2023年, 第43卷, 第4期　刊出日期：2023-08-31

  

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理论与方法研究
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  计及数据降维和数据清洗的超短期风电功率预测

  刘洪波, 盖雪扬, 孙黎, 马成廉, 刘珅诚

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 1-10. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0001-09

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  现代通讯和测量技术飞速发展，“风电大数据”时代随之而来。在众多数据维度中提取有效的特征量能提高风电功率预测精度。Shap值可以解释特征变量对预测结果的影响程度，文中应用基于Shap的归因分析模型梳理出对风电功率影响较大的6维特征变量。将其与风电功率数据同时导入基于LOF-ARIMA的异常数据识别模型，从而对风电功率预测过程中所使用的历史数据加以清洗。最终根据VMD-PSO-BiLSTM分解模型完成风电功率超短期预测，实践表明可以显著提高风电功率预测精度。
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  一种基于虚拟惯量控制的非故障雷击多端柔直低频振荡平抑方法

  陈继开, 侯文宇, 李浩茹, 孙崇博

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 11-19. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0011-10

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  多端柔直（ Modular Multilevel Converter Multi-Terminal Direct Current ，MMC-MTDC）系统输电线路多采用架空线形式，当换流站直流输电线路遭遇非故障雷击时，短时间线路内换流站直流电压、电流会出现幅值逐步衰减的高频振荡，继而可能导致直流侧后续发生低频振荡。针对雷击导致的换流站直流侧低频振荡问题，文中首先以振荡最为严重的受端直流电压控制站为研究对象，分析直流侧低频振荡机理，提出一种直流附加阻尼控制器优化方法，通过在电压外环加入虚拟惯性环节，提高系统惯性并抑制直流线路中电流振荡。最后，基于RT-LAB5600实时在线仿真平台，搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型，验证了低频振荡理论分析的正确性，直流附加阻尼控制器的有效性。
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  大规模风电并网下抽水蓄能参与电网调频的模型预测控制策略

  罗远翔, 关明, 刘铖, 冯扬

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 20-29. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0020-10

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  变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题，根据抽水蓄能机组不同的运行工况，提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时，利用风机的减载备用改善抽蓄机组因水锤效应引起的调频效果不佳的问题；在电动运行时，利用抽蓄机组快速响应的特点，有效平抑风电功率波动，提高风电机组的风能利用率。该策略在考虑抽蓄机组和风电机组各自约束条件的前提下，通过求解滚动时域内最优控制问题，协调各机组之间的有功出力分配，提高电网的调频性能。最后在Matlab/Simulink仿真平台对所提策略进行仿真验证，结果表明该策略能够有效改善抽水蓄能机组平抑风电功率波动时的调频效果。
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  气液相变对高压纳秒脉冲作用下变压器油中流注放电的影响

  安军, 周永超, 周毅博, 赵聚乐

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 30-38. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0030-09

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  随着风电场并网容量的不断增长，作为主要无功来源的火电机组将被大量取代，电网无功电压问题日益凸显，风电场为电网提供无功辅助服务已经成为发展趋势。无功电压调差系数是风电场与火电机组响应电网无功电压变化的重要参数，对其合理整定对保证电网电压水平具有重要意义。文中在计及风电出力与负荷不确定性的基础上，建立了以改善电网电压水平为目标，考虑电网运行约束的电源无功电压调差系数整定模型，并采用鲸鱼群算法对模型进行求解。对基于IEEE-39节点系统构建的高风电渗透系统进行仿真，结果表明各电源采用整定后的无功电压调差系数，电网电压越限概率减小、电压波动水平降低。
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  双炉膛双切圆电站锅炉水冷壁防高温腐蚀数值模拟研究

  吕勇兴, 赵亚莹, 曹兰田, 孙文选

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 39-44. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0039-06

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  锅炉水冷壁高温腐蚀是影响大型火力发电机组安全、经济运行的主要因素之一。文中针对某国内1000MW双切圆锅炉试运行期间左右墙水冷壁发生高温腐蚀的现象，通过 Fluent数值模拟，分别研究了燃烧器高宽比和二次喷口摆动角度对水冷壁高温腐蚀的影响。模拟结果表明：锅炉在实际运行时应使用高宽比较小的燃烧器组合方式；二次风喷口在向上摆动15时燃烧区域贴壁面处CO浓度均小于3%，氧气含量充足，可以有效降低水冷壁高温腐蚀的风险。
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  计及中长期合同电量分解与风电报价的日前市场出清模型研究

  黄大为, 李赛龙, 孔令国

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 45-56. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0045-12

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  运用市场化机制保障并促进风电消纳，已成为中国电力市场建设的关键任务之一。针对当前中国电力市场中长期交易与日前现货交易衔接问题，以及风电参与市场交易机制不合理、不完善问题，设计了计及发电商中长期合同电量分解的日前市场出清模型。综合考虑风电的发电能力、日前预测功率和常规机组调节能力，建立风电商和常规机组中长期合同电量分解的日分时电力合同曲线，以确定各发电主体参与日前竞价的报价空间；在此基础上，通过引入能够反映风电预测误差和波动性对系统运行成本影响的协调因子，构建基于风电协调价格的日前市场二次出清模型。该模型有助于实现中长期交易与日前现货交易的有效衔接，发挥集中式现货市场机制的集中协调优势以促进风电消纳。通过算例分析，验证了所提日前市场出清模型的有效性。
工程应用研究
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  分布式电源接入中压配电网的运行方案研究

  李翠萍, 朱文超, 李军徽, 马冬梅, 阚中锋

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 57-64. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0057-08

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  分布式电源的接入对配电网的安全稳定运行造成了不可忽视的影响，需对此进行深入分析，选择合适的并网运行方案，从而实现配电网运行特性的改善。文中基于中压配电网辐射状结构，采用负荷恒功率模型，对分布式电源接入中压配电网造成的影响进行机理分析，推导出分布式电源并网后系统损耗及电压变化与分布式电源接入位置、接入容量、功率因数之间的关系，通过定量分析得到分布式电源最优配置计算公式。仿真验证表明，通过合理调节分布式电源的各种并网参数，可实现对配电网系统网损和节点电压的控制，从而得到分布式电源接入中压配电网的最优运行方案。
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  考虑风电不确定性的电网状态检修策略

  孙端航, 李本新

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 65-73. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0065-09

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  设备状态检修背景下，随着风电等高比例新能源并网发电，电网检修计划决策中输变电设备个体与电网运行整体间的矛盾和冲突越来越难以平衡，使电网检修计划决策面临严峻挑战。对此，文中提出考虑风电不确定性的电网状态检修策略。首先，基于设备状态监测信息和状态评价技术，建立设备故障率及其与检修策略间关系的数学表达；其次，依据风险理论给出电网故障风险和检修风险的数学模型，并基于次时间尺度的安全约束机组组合模型评估其中的电网运行损失；最后，提出以电网故障风险和检修风险之和最小为目标的考虑风电不确定性的电网状态检修模型，并采用修改的IEEE-30节点系统算例验证所提模型的有效性。
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  大规模风电经VSC-HVDC接入的电网频率控制策略

  王勤赫, 边竞, 齐文博, 赵天慧

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 74-81.

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  大规模风电经柔性直流输电（Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current, VSC-HVDC）并网替代了电网内大量的同步发电机，削弱了电网的调频能力。对此，文中提出了利用直流电容和风电机组功率备用提高电网频率响应能力的协同控制策略。通过系统频率响应模型分析电网频率响应特性与影响频率的关键因素；建立了直流电压与电网频率的关系式，控制直流电容吸收或释放能量实现VSC-HVDC惯量支撑：基于超速减载控制方案，将电网频率的偏差与微分引入风电机组的功率控制系统，实现风电机组综合频率控制。最后，在大规模风电经VSC-HVDC接入的电网中验证所控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略能够显著提升电网的惯量水平与一次调频响应能力。
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  考虑灾前预防和灾时响应状态下的弹性配电网提升策略研究

  黄四亮, 孟湛博, 邢晓敏, 姜林, 周茉

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 82-89. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0082-08

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  近年来极端自然灾害事件发生的频率逐渐增加，为提高灾害下配电网的抵御能力以及尽量减少灾害对电网造成的严重后果，学者们开始对弹性配电网进行研究。针对极端天气下配电网的不同状态变化过程，文中提出了一种考虑灾前预防和灾时响应两种状态下的配电网弹性提升策略。在灾前预防状态，以线路加固费用最小为目标函数，结合不同加固措施下的弹性效果进行讨论，确定在有限的加固费用下的最佳线路加固方案；在灾时响应恢复状态，采取含有分布式电源的网络重构恢复供电措施，以网络有功损耗和电压偏移为目标函数建立最优潮流模型，并采用二阶锥松弛技术和big-M法对约束条件进行优化，从而将混合整数非线性问题转化为二阶锥问题。最后以IEEE33节点测试系统为例，对比采取不同措施前后的弹性指标，验证了所提方法的有效性。
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  区域电-气综合能源系统故障恢复与维修协调优化策略

  张儒峰, 杨泽栋, 闫克非

  东北电力大学学报. 2023, 43(4): 90-100. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-04-0090-11

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  极端灾害事件的频发严重威胁区域电-气综合能源系统（Regional Integrated Electricity-Natural Gas System, RIENGS）的安全可靠运行，协调故障恢复与维修策略可有效提升系统的韧性。针对深度耦合的RIENGS，文中提出一种面向韧性提升的灾中-灾后两阶段故障恢复与维修调度的协调优化策略。首先，在灾中第一阶段，建立RIENGS故障快速恢复模型，考虑负荷优先级和系统拓扑重构策略，在应急恢复阶段实现重要负荷的快速恢复；然后，在灾后第二阶段，以系统总负荷损失成本最小和维修时间最少为目标函数，建立RIENGS网络重构和维修调度优化模型，并将模型转化为混合整数二阶锥规划（Mixed-integer Second-Order Cone Programming, MISOCP）问题；最后，通过13节点配电网和7节点配气网进行算例分析，验证了所提方法在减少RIENGS负荷损失方面的有效性。