2025年, 第45卷, 第4期　刊出日期：2025-08-31

  

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  时变气动载荷作用下导线脱冰跳跃特性研究

  左林东, 李林, 姬昆鹏, 王小川

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 1-8. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-04-0001-08

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  在外力作用或环境温度变化的条件下，输电导线上的覆冰会发生脱落，引起导线大幅振动，进而引发线路结构破坏或闪络跳闸故障。前期研究重点关注覆冰脱落本身引起的导线振动特性，部分研究中考虑风载荷的作用时，通常假设整个脱冰过程中风载荷为恒定值，忽略了风载荷随时间变化的特性及其对导线脱冰响应的影响。文中采用ABAQUS的用户自定义单元描述时变风载荷，并基于有限元方法研究风载荷变化对导线脱冰跳跃运动特性的影响。以典型的新月形覆冰为研究对象，模拟了时变气动载荷作用下导线脱冰跳跃时的动态特性，重点探讨了不同风速、风载荷类型、脱冰率对导线跳跃高度、水平摆动距离及运动轨迹的影响。研究表明，脉动风相比平均风对导线脱冰跳跃位移轨迹具有显著影响。在相同脱冰率的情况下，脉动风会增加导线的跳跃高度及横摆范围。研究成果为准确获取脱冰过程中导线的运动特性和开展输电线路电气间隙设计提供了支撑。
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  基于网络能量的含跟网一构网型混合风机的电力系统次同步振荡特性解析研究

  刘铖, 周凌, 李文彪, 宋雨蔓

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 9-17. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-04-0009-09

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  近几年，随着“双碳”目标的提出和新型电力系统的建设，构网型控制受到广大学者的广泛关注。为研究构网型控制对新能源电力系统次同步振荡的影响，文中首先基于网络量测量，构建跟网型与构网型风机出口的模式能量函数。基于Prony-LM方法，对模式能量进行参数辨识，得到不同频段下的模式能量分量。根据模式能量的幅值，得出不同模式对系统振荡的参与程度的高低，发现能量幅值高的模式为系统的主导振荡模式，为系统次同步振荡的抑制提供了新的思路；然后研究构网型控制对混合电力系统次同步振荡的影响，发现构网型控制的接入会恶化系统的振荡，不利于系统的安全稳定性，也为后续的含跟网-构网型混合风机的电力系统次同步振荡协调控制奠定基础；最后，基于MATLAB/Simulink仿真软件验证文中所提方法的有效性。
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  基于IFAHP-CRITIC组合赋权法和改进TOPSIS的电价套餐评价体系

  肖白, 刘佳涛, 杨士伟

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 18-25. https://doi.org/10.19718/ j.issn.1005-2992.2025-04-0018-09

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  为了更合理地评价复杂多样的电价套餐，促进电价套餐适应我国电力市场的发展，在考虑电力市场多方需求的背景下，提出一种基于直觉模糊层次分析法（Intuitionistic Fuzzy Analytic Hierarchy Process, IFAHP）、指标相关法（Criteria Importance Though Intercrieria Correlation,CRITIC）和改进逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS）的电价套餐评价方法。首先，从市场角度确定套餐评价指标；然后，分别采用IFAHP赋权法和CRITIC客观赋权法给各项指标赋予主观权重和客观权重，并利用纳什均衡确定各项指标的综合权重；最后，基于灰色关联度分析（Grey Relational Analysis,GRA）改进TOPSIS，使用GRA-欧氏距离测度对套餐做出评价。算例结果表明，该方法能够准确、科学地完成电价套餐评价。
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  风电机组偏航控制策略优化研究

  张磊, 金莲花, 沈江, 曹善桥, 李军峰, 韩思宇, 冯正聪, 张立栋

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 26-32. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-04-0026-07

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  在应对全球气候变化和减少碳排放的背景下，风力发电作为清洁能源的重要组成部分，正受到越来越多的重视。伴随风电装机容量的快速增长，风电机组向大型化、高效化发展成为一种趋势。偏航控制策略在提升风电机组风能捕获效率、降低运行维护成本及延长机组寿命方面至关重要，是提高风电经济性和可持续性的重要手段。本文中系统综述当前风电机组偏航控制策略的研究现状与发展趋势，聚焦于偏航系统的结构设计和空气动力学特性，重点探讨不同控制策略对机组疲劳载荷、风能捕获效率及尾流效应的影响。最后，文中结合当前研究热点，提出优化偏航控制策略的方向与技术路径，为未来风电机组的高效偏航控制提供思路和参考。
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  基于鲸鱼优化算法和机器学习的垂荡水平管气液两相流含气率预测

  刘起超, 张世博, 周云龙, 张岗

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 33-41. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-04-0033-09

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  漂浮核动力平台在波浪作用下经常处于运动状态，内部气液两相流动特性受运动的影响发生变化。垂荡水平管气液两相流含气率的准确预测对漂浮核动力平台的安全稳定运行有重要意义。实验测量垂荡下的不同管径、振动频率和振幅下的水平管气液两相流含气率，采用BP神经网络（Back Propagation Neural Network,BP）对含气率进行预测，并采用基于混沌映射和自适应权重的鲸鱼优化算法（Chaotic Mapping and Adoptive Weight--Whale Optimization Algorithm-Back Propagation Neural Network,GAP-WOD-BP）对其进行优化。结果表明，BP神经网络对垂荡下水平管气液两相流含气率的预测效果较好，优化算法可以进一步提高其预测准确率和稳定性，精准度提高到91%。同时将预测结果与现有关联式对比，发现BP神经网络预测误差更小，对垂荡下预测的适用性更好，为该条件下含气率的预测提供有效方法。
  
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  构网型PEMFC应急发电单元建模与仿真分析

  谢佳兵, 倪德富

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 42-52. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-04-0042-11

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  针对PEMFC作为低碳应急发电单元的动态响应特征及构网能力分析缺乏问题，文中进行构网型质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）应急发电单元建模与仿真分析。建立带有热管理系统的PEMFC静态与动态响应模型，提出级联构网型变流器构网控制策略。基于MATLAB/SIMULINK搭建容量为150kW的构网型PEMFC发电单元仿真模型，通过孤岛模式、系统负荷变化场景，验证构网型PEMFC应急电源能为系统提供阻尼和惯性的特性，改善系统稳定性，具有能够适应各种复杂场景的需求的特点。
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  基于三道防线协调的交直流混联电网主动频率响应控制策略

  李梓锋, 褚洪川, 孙 乔, 李宏伟, 付绍文, 陈若尘, 赵博群, 李卫东

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 53-62. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0053-10

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  电力系统遭受功率扰动后,频率响应呈现明显的时空分布特征,不同地区的频率响应非同步现状,决定了互联电力系统的调频能力仍有提升空间。 由于电力系统多阶段协调运行方能实现最优,文中以安全经济协调为目标,基于面向电力系统频率稳定的三道防线,提出多阶段协调的主动频率响应控制策略。 在预防控制阶段,通过预购调频容量进行调节能力储备;在紧急控制阶段,通过前馈主动控制利用频率响应时空分布特性提升系统调频能力;在校正控制阶段,通过惩罚项设置避免影响系统安全、触发低频减载。 算例分析与仿真验证均表明,文中所提的基于三道防线协调的交直流混联电网主动频率响应控制策略,在安全性方面优于被动频率响应模式,在经济性方面优于单阶段运行控制,总体控制效果提升明显。 
  
  
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  计及供需关系的异构能流系统风险抵御与灵活协同

  潘 超, 许晏诚, 唐 华, 董 涛, 张 静

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 63-73. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0063-12

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  针对山东地区极端天气下的电-气-热异构能流系统运行特性,制定有效的风险协同抵御策略。利用能流耦合装置实现异构能流交互,挖掘可控工业负荷与移动式储能单元等灵活性资源;计及供需关系提出风险抵御策略,构建失衡程度评价指标并划分风险场景类型,制定风险抵御方案,并利用风险场景碳流刻画形成辅助决策体系;以经济运行成本、灵活调控能力、安全稳定性及风险碳排为综合效益搭建协同抵御运行模型。以山东省某区域系统为仿真对象,分析不同供需失衡程度系统协同抵御的综合效益,并通过碳流描述系统协同抵御的低碳效果。 结果表明,利用能流耦合装置和灵活性资源可有效提升系统抗风险干扰能力,通过风险抵御方案有利于改善系统供需失衡程度,验证基于风险抵御策略的协同抵御运行模型合理可行性。 
  
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  考虑绿证-碳交易交互与柔性电热负荷的源荷协同优化调度

  邢晓敏, 王祥宸, 李贻涛, 郑雪瑞

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 74-85. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0074-12

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   在“双碳”的目标背景下,为更高效地降低碳排放量,提高新能源消纳率,提出一种考虑阶梯型绿证-碳交易交互机制与柔性电热负荷的综合能源系统源荷协同日前优化调度策略。 首先,建立阶梯式绿证与阶梯式碳交易交互模型,通过绿证背后的碳减排量联动绿证交易与碳交易;然后在负荷侧加入柔性电热负荷,分别考虑可削减负荷和可转移负荷,同时利用热力系统的热惯性,考虑用户舒适度构建柔性热负荷模型;最后建立源荷协同调度模型,通过柔性负荷对负荷侧进行灵活调整,从而影响源侧的发电安排与绿证-碳交易机制的价值。 采用四种场景对其有效性进行验证,通过算例分析验证了采用柔性电热负荷能够降低源侧绿证与碳交易成本,这种源荷协同有效提高新能源消纳率,充分证明了该模型的有效性。 
  
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  计及源荷不确定性与设备变工况运行特性的区域综合能源系统优化运行

  严干贵, 王博研, 王明伟

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 86-96. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0086-11

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  构建区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)是应对高比例可再生能源联网的有效途径。 但 RIES 调度方案的有效性易受到源荷不确定性与不同能源转换设备的变工况特性的影响。 所以文中提出一种随机优化运行方法。 首先,创建动态能源集线器(Dynamic Energy Hub,DEH)模型,建立各设备模型及目标函数,提出考虑设备变工况特性的 RIES 优化调度方法;其次,通过 K-means 聚类的方法表征源荷不确定性,并获得典型系统运行场景;最后,结合 DEH 模型,确定最优调度方案及各能源转换设备的容量配置结果。 优化结果表明,所提方法可以对区域综合能源系统多类能源进行合理调度,提升系统运行经济性和可再生能源消纳能力,减少碳排放。 
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  高比例光伏接入场景下基于统计距离与动态无功储备的配电网稳定分区策略

  王 健, 孙玉峰, 王劼妍

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 97-107. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0097-11

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  随着光伏高比例接入配电网,光伏出力的随机性和波动性使得电网潮流复杂多变,光伏在恒功率因数控制下的有功出力随机变化也会导致无功出力随机变化,目前基于线路无功潮流的无功/ 电压分区结果会因为线路无功潮流频繁变化,导致分区结果不断变化,部分节点频繁切换隶属分区,引起鲁棒性问题。 文中提出一种基于概率统计距离构建新电气距离的稳定无功/ 电压分区方法。 首先,通过高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)刻画光伏有功出力的随机特征,根据功率因数得到光伏无功出力特征;接着利用蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation,MCS)进行概率潮流计算,得到配电网节点电压的随机分布;随后,根据得到的节点电压分布应用推土机距离(Earth Mover's Distance,EMD)定义节点间统计距离,再结合节点电压灵敏度,定义一种新的电气距离;最后,采用近邻传播(Affinity Propagation,AP)聚类算法和动态无功储备约束得到分区结果。 基于 IEEE 33 节点系统的仿真结果表明,文中提出的分区方法在光伏高比例接入场景下具有较好的稳定性,能有效应对潮流频繁变化带来的挑战。 
  
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  考虑电-热碳排放因子引导的社区综合能源系统经济低碳调度策略

  王义军, 刘子珩, 何雨哲, 张津铭

  东北电力大学学报. 2025, 45(4): 108-120. https://doi.org/10.19718 / j.issn.1005-2992.2025-04-0108-13

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  电碳排放因子虽然能够反映 24 小时各时段碳势的高低,激发柔性电负荷用能时段的转移,起到削峰填谷、消纳弃电的效果,但对电热可替代负荷双向转化的灵活性激发不足,基于此文中提出考虑电-热碳排放因子引导的社区综合能源系统经济低碳调度策略。 首先,进行社区综合能源系统经济调度,确定各时段供能设备的类型及出力,据此计算电、热碳排放因子日峰谷趋势;然后,根据各自碳排放因子趋势的高低进行同质负荷时序优化,根据电-热碳排放因子间的差异进行异质负荷用能类型优化;最后算例验证所提策略可进一步挖掘利用电热可替代负荷的灵活性,可提升经济效益,并在促进弃电消纳、减少碳排、缓解变压器重过载等方面具一定优势。