电器与能效管理技术

电解水制氢储能技术现状与展望

丛琳, 王楠, 李志远, 李娜, 周喜超

2021(7): 1-7. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.001

摘要 ( 562 )

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太阳能、风能等可再生能源的规模化开发利用推动全球范围内能源互联网的发展,储能是可再生能源高占比能源系统中的关键支撑技术之一。氢能具有能源储存时间跨度长、运输距离远、消纳利用渠道多等特点,以氢作为储能载体的电解水制氢技术可望促进大规模可再生能源的整合与消纳,是未来储能产业的重要发展方向。首先比较了包括氢储能在内的各种储能技术特点,其次重点阐述了各种电解水制氢技术的原理、特性与应用现状,概述了氢能储运与利用等产业链相关技术的发展现状。在此基础上,对电解水制氢、氢能储运及利用技术的发展趋势进行了展望。

新能源-电制氢容量双层规划

宋新甫, 荆世博, 张红, 袁铁江

2021(7): 8-13. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.002

摘要 ( 287 )

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以风电制氢为例,首先建立随机波动输入下,电制氢系统全寿命经济分析模型;基于此,提出3种风电-电制氢容量双层规划模型,分别以电制氢系统全寿命周期总成本、投资成本与内部收益率作为上层优化模型的目标函数,下层的优化目标为风电场的弃电率,以弃电率约束与制氢系统的运行为约束,并采用MATLAB遗传算法工具箱求解模型。最后,以甘肃某实际风电厂站为例,验证所提双层规划模型的有效性与风电制氢经济可行性。

基于主从博弈的电氢综合能源系统优化运行方法

万立新, 陆立民, 陆怀谷, 韩钰倩, 葛乐

2021(7): 14-22. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.003

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为使电氢综合能源系统(EHIES)整体经济效益最优和氢气最优分配,提出基于主从博弈的EHIES优化运行方法和策略求解算法。首先,设计EHIES基本架构,构建产销一体化结构;其次,基于主从博弈思想,将储能行为和售氢行为看作是电氢综合能源系统运营商的两个虚拟博弈者,并将运营商视作领导者,两虚拟博弈者视作跟随者,领导者根据跟随者需求决定氢价,跟随者根据领导者策略调整各时段购氢和售电功率、用氢负荷响应量,建立一主两从的主从博弈模型;再次,在遗传算法中引入信息熵计算初始种群和设计适应度函数,并求解模型。最后,算例结果表明,所提模型可有效提高系统整体经济效益,且改进的信息熵遗传算法具有较强的寻优能力、求解精度和稳定性。

基于时序生产模拟和弃风率约束的电解槽额定功率边界计算方法

谢永胜, 杨洋, 荆世博, 袁铁江, 薛静杰, 王正一

2021(7): 23-28. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.004

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针对电解槽额定功率的合理选择是风电制氢的关键问题,提出一种基于时序生产模拟考虑弃风率的电解槽额定功率边界计算方法。通过电解槽出力与额定功率的关系,利用时序生产模拟计算出弃风率,进而得出电解槽额定功率与弃风率的关系,用国家规定的弃风率边界计算出电解槽额定功率边界。为使选择的典型风电出力日可以代表该地区最恶劣情况,将不同天相同时段的风电波动量最大值和最小值分别作为典型风电出力日时段的风电出力的增加量和减少量。最后利用和田200 MW风电场风电出力数据进行验证,结果表明为风电场配备电解槽可以大幅降低弃风,随着弃风率增加,电解槽额定功率降低。

接入氢储能的低压直流系统及其商业模式构建

李学军, 张一瑾, 赵尔敏, 张文庆, 高飞, 袁铁江

2021(7): 29-33. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.005

摘要 ( 330 )

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为减少损耗,提高电网的经济性和供电效率,加强新能源的灵活高效开发利用,提高新能源消纳量。将氢储能技术接入低压直流系统中,以提高分布式发电的利用率,减少柴油发电机的使用以降低污染。基于非合作博弈理论,利用MATLAB中gamultiobj函数计算政府、发电侧、电网侧的三方收益,探讨政府补贴及投资分摊比对最小化绿色综合能源系统的商业模式影响。最后,仿真结果验证了分析方法以及基于非合作博弈的商业模式的有效性。

中压直流断路器电磁斥力脱扣机构优化设计与试验验证

孔凡良, 徐凯, 马子文

2021(7): 34-39. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.006

摘要 ( 390 )

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为了提高中压直流断路器限流水平,减少断路器的固有动作时间,设计了对故障短路电流反应快速的电磁斥力脱扣机构。运用电磁场分析软件Ansoft Maxwell对电磁斥力脱扣机构进行了动态特性仿真,通过改变斥力机构中斥力盘半径、厚度以及斥力盘与线圈之间的气隙等参数,得到各个结构参数对斥力机构性能的影响,从而为电磁斥力脱扣机构设计及优化提供基础。最后通过试验进行了测试,试验结果表明,电磁斥力脱扣机构的动态特性试验结果与仿真结果相吻合,性能指标能满足设计要求,为中压直流断路器电磁斥力脱扣机构的设计和优化提供了一条有效的途径。

基于TRIZ理论的低压塑壳断路器操作机构优化

张海根, 程少勇, 付志超

2021(7): 40-44. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.007

摘要 ( 408 )

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利用TRIZ理论对塑壳断路器的操作机构进行优化。对某400 A规格塑壳断路器升容改进过程中出现的短路分断问题进行分析,基于对下连杆的结构、尺寸和应力应变仿真分析的结果,得出技术矛盾的特征参数,根据矛盾矩阵求出发明原理、并得到改进的理论解。最后,从电器设计理论分析、结构强度仿真分析、短路分断验证试验几个方面对理论解进行论证,形成了最终的改进技术方案,解决了短路分断问题,提升了产品的分断能力。

提升直流塑壳断路器短路分断能力的设计研究

李学琳, 蒋顾平, 施晓蓉

2021(7): 45-50. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.008

摘要 ( 821 )

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直流塑料外壳式断路器(MCCB)是低压电器中的重要一员。针对直流MCCB灭弧系统,可以使用增加极数法和增加容量法来进行短路分断能力的提升。增加极数法通过串联更多的极数提高电弧电压;增加容量法通过增加单个灭弧室的灭弧能力来提高电弧电压。同时,电感也对短路分断起到非常重要的影响。

储能变流器谐波畸变率测试问题探讨

杨洋, 徐献清, 史贵风

2021(7): 51-55. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.009

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储能变流器的型式试验项目众多,相关标准对部分试验项目的方法及内容缺少必要的规定,导致项目实际测试时不同的机构、不同的检测人员可能带来较大的差异。针对大功率储能变流器在电压、电流总谐波畸变率测试过程中由于负载不同、测试仪表接线方式不同出现的一些异常情况来做一些探讨,旨在引起检测人员的注意,并为储能变流器产品改进及标准完善提供参考。

基于最后电流半波能量的断路器分断容量校核方法研究

张健, 甄超, 吕斌, 魏存金, 牛立群, 季坤

2021(7): 56-60. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.010

摘要 ( 254 )

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在大电网的电源汇集区域、核心环网、负荷中心的短路电流接近、甚至超出断路器的分断容量,且短路电流的直流时间常数超出断路器额定时间常数,导致高压交流断路器的实际短路开断能力低于额定短路开断能力。分析了现有的断路器分断容量校核方法,在研究国内外标准的基础上,提出了基于最后电流半波能量的分断容量校核方法。研究表明,最后电流半波能量等效原则比全电流等效原则更能表征电弧开断过程中的能量。最后,给出了基于最后电流半波能量等效原则的断路器分断容量评估策略,为断路器分断容量校核提供了一种新的解决方法。

带有多磁路电源供电的电波暗室设计与屏蔽效能仿真

宋子豪, 吴桂初, 章上聪, 陈冲

2021(7): 61-65. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.011

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为了研究低压电器在电波暗室中EMC测试而引入多磁路系统供电,对电波暗室屏蔽效能的影响,通过新建电波暗室的仿真模型计算屏蔽效能,然后通过试验验证模型准确性,再利用所建立的仿真模型计算引入多磁路系统后对电波暗室屏蔽效能的影响。最后提出了在暗室周围新建一个屏蔽室用于存放多磁路系统,并将多磁路系统的控制部分分离出屏蔽室的方法,从而实现了在暗室中引入多磁路系统,同时避免产生高频电磁噪声的目的。

用短路发电机进行变压器突发短路试验的实施要点及试验能力计算

向儒英, 段丽萍, 丁正平

2021(7): 66-70. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.012

摘要 ( 360 )

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变压器抗短路能力的验证十分重要,为此国家电网公司近年来采取了积极措施。用6 500 MVA和3 200 MVA二种短路发电机做试验电源,依据GB 1094.5—2016,以110 kV电力变压器为例,对突发短路试验进行实施要点的分析和试验能力的计算,包括中间试验变压器输出电压的选择,并对2种不同线路的配置做示例和分析比较,同样对这类低电压试验室的建设和改造也有指导意义。

电磁铁核心制造工艺参数对交流接触器性能影响的试验研究

贾世太, 米亮, 胡文晶

2021(7): 71-74. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.013

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研究“E”型含油直动式电磁铁核心制造工艺参数对交流接触器性能的影响,对于接触器专业生产厂家来说,显得尤为重要。电磁铁制造时,改变冲片喷油量、叠铆片数、磨削量3种工艺参数,对比验证工艺参数改变能反映交流接触器吸反力特性及性能的产品振动(噪声)、动作性能、线圈温升3种参数作统计研究,并以标准样机参数进行对比分析,发现较小的磨削量有助于提升产品性能。

低压电器工频耐压试验能力验证及影响因素分析

艾云, 张宇星

2021(7): 75-77. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.014

摘要 ( 336 )

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通过低压电器工频耐压试验能力验证项目的实施,由各参加实验室按照统一的标准方法对相同样品进行比对测试,按照预先制定的准则评价参加实验室的能力。通过能力验证可帮助实验室有效监控自身能力,比较实验室之间的差异,促进实验室在工频耐压试验方面检测结果的一致性。

基于MOA的低成本零相开路线路保护方案

梁小华, 杨欢红, 薛冰, 程祥群, 傅冬生, 孙彦

2021(7): 78-82. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.015

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由零相开路引发的三相四线制系统中性点位移,进而造成电力用户过电压损坏设备的问题,至今仍是供电部门的痛点。随着用户谐波型负荷的增多,中性线过流烧坏导致零相开路过电压的事故案例也日益增多,低压配网的中性线分支多,只有在终端用户安装过电压保护断路器才能解决这一问题,然而成本较高的过电压保护断路器广泛应用受到限制。针对单相用户,提出一种针对利用ZnO压敏电阻,结合既有剩余电流保护器的零相开路线路保护方案,能够在系统发生零相开路过电压时快速可靠动作,保护线路,并且成本较低,具备实用价值。

MQTT协议在智能电力网关中的实现

赵睿林

2021(7): 83-87. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.07.016

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智能电力网关主要用于对变电站、配电站内的信息进行实时采集、存储和分析处理。传统的智能电力网关并不支持物联网协议,接入云平台比较困难。通过研究MQTT协议的总体架构及通信流程,在智能电力网关中设计实现了一套MQTT协议算法,使其具备直接将数据接入云平台的能力。通过测试验证了协议实现的一致性和通用性。

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