基于大数据技术的小水电机组负荷分配优化平台研究及应用

为提高水能利用率,解决小水电机组以最优效率为目标负荷分配问题,开发了一套基于大数据技术的小水电机组负荷优化分配平台。平台通过对基础数据和在线测量数据的分析,自动识别机组的状态条件、运行工况、稳定性能等情况。在此基础上,给出一种在线基于实时动态自校正的逐次迭代效率曲面拟合方法,解决大数据样本误差噪声引起的效率拟合误差以及机组的运行状态改变后效率变化引起的误差问题,实现了在线效率曲面的自动实时动态绘制。给出了基于机组综合稳定指标及临界振动区的小水电机组最优有功分配方法,解决了机组在最优有功分配负荷时机组的安全稳定运行问题,对多机组最优效率进行协调控制,最终实现小水电机组的节能增效。经工程实际应用,验证了技术的可行性。     

Ce–Ti catalysts modified with copper and vanadium to effectively remove slip NH3 and NOx from coal-fired plants

In this work, V/Ce–Ti catalysts were modified with different kinds of transition metals (Cu, Fe, Co, Mn) by sol–gel and impregnation methods. The NH₃ oxidation performance of them was tested to select the most active catalyst in NH₃-selective catalytic oxidation (NH₃–SCO). The effect of NO, SO₂ and H₂O was also investigated. The experimental results indicate that 1% Cu–V/Ce–Ti catalyst exhibits the most significant ability to remove slip ammonia discharged from coal-fired plants and its NH₃ conversion efficiency reaches 90% at 300 °C. In addition, 97% NO_x can be removed when NO is introduced in the gas. Cu–V/Ce–Ti catalyst also obtains good resistance to H₂O and SO₂. Based on the characterization experiment, the introduced Cu and V are highly dispersed on Ce–Ti catalyst and they can increase the redox properties and the number of acidic sites. Besides, the redox cycles among Cu, V and Ce species on Cu–V/Ce–Ti catalyst surface are conducive to generating more active oxygen and promoting the oxidation capacity of the catalyst.     

基于周期性最大功率点检测的风电机组功率备用控制方法

风电机组通常运行于最大功率输出模式,无法为受扰电网提供紧急功率支撑。稳态时预留部分出力可提高风电机组主动电网支撑能力,为此提出一种基于周期性最大功率点(MPP)检测的风电机组功率备用控制(PRC)方法。通过周期性执行最大功率点跟踪程序检测风电机组实时MPP,一旦检测到MPP即可确定PRC模式参考值并切换为直接功率控制。设置伪单调转速-机械功率曲线使风电机组稳定运行在超速功率备用点,并通过储能装置平抑MPP检测产生的峰值功率波动。仿真结果表明提出的控制方法在定风速和变风速情况下均可以准确控制检测风电机组MPP并实现PRC,并且使得风电机组一次调频效果优于传统PRC。     

基于小波变换的X射线焊缝图像缺陷识别方法研究

经过长时间的研究发现,在焊缝图像缺陷识别中,传统的方法具有正确识别率低的问题,为此提出了基于小波变换的图像缺陷识别方法。输入获取的X射线焊缝初始图像信息,从帧数叠加、数字形态学变换和图像增强三个方面对初始图像进行预处理,约束小波变换阈值降低图像噪声,最后通过边缘检测,提取焊缝图像当中的缺陷特征。在对比实验当中,设立两种传统识别方法作为实验的对照组,提出的X射线焊缝图像缺陷识别方法为实验组,同时对统一型号的焊接工件进行缺陷识别,实验发现提出的识别方法的正确识别率高达91.8%。     

含电动汽车充电站的多端直流微电网研究

为未来大规模能源互联网的形成以及多种新能源的接入提供技术支撑,设计直流微电网的拓扑结构,提出了一种四端口环网的直流电网拓扑结构,实现交流电网、储能单元、直流负荷、风力发电和光伏发电与直流电网的互联。首先研究了交流电网与直流电网的接口方式和相关技术参数,提出了光伏发电、风力发电和储能单元等接口的技术配置。其次,研究了整个直流微电网的启停时序,设计了直流电网的接线方式、电压等级和容量,最后基于MATLAB Simulink平台搭建了直流园区系统仿真模型,然后对典型工况进行了仿真分析：（1）储能单元由放电到能量为零;（2）储能单元由充电到能量充满;（3）VSC1变换器功率反转;（4）负荷跳变;（5）储能单元由放电到充电。这些工况基本包涵了直流微电网可能出现的运行状态,对直流微电网的运行管理有较高的参考价值。     

向无源端网络供电的多端MMC-HVDC控制策略研究

中压直流配电网具有良好的发展前景,本文以贵州电网柔性直流配电示范工程为对象,研究向无源网络供电的多端MMC-HVDC控制策略。首先分析了无源网络的供电特性以及MMC-HVDC向无源网络供电的可行性,研究了基于混合子模块的MMC数学模型,然后搭建了一个向无源网络供电的四端柔性直流输电系统仿真模型并为其设计了相应的双环控制策略。常规的无源端控制器采用定交流电压和频率控制,介绍了虚拟同步发电机的控制原理,结合项目需求,文中同时还设计了采用虚拟同步发电机控制的无源端控制器。最后,利用PSCAD对搭建的多端柔性直流输电系统模型及其无源端控制器的设计进行了仿真验证,仿真结果表明两种控制策略都能实现向无源网络的灵活供电,但基于虚拟同步发电机控制的无源端控制器能减少负荷波动时的频率波动。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

含多种控制策略的直流电网潮流统一表达与可行解求取

通常计算含电压源换流器(VSC)交直流混合系统的直流潮流时,需按照直流侧VSC的控制策略列写对应的潮流方程。但是,由于控制策略的不同潮流方程会有多种表达式;随着柔性电网的发展,直流系统将形成由多种单一策略构成的混合控制策略,其表达式结构和维度均不一致;在计算基于实际情况下控制策略需要切换的潮流时,出现控制策略的切换,这些都为潮流计算带来了极大的不便。本文在分析直流侧VSC不同控制策略的基础上,通过定义新的直流节点类型,推导出含多种控制策略的直流电网潮流统一表达模型。该模型可以表征直流系统多种控制模式,形成模型的统一表达,具有统一结构和固定维度。当直流电网控制方式变化时,仅需修改少量参数,即可求出其稳态潮流,编程简单,实现方便。以含5端6线的VSC直流电网为例,验证了所提算法的准确性。最后,将此算法用于求解7端VSC-MTDC直流网络控制策略切换时的潮流,验证了其灵活性。     

适合多元用户互动的信息—物理融合能源USB系统

能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息—物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息—物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。     

Dynamic characteristics and operation strategy of the discharge process in compressed air energy storage systems for applications in power systems

In the context of the rapid development of large-scale renewable energy, large-scale energy storage technology is widely considered as the most effective means of improving the quality and security of electricity. In the existing energy storage technology, advanced adiabatic compressed air energy storage (AA-CAES) technology has broad application prospects because of its advantages of low pollution, low investment, flexible site selection, and large capacity. However, the lack of an in-depth understanding of the dynamic characteristics of CAES systems has severely limited the development of system design and control strategy, resulting in a lack of commercial operation of large-scale CAES systems. This paper describes the design and implementation of a CAES plant and its controller for applications in the distribution network level. The dynamic mathematical models of AA-CAES were established and a feasible control strategy for the grid-connected process was developed to analyze the dynamic characteristics of the system in the discharge stage. The work done in this study provided a data reference for the deep understanding of the dynamic characteristics of AA-CAES, system design, and control strategy in the industry.