多直流异步外送电网切机容量优化模型。模型中耦合大容量直流闭锁故障下各种频率指标约束、网络潮流约束、备用及切机量约束,考虑系统内各类型机组调节性能及位置的差异性,利用理想点法和优序图法得到各类型机组的切机惩罚因子,通过切机综合代价最小化目标确定大容量直流闭锁事故下送端电网的最优切机方案。以改进的IEEE RTS-79系统为例进行了算例分析,验证了所构建模型的有效性与频率适应性。     

基于灰色关联分析的电网安全事故关键致因分析

探讨和研究电网安全事故的影响因素及控制已成为预防电网安全事故发生的热点问题。为揭示电网安全事故发生的深层机理,基于事故致因理论,采用质性分析和灰色关联分析的方法,分析中国电网安全事故的关键致因。研究发现,电网安全事故的影响因素主要包括主体因素（认知因素、行为因素和身体因素）、过程因素（组织氛围因素和组织过程因素）、对象因素（设备可靠性低和设备管理松懈）及情境因素（作业环境因素和非作业环境因素）。灰色关联分析表明：电网安全事故的致因因素可以分为红色危险因素（r≥0.8）、橙色警备因素（0.7≤r＜0.8）和黄色警告因素（r＜0.7）,其中,组织氛围因素、认知因素和行为因素是电网安全事故的关键致因因素。在此基础上提出电网安全事故管理的政策建议,以期推动中国电网安全发展进程。     

直流闭锁故障下风电并网功率和直流输送功率的耦合关系分析

中国一次能源和负荷成逆向分布,新能源基地集群通过特高压直流群外送,新能源高占比电网中风电和直流耦合关系复杂。首先,建立电网分析模型,研究风电和直流在电网频率、电压方面的耦合关系。其次,根据最大频率偏差耐受能力,计算风电和直流在频率方面的耦合关系。再次,根据直流闭锁故障后风电暂态过电压总脱网量约束,推导风电并网点的暂态压升,计算暂态压升和脱网量的关系,得到直流和风电在暂态过电压方面的耦合关系。理论计算结果表明：风电和直流呈负相关性。根据2020年西北电网青豫直流和近区风电并网功率的仿真结果,验证了理论推导的正确性。     

P2X技术进展及其参与电力系统运行优化模拟研究

电转气（power to x,P2X）是电能向热、冷、气等能源形式转换的前沿技术理念。从P2X的基本概念出发,对P2X技术体系进行了综述,评价了各类主要技术的经济性与发展潜力,提出了电力系统视角下P2X的角色与价值。进而构建了考虑P2X灵活性负荷的电力系统运行模拟优化模型,并以华北地区远景目标年为场景,对电采暖、电制氢负荷优化运行进行了模拟研究,结果表明P2X负荷通过参与电力系统优化运行,对降低新能源弃能率具有重要作用。