考虑输入变量相关性的概率潮流计算方法

风电场的大规模接入使得电力系统在进行规划设计和方式安排时需要计及风电出力的不确定性,概率潮流计算方法是在计及不确定因素的条件下分析电力系统运行状态的重要工具。针对当前所使用的概率潮流计算方法的不足,提出一种可以处理多个输入随机变量相关性的基于拉丁超立方采样（Latin hypercube sampling,LHS）的Monte Carlo模拟概率潮流计算方法,该方法同时还具有精度高和速度快等优点,并且不受输入随机变量的概率分布类型的约束。在同时考虑风电和负荷不确定性的条件下,对IEEE14和IEEE118节点系统进行仿真计算,结果验证了所提出方法的有效性和准确性。     

考虑输入变量相关性的输电网区间潮流分析

在仿射算法的基础上,考虑电力系统中部分输入变量之间的相关性对区间潮流算法进行改进。构建以平行四边形模型为基础的区间相关性体系,建立考虑区间相关性的电力系统不确定潮流模型。考虑区间包络不够准确对区间潮流计算准确性的影响,提出一种基于凸多边形模型的区间潮流计算方法。利用仿射算法将传统的区间潮流迭代转化成一组非线性优化问题,通过凸多边形模型将区间变量之间的相关关系转换成一组新的约束条件,并利用优化算法对该非线性优化问题进行求解,得到一系列更窄的区间潮流解。2个输电网算例表明,所提方法不仅能够反映不同相关性水平对计算结果的影响,还能定量刻画区间包络准确程度对区间潮流的影响。     

旋风炉中炉温、氧量与氮氧化物 NO_x 生成量的关系

氮氧化物 NO_x 是一种毒性很大的气体,锅炉运行中几乎不可避免地要产生这种物质。据统计,自然界中的 NO_x约有6.5%为人类活动所产生,而其中的30%为电厂锅炉运行过程中所形成。旋风炉是一种液态排渣的高温燃烧设备,与一般固态排渣煤粉炉相比,运行中会产生更多的有毒排放物——NO_x。因此,在选用锅炉设备时,尽管旋风炉存在明显的优越性,但往     

基于变量选择的锅炉NO_x排放的最小二乘支持向量机建模

电站燃煤锅炉是大气NOx污染的主要来源之一,建立有效的NOx排放模型是锅炉优化降低NOx的基础。针对热工过程变量之间的强相关和耦合性,利用偏最小二乘方法(partial least squares,PLS)对多工况实炉热态测试数据进行重要变量(variable importance in projection,VIP)信息提取和变量选择(variable selection,VS),把最优的变量子集作为最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的输入,最终得到NOx排放的VS-LSSVM模型。最优的输入变量个数通过留一交叉验证法获取。并将该模型与其他建模方法进行对比,结果表明通过变量选择后建模可以降低模型的复杂度,提高模型的泛化能力。     

考虑输入变量随机性的换流变压器铁心模态频率计算及其方差分析

当结构的某一模态频率与其受迫力的频率相接近时,会引起结构的共振,因此需科学地计算结构的模态频率;文中以一换流变压器铁心为研究对象进行模态仿真,考虑铁心材料属性和边界条件这些输入变量的随机不确定性,经中心合成设计抽样法获得其输入变量的样本集,再通过响应曲面模型建立起各阶模态频率与各输入变量间的函数表达式,用该函数代替铁心模态频率仿真结果,通过蒙特卡罗模拟法获得各阶模态频率的统计参数,以及其概率灵敏度分析,并对该响应曲面模型函数进行方差分析。     

考虑燃烧室压力动态的燃气轮机调速系统建模

现有电力系统仿真计算的燃气轮机调速系统模型未考虑燃烧室空气压力的变化,一次调频仿真与实际相比,存在误差。分析了一次调频过程中燃气轮机的工作特性,发现燃气轮机为保持燃烧稳定,其旁路阀会实时调整燃烧室内空燃比,从而引起燃烧室压力动态变化。建立了一种能体现燃烧室压力动态变化对燃气轮机输出功率影响的燃气轮机调速系统新模型。提出了采用燃料喷嘴开度模拟燃烧室空气压力变化,体现出燃烧室保证最佳空燃比的动态过程。仿真结果与试验数据对比表明,考虑燃烧室压力动态的燃气轮机新模型能够真实地模拟燃气轮机实际的一次调频过程,有效降低模型不准确所引起的仿真计算误差。     

墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NO_x生成量影响的数值模拟

针对某电厂超临界660 MW机组墙式切圆燃煤锅炉,通过在空气分级燃烧技术上运用富氧燃烧的方法,对炉内温度场以及NO_x排放特性进行了数值模拟研究。结果表明:在25%、28%、30%富氧工况下,30%富氧工况表现出与电厂实际空气工况运行下良好的一致性,且炉膛火焰充满度更好,比采用空气分级燃烧稳定;再循环烟气中高摩尔分数的CO_2与煤焦反应加剧了还原性气氛,且煤粉气流在还原区停留时间的增大提高了NO_x污染物向N_2的转化,减少了NO_x生成量;墙式切圆燃烧煤粉锅炉采用分级富氧燃烧后炉膛出口NO_x生成量由原来的236 mg/m~3降低为125 mg/m~3,较空气分级燃烧降低了47.03%。     

考虑三维旋转和动态失速的风力机气动力建模

由于叶片流动分离和失速机理较为复杂,且缺乏深入理解,风力机非定常、非线性气动载荷难以准确预测。针对动态失速和三维旋转效应,基于Leishman-Beddoes模型和Bak模型,预测偏航条件下NREL Phase VI叶片的气动响应,并与实验值和二维数值模拟结果对比。考虑动态失速和三维旋转效应,有效提高叶片剖面升力的预测精度。但是,非线性段气动力的模型预测值与实验值偏差较大,表明三维旋转效应和动态失速耦合作用显著。从叶尖到叶根,局部入流迎角的平均值和幅值显著增加,气动力的非定常程度逐渐升高,因此耦合作用主要存在与叶根处。耦合作用改变了动态失速特性,使得30%剖面气动力迟滞环从二维的顺时针变为逆时针。二维和三维气动力的差别主要体现在下风侧,表明下风侧耦合作用大于上风侧。     

考虑换流器内部故障的LCC-HVDC动态平均化建模方法

随着多个高压直流输电工程陆续投入运行,中国输电网呈现交直流混联的特征,其稳态与暂态特性区别于传统的交流互联电网。常规高压直流线路采用晶闸管换流器作为交流系统与直流系统的接口,换流器内部发生故障往往给系统的运行带来安全风险。研究高压直流换流器内部故障对电网运行的影响,需要建立准确高效的直流换流器暂态模型。基于分立开关的直流换流器详细模型在仿真过程中需处理大量开关动作事件,计算效率无法满足大规模交直流混联电力系统在线分析的需求。提出一种考虑内部故障的高压直流输电系统动态平均化模型,能够准确模拟由于直流换流器内部故障引起的暂态响应,且具有较高的计算效率,并以CIGRE标准直流输电系统为例验证了所提出模型的准确性与高效性。     

计及输入变量相关性的半不变量法概率潮流计算

概率潮流(probabilistic load flow,PLF)计算是电力系统稳态运行分析的重要工具。传统半不变量法概率潮流(PLF based on cumulant method,PLF-CM)要求各输入变量相互独立,这使其不能直接应用于输入变量具有相关性的场合。针对这一情况,提出一种基于Cholesky分解的计及输入变量相关性的PLF-CM计算方法。同时,为解决一些输入变量的半不变量难以被常规数值方法求解的问题,提出基于蒙特卡罗抽样的方法,该方法利用输入变量的样本计算其半不变量。对改进的IEEE 14节点系统进行仿真计算,结果验证了所提方法的有效性、准确性和实用性。在此基础上利用所提方法分析了风速相关性对系统运行特性的影响。结果表明系统运行特性受风速相关性影响较大。     

考虑负荷时变性和动态补偿的电力系统负荷建模

负荷模型的准确性对电力系统稳定性分析和控制有重要影响。由于电力系统负荷的时变性,常规的负荷模型难以准确描述真实负荷的动态特性。基于成都某变电站故障录波仪的实测数据,采用时变自适应的负荷模型（TVA负荷模型）,对成都某大区负荷进行了建模。根据仿真结果,对TVA负荷模型结构做了改进,在模型结构中增加了动态补偿环节。根据实测的数据,改进的负荷模型仿真结果明显更接近于真实的负荷,验证了动态补偿环节的有效性。     

考虑热动态的综合能源系统碳排放流建模与分析

在电力系统低碳转型背景下,传统的源侧碳排放控制难以满足碳排放责任公平分摊需求,亟需对多能源网络进行碳排放流(即碳流)追踪,明确源网荷碳排放责任。基于此,提出了热网准动态碳流模型,并对综合能源系统碳流进行建模与分析。介绍了热网静态碳流的管道计算模型;从热损耗和热延时两方面对热网管道的动态特性进行描述;在此基础上,引入热网管道储能变量刻画2种情况下热动态特性对管道和节点碳流分布的影响;进一步地,提出了热电联产机组的碳势计算方法和储能设备各时刻平均碳势的计算方法,并总结了电、热网络碳流联合分析方法;通过算例分析了静态和准动态热网模型下综合能源系统的碳流分布结果,并考虑了负荷热惯性及机组碳势对碳流分布的影响。     

多变量时滞系统的解耦模糊内模控制

针对时滞多变量耦合系统,研究了带有多时滞的多变量稳定过程的解耦内模控制,根据开环系统的时滞给出了一种时滞系统多变量解耦方法,由于理想的多变量时滞系统内模控制器设计复杂,且根据内模控制理论设计的控制器一般是高阶的,因此采用模糊控制方法设计模糊内模控制器。其宗旨是首先根据过程对象的模型,设计多变量时滞解耦的预补偿器,对其进行对角优势化,利用补偿后的主对角元素作为内模控制的预估模型,设计了多通道模糊内模控制器。仿真结果表明,该方法具有很好的解耦能力,鲁棒性强;方法简单,易于实现。具有工程应用价值。     

考虑电力系统跳变特性的时滞稳定控制策略

电力系统运行状态及参数发生跳变时,系统可能由于仍采用跳变前的时滞控制策略而失稳。针对该问题,提出了基于离散Markov理论的时滞稳定控制策略。首先将基于自由权矩阵的牛顿-莱布尼兹公式与考虑Markov跳变的时滞系统模型引入至Lyapunov-Krasovskii泛函的微分方程中,构造考虑电力系统跳变特性的非线性最小化时滞控制器,在此基础上,利用Schur补对控制算法中的非线性项进行解耦,并将含有非线性项的矩阵不等式转化为标准线性矩阵不等式,从而避免因迭代产生的求解效率低等问题。IEEE 16机68节点系统的时域仿真结果验证了该控制器在电力系统发生跳变前后,均能有效阻尼区间振荡,并可保证跳变后的系统不受跳变前时滞控制策略的影响而失稳;与未考虑跳变的时滞控制方法相比,该方法具有更好的控制效果。     

加速功率型电力系统稳定器输入变量的获取

采用阻尼分析方法,在分析加速功率型电力系统稳定器(PSS)工作原理的基础上,阐述了PSS输入状态量的含义及其作用。分析了电网运行方式或电网结构变化对PSS工作特性的影响,提出了目前加速功率型PSS中不宜采用发电机组机端电压频率信号代替发电机组转速信号的观点。     

神经网络短期负荷预测的输入变量选择研究

短期负荷预测中输入变量的选择直接关系到神经网络的预测性能。本文将自相关函数的概念应用于神经网络短期负荷预测中的输入变量集选择,对输入变量集的选择提出了一种比较科学系统的方法。通过采用FFT来实现对自相关函数的快速计算,增加了该方法的可操作性,并通过具体的实例验证了该方法的有效性。     

神经网络短期负荷预测输入变量选择新方法

输入变量选择是神经网络建模前的一项重要工作,是否能够选择出一组最能反映期望输出变化原因的输入变量直接关系到神经网络预测的性能。文中将正交最小二乘(OLS)法应用于神经网络短期负荷预测的输入变量选择。以南京地区1998年、1999年夏季日最大负荷预测为例,对比了OLS法与相关系数法的输入变量选择结果。结果显示OLS法可以得到更小、更准确的输入变量集,神经网络的收敛速度更快,预测结果也更好,从而验证了该方法的有效性。     

考虑时滞的电力系统广域阻尼控制优化设计

广域阻尼控制器输入的广域信号在实际采集传输过程中存在不可忽略的时延,会恶化广域阻尼控制器的阻尼性能。针对广域信号存在时延的问题,提出一种考虑时滞的广域阻尼控制器优化设计方法。首先,建立开环电力系统的线性化模型,通过几何测量法选择广域阻尼控制器的安装地点以及反馈信号。然后,将模型进行降阶处理,基于降阶处理后的模型设计统一Smith预估器,从而消除时延对电力系统的影响。最后,采用粒子群算法对广域阻尼控制器进行优化设计,通过运行粒子群算法得到广域阻尼控制器参数。该方法不仅可以消除时滞的影响,还能利用粒子群算法的自动寻优功能保证广域阻尼控制器的鲁棒性,同时该算法采用个体局部信息和群体全局信息的协同搜索,具有搜索速度快的特点。以新英格兰10机39节点系统为测试系统进行仿真验证,结果表明,即使广域信号存在时滞的情况下,该控制器仍然能有效地提高电力系统区间低频振荡模式的阻尼,从而验证了该方法的有效性。     

考虑燃烧室压力动态的燃气轮机调速系统建模EI北大核心CSCD

现有电力系统仿真计算的燃气轮机调速系统模型未考虑燃烧室空气压力的变化,一次调频仿真与实际相比,存在误差。分析了一次调频过程中燃气轮机的工作特性,发现燃气轮机为保持燃烧稳定,其旁路阀会实时调整燃烧室内空燃比,从而引起燃烧室压力动态变化。建立了一种能体现燃烧室压力动态变化对燃气轮机输出功率影响的燃气轮机调速系统新模型。提出了采用燃料喷嘴开度模拟燃烧室空气压力变化,体现出燃烧室保证最佳空燃比的动态过程。仿真结果与试验数据对比表明,考虑燃烧室压力动态的燃气轮机新模型能够真实地模拟燃气轮机实际的一次调频过程,有效降低模型不准确所引起的仿真计算误差。     

输入受限时滞系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受限的不确定时滞系统，提出鲁棒模型预测控制方法。当预测状态在不变集之外时，采用双模控制结构，在固定的控制律上引入额外变量保证了输入可行性。为保证闭环系统稳定性，基于Lyapunov-Krasovskii函数构造了时滞系统特定的鲁棒不变椭圆集，并将椭圆集的设计转化为线性矩阵不等式的凸求解问题。该方法很多计算可以离线进行，从而减少了在线计算量。最后通过仿真验证了该方法的有效性。