电器与能效管理技术

大规模风/光互补制储氢关键技术研究现状与趋势

邢小文, 牟树君, 范玉建, 孙逊, 周一鹏

2024(4): 1-12. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.001

摘要 ( 112 )

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发展大规模风/光互补制储氢系统,对推进我国能源战略转型、实现节能减排和新能源高质量发展具有重要和深远的意义。当前风/光制氢相关研究以制氢技术为主,尚缺乏从核心装备、运行控制到安全保护多方位多角度的系统性梳理。首先概述了大规模风/光互补制氢技术国内外的发展情况;其次从关键技术发展角度对风/光互补制储氢系统结构、关键设备、运行控制、保护方式及安全监控5个方面进行了分析归纳。最后,展望了大规模风/光互补制储氢关键技术未来发展趋势,总结了未来有待深入研究的技术方向。

基于多源热泵协同优化的区域综合能源系统经济调度

姜涛, 周慧娟, 张启蒙, 周炜然, 许真

2024(4): 13-21. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.002

摘要 ( 100 )

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为探究电、气热泵协同优化效果,提出多源热泵协同运行的区域综合能源系统(RIES)经济调度方法。首先,对电、气热泵技术特性进行对比阐述,并基于能量枢纽对电、气热泵多能互补运行工况下系统各类能量流进行分析;其次,根据电、气能源价格优势,在谷电时段利用电热泵进行电-冷能源耦合供能,在电价高峰时段通过气热泵进行气-冷替代供能,改善系统用电负荷峰谷特性与降低运行成本;最后,以系统成本最优建立电、气热泵协同优化调度模型,采用CPLEX软件进行求解。算例表明:电、气热泵协同运行能够充分发挥二者优势,降低系统运行成本的同时优化联络线交互功率波动,并且所提出的方法具有良好的环保效益。

一种Boost PFC电路改进VOT控制策略研究

关震, 林维明

2024(4): 22-29. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.003

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为了解决恒定导通时间(COT)控制策略下负向谐振电流和输入滤波电容引起功率因数(PF)和总谐波失真(THD)性能变差的问题,提出一种改进变导通时间(VOT)的控制策略。通过自适应增加导通时间以抵消负向谐振电流,减小相位差,使电感平均电流在工频周期内接近正弦波,并分析其工作原理与控制过程。结合主电路设计关键参数,研制1台额定功率320 W 的样机,进行COT控制策略和改进VOT控制策略的对比实验。计算机仿真和实验结果表明,改进VOT控制策略在265 V高电压输入20%负载工作时,PF值由0.726提升至0.801,THD由 27.92%降低至18.4%;在40%~100%负载时满足PF>0.9、THD<15%的要求,验证所提控制策略的有效性。

直流开断中触头边缘弧根停滞现象及影响因素研究

包玉良, 李静, 段薇, 彭世东, 刘树鑫

2024(4): 30-37. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.004

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弧根演化过程对直流空气断路器的开关效率有显著影响。基于空气电弧磁流体动力学(MHD)模型,对触头边缘弧根停滞的根本原因进行仿真分析,得出外磁场大小和开断速度对触头边缘弧根停滞的影响。结果表明,弧根从触头转移至跑弧道是通过击穿完成的,触头边缘弧根停滞是弧根转移前跑弧道未达到击穿条件导致的。触头边缘弧根停滞时间随磁感应强度的增大而减少,并减少速度变慢,最后趋于稳定;燃弧初期,一定范围内提高触头开断速度有利于减少弧根停滞时间,但受洛伦兹力和气流场的双重影响,过高的开断速度对减少电弧停滞时间的效果减弱。

I型三电平储能变流器设计

李进伟, 李堂, 毛行奎, 张哲

2024(4): 38-44. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.005

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随着新能源发电的快速发展,新能源发电输出功率的间歇性和不确定性问题日益突出,为增强电网对新能源的消纳能力,设计了1台I型三电平储能变流器。在深入分析其工作原理的基础上,构建了数学模型并给出了恒流充放电控制策略。针对三电平储能变流器中点电位不平衡的问题,提出了带可变分配因子的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法以实现对中点电位波动的快速响应。样机实验结果表明,在恒流充放电控制策略下,样机在并网工况下具有良好的稳态和暂态性能,所采用的带可变分配因子的SVPWM算法能快速抑制中点电位波动且抑制效果明显。

基于单磁环三绕组的磁调制电流传感器

郭镇镇, 陈威, 陈冲, 周安跃, 林振权

2024(4): 45-52. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.006

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现有高精度闭环磁调制式电流传感器多采用双磁环乃至三磁环结构,通常具有体积较大、调制解调电路复杂、磁环特性不一致等缺点。基于此,提出一种基于单磁环三绕组结构的闭环磁调制电流传感器。在励磁电流平均值法的基础上,进一步研究简化的解调电路;增加一个感应绕组以及相应的运算电路,消除变压器效应产生的信号噪声;利用遗传算法优化传感器部分参数的取值,提升传感器性能。所提出的设计结构简单、体积小、量程大、精度高,能够满足直流大电流的测量需求。

直流接触器触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响

蔡明, 马伟, 王建雄, 李超

2024(4): 53-56. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.007

摘要 ( 101 )

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密封直流接触器开断负载时,灭弧室内触头喷溅不可避免。通过分组试验的方法来验证触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响。结果表明,增大触头中心磁感应强度,总开断负载的次数会增加,喷溅也会增多,从而导致介质耐电压和绝缘电阻降低;增大触头倒角,喷溅会减少,介质耐电压和绝缘电阻会提高,但总开断负载的次数会减少。

基于VMD-FE-SSA-SVR模型的超短期风速预测

王胜研, 王娟娟

2024(4): 57-64. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.008

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为有效降低风速的非线性和无序性带来的风速预测难度,提高预测准确性,提出一种结合变分模态分解(VMD)、模糊熵(FE)、麻雀搜索算法(SSA)和支持向量回归(SVR)的组合预测模型来预测超短期风速。首先利用VMD技术将风速数据分解为若干模态分量,再通过FE方法对各分量进行筛选,将FE值相近的分量进行叠加,形成若干个新序列,然后采用经SSA优化过的SVR模型对新序列进行训练与预测,最后将各新序列的预测结果叠加,形成最终预测结果。通过不同模型验证对比,VMD-FE-SSA-SVR模型预测效果较好,表明所提模型显示出较好的预测精度与稳定性,可有效预测超短期风速。

基于SSA-GPR模型的风电机组运行状态监测

张杰, 任康, 马天, 王伟璐, 邢作霞, 韩广明

2024(4): 65-73. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.009

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为提高风电机组发电效率,增加经济收益,实现风电机组运行状态的在线监测,提出一种基于麻雀搜索算法优化高斯过程回归(SSA-GPR)模型的风电机组状态监测新方法。首先对数据采集与监视控制(SCADA)系统采集到的数据进行预处理分析,利用相关性分析完成模型的输入量选择;然后利用机组正常运行状态下的参数建立常态回归模型,实时计算重构误差,通过实时监测功率残差值是否超过动态故障阈值来判断机组状态。实例结果表明,所提方法的预测误差更小,并可以提前120 min实现机组异常运行状态预警。

V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

张颖, 伏睿, 唐林权, 荣高升, 申亚波

2024(4): 74-81. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.010

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双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

基于供电可靠性的10 kV配电网综合不停电作业技术探讨与实践

王庆泽, 艾茂民, 安军伟, 张硕, 王佳, 张家明

2024(4): 82-89. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.011

摘要 ( 89 )

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基于10 kV配电网不停电作业技术体系,阐述了绝缘杆、绝缘手套作业法等常规带电作业技术以及旁路作业法、“微网”发电作业法等综合不停电作业技术的应用原理及典型场景。针对长时间、大范围停电检修的难题,探讨了综合不停电作业方法的应用。最后,以更换环网柜和线路综合检修为例,制订停、带电一体化实施方案及作业流程,验证了综合不停电作业方法的可行性与有效性,进而为持续提高配网供电可靠性提供了有力支撑。

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