2025年, 第45卷, 第5期　刊出日期：2025-10-31

  

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  基于多物理场耦合的输电线路覆冰相变预测模型研究

  王清彬, 王亮, 左帅, 车笛, 张慧, 荆澜涛

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 1-11. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0001-11

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  针对输电线路覆冰相变预测准确性受多种气象因素耦合作用的影响，而现有模型因忽略多物理场间的交互作用，导致预测精度不足等问题，构建一种基于多物理场耦合覆冰相变预测模型。首先，通过设置多物理场耦合边界条件，模拟多种气象条件，建立输电线路覆冰相变三维几何模型；然后选择不同核函数，对支持向量机预测算法可靠性进行验证；最终，利用多物理场耦合模型进行覆冰相变预测实验，并通过实测数据与支持向量机预测数据验证其有效性。实验结果表明，该模型的平均预测准确率达98.12%，平均精度为98.54%，相较于传统方法具有显著提升。该模型为输电线路覆冰灾害预警与防护提供高精度决策支持，具有重要的工程应用价值。
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  输电线路水田预制装配式混凝土基础上拔试验研究

  宋冬瑞, 刘洋, 张锦元, 贾松达, 刘月旺, 陈昭庆, 刘春城

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 12-19. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0012-08

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  为解决东北水田输电塔基础施工面临的夏天场地泥泞、施工组织困难和冬天低温养护困难等问题，设计一种预制装配式混凝土基础，通过现场试验测量了现浇基础和预制装配式基础在竖向和水平荷载联合作用下的上拔承载能力。研究表明为降低装配式基础造价，提高吊装安全性，需先设计现浇柔性基础，再将现浇柔性基础拆分成装配式基础。竖向和水平荷载作用下装配式基础的上拔承载能力为竖向181kN、水平向12.5kN和12.3kN，小于现浇式基础的竖向190kN、水平方向12.8kN和12.6kN，大于承载能力要求的竖向158.07kN、水平向10.57kN和8.78kN。相关研究成果可供预制装配式混凝土台阶基础设计施工参考，也可供数值模拟验证使用。
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  基于网侧变流器内外环非线性建模的直驱风场中频振荡分析

  陈继开, 史湘林, 刘延龙, 陈晓光, 初壮, 李浩茹

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 20-31. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0020-12

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  含静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）的直驱风场系统空载线缆投入可能出现中频振荡问题，严重时将威胁到风场运行稳定。为了从并网变流器非线性角度深入剖析此问题，首先，建立考虑风电机组网侧内外环控制、SVG内外环控制及空载线路阻抗的风场系统状态空间模型，根据状态空间矩阵特征根分布，确认风机、SVG和空载线路交互作用导致中频振荡：然后，利用参与因子法结合中频振荡模态，证明系统建模不可忽略SVG电流内环；筛选表征中频振荡的典型状态变量，绘制相空间轨迹确定影响系统中频振荡的关键因素，并分析风机出力、系统强度、SVG内外环控制参数变化对中频振荡的影响规律。研究表明，含SVG的风场在空载线路投入情况下，大风天及弱电网情况下易发生中频振荡，同时SVG内外环比例系数对中频振荡影响较大，并仿真验证了理论建模和分析的正确性。
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  “双碳”目标下吉林省能源系统韧性评价研究

  吴翔, 雷卓珺

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 32-37. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-06-0032-06

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  能源系统韧性是能源转型和实现“双碳”目标的重要保障。文中以2012一2023年为研究时段，采用熵权-TOPSIS方法，从能源供给、能源消费、能源技术和能源环境四个维度建立评价模型，对吉林省能源系统韧性进行综合评价。结果表明，能源系统整体韧性呈现“先降后升”的态势，并于2023年超越初期水平。具体而言，供给韧性受传统能源匮乏制约，尚未完全恢复；消费韧性经历了平稳、下降至回升的三阶段演变；技术韧性因新能源与智能电网技术规模化应用实现大幅度提升；环境韧性则表现为波动上升后趋于动态平衡。研究认为，吉林省能源系统韧性的改善主要受益于“陆上风光三峡”等重大工程带来的能源结构优化与技术突破。吉林省需持续推动能源清洁转型与技术创新，以巩固提升能源系统综合韧性水平。
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  新型电力系统下基于用户完全理性的电价套餐设计

  肖白, 杨宁, 张大驰, 姚狄, 辛昊阔, 黄丽婷, 魏正一

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 38-48. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0038-11

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  针对新型电力系统中发电出力波动性和负荷峰谷差率较大的问题，提出一种新型电力系统下基于用户完全理性的电价套餐设计方法，引导用户参与对系统负荷的削峰填谷。首先，提取电力用户用电负荷特征值，采用双阶段聚类方法生成典型用户曲线；其次，利用拉丁超立方采样技术生成春秋、夏、冬三个典型日下的新能源出力，结合负荷需求计算系统净负荷，运用模糊理论对三个典型日下的净负荷曲线进行峰、谷、平时段划分；然后，建立完全理性用户的需求响应模型并计算用户效用，在此基础上采用LOgit离散选择模型计算用户在完全理性情况下的电价套餐选择比例；最后，以实现售电公司和用户共赢为目标，建立新型电力系统背景下考虑电力用户趋于完全理性的电价套餐模型。算例结果表明文中所提出的电价套餐制定方法的有效性。
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  基于改进飞蛾扑火算法的配电网重构和无功双层优化

  王杰鑫, 边竞

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 49-57. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0049-09

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  在传统配电网的研究中，无功优化与网络重构问题通常被分开探讨，彼此之间缺乏优化技术的有效协同。基于这一现状，构建针对配电网无功补偿和网络重构的双层优化数学模型框架。上层重构模型的构建目标是实现配电网有功功率损耗、电压偏移程度的最小化，该模型同时计及新型电源接入和无功补偿装置之间的协调配合控制：下层优化模型的设立以网络损耗总量与电压偏移幅度最小化为核心目标，并进行无功优化随后引入了Circle混沌映射、动态非线性逃避策略和透镜反向学习策略，对飞蛾扑火优化算法进行改进，并用该改进算法对所提双层优化模型进行求解。以IEEE 33节点配电系统作为算例，结果表明，该双层优化模型能够优化配电网的电压分布状况，有效削减有功功率网络损耗，同时，经改进的算法在收敛速率和全局最优解搜索能力方面具有显著优势。
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  燃气-蒸气联合循环事故工况用自调节型钾充气热管研究

  王泽鸣, 张亚坤, 韩冶, 柴宝华, 杨斌, 王晨龙

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 58-64. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2025-05-0058-07

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  充气热管在具有高导热能力的同时，可以根据蒸发段温度通过调整有效工作长度实现可变导功能，近十年充气热管逐步应用于矿井、锅炉、航天热控等系统中，其中钾热管启动温度和许用温度完美契合燃气-蒸气联合循环机组的工作温度，可用于透平事故工况下游设备的热防护。可变导热管的研究起步较晚，制造工艺复杂，研究成果并不足以支撑建立起完善的理论，目前大多基于锋面模型进行简化，分析中长径比充气热管时会产生较大的误差。为修正完善充气热管理论模型，制作了500Pa和1250Pa（绝对压力）钾-氩充气热管样件，并另设置一支常规钾热管作为对照组，在大气环境中开展了稳态特性实验和启动实验。实验结果表明充气热管工作部分具有良好的均温性，不可凝气体存在于充气热管未端，有效工作长度随功率增加而减小，达到一定工作长度后，与功率相关性降低，基于实验数据建立了充气热管一维数学模型，得到工作区内钾蒸气平均含量计算方法。相比于常规钾热管，充气热管有更优秀的启动能力。
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  基于多测点协同与延迟时间估计的风电齿轮箱油温动态预警

  范宪国, 贾冰倩, 关林轩, 梁国义, 种晨, 徐武刚, 杨彦军

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 65-73. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0065-09

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  针对风电场监控与数据采集系统（Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA）存在数据采集参数多、耦合性强及响应时间延迟等问题，文中提出一种基于延迟时间估计的风电齿轮箱油温预警模型。该模型融合了自适应噪声的完全自适应噪声集合经验模态分解（Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, CEEMDAN）、贝叶斯优化算法（Bayesian Optimization Algorithm, BOA）以及长短时记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM），构建了多测点协同的风电齿轮箱温度预测与预警方法。首先基于最大互信息估计输入变量与输出之间的延迟时间，重构时序数据以提高预测精度；其次，利用改进的LSTM网络模型实现油温的在线预测，并将该预测模型扩展到风电齿轮箱内其它温度测点；最后，通过分析齿轮箱驱动端轴承温度、油液温度和非驱动端轴承温度的预测残差统计特性，构建多测点协同的动态阈值预警机制。实验结果表明，相较于传统预测模型，本方法能够更有效地实现齿轮箱运行状态的在线监测与早期预警，为风电机组齿轮箱的健康监测与安全运行提供有效支持。
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  提升新能源消纳的储能参与现货-调频市场出清策略

  高雪峰, 叶晨曦, 时雨, 许曙光, 姚忆雯, 王鼎衡, 王鑫红, 李军徽

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 74-83. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0074-10

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  国内电力市场正推进现货电能量市场和调频辅助服务市场的全面结算运行，为评估不同出清模式对于电力资源配置、新能源在市场中的消纳水平以及经济效益的影响，文中提出了包含储能的现货-调频市场顺次出清策略以及联合出清策略，通过算例仿真对上述方面进行分析。首先，构建含有多市场主体的现货调频市场交易系统，提出了市场交易的组织流程；其次，分别建立现货电能量市场出清模型和调频市场出清模型，在此基础上提出两种市场的联合出清模式，并给出结算价格形成机制；最后构建算例求解在两种出清模式下的电能量及调频容量中标结果、市场出清价格以及新能源的消纳情况。结果表明，相较于顺次出清，联合出清的统一优化模式能够更加合理地配置参与两类市场的发电资源，有效提高储能的利用率，保证新能源的高水平消纳。在经济性层面降低了系统的总购电成本，同时显著提高储能的经济效益。
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  构网型换流器低电压穿越的自适应虚拟阻抗控制策略

  孙银锋, 仝焱杰, 赵智

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 84-92. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0084-09

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  基于构网（Grid-Forming, GFM）控制的新能源换流器具备电压源特性以及电压频率支撑能力。在电网电压深度跌落时，换流器面临着过流的风险。目前利用虚拟阻抗来抑制过流的方案往往仅针对单一目标，且未考虑无功电流的国标要求；而对于固定虚拟阻抗值的设计通常缺少根据电压跌落深度的针对性设计，取值偏保守或乐观，导致限流效果欠佳。文中提出一种自适应调整虚拟阻抗的低电压穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT）策略，首先通过改变有功参考值在电网故障时避免功角失稳；然后，根据电压跌落深度和无功电流注入要求灵活调整虚拟阻抗值，使构网换流器在实现限流的同时为系统提供必要的无功支撑，在电网电压恢复后重置功率环控制指令；最后，通过算例仿真验证LVRT策略和设计的虚拟阻抗的合理性。
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  基于强化学习的双馈风机广域阻尼控制策略

  张国慨, 江丽卿, 张琳

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 93-100. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0093-08

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  为抑制含双馈风电机组的电力系统区域间低频振荡问题，提出一种基于强化学习的广域附加阻尼控制策略。通过构建包含双馈风机动态特性的多机系统模型，设计以区域间联络线功率为反馈信号的广域附加阻尼控制回路。通过强化学习中深度确定性策略梯度算法，对附加阻尼控制器构建参数离线训练机制，经训练的智能体可实现控制器参数动态整定，解决常规附加阻尼控制器参数固定化难题。仿真结果表明，相较于传统方法，在三相短路故障和同步机阶跃扰动两种场景下，该策略能够根据系统状态，在线实时更新参数，可较好地提升系统阻尼特性，有效抑制低频振荡。
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  考虑故障和出力不确定性的风电场短期检修计划

  李本新, 齐建冰

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 101-109. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0101-09

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  针对风电机组劣化状态差异和出力不确定性对风电场整体检修计划的影响，提出一种考虑故障和出力不确定性的风电场检修计划优化方法。首先，根据风速服从的Weibull分布采用蒙特卡洛抽样生成大量风电场景，并利用Kantorovich距离进行场景削减，得到刻画风电出力不确定性的典型出力场景集合；其次，计及检修策略对风电机组故障概率的影响，采用状态枚举法生成描述风电机组故障不确定性的风电场故障场景集合；最后，以风电场检修费用、故障维修费用和因检修、故障导致的风电机组停运损失费用之和最小为目标，建立了考虑故障和出力不确定性的风电场检修计划优化模型。算例分析表明，相比于单一考虑故障不确定性或出力不确定性的检修计划，所提的综合考虑故障和出力不确定性的检修计划可分别减少风电场运维费用1.6%和5.4%。
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  耦合系统参与月度集中市场交易经济性分析

  刘悦, 孟逸群, 卞国良

  东北电力大学学报. 2025, 45(5): 110-120. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2025-05-0110-11

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  随着我国新能源装机容量不断增长，电力系统始终面临新能源的消纳与协调问题。为进一步挖掘新能源与火电耦合集成的优势与潜力，提高新能源消纳水平，文中从月度市场角度出发，提出新能源与火电集成耦合为统一整体模式，参与月度市场集中竞价。基于新能源与火电独立参与市场交易的报价方法，建立耦合系统全生命周期单位发电成本模型。在此基础上，对比研究耦合系统与单一火电机组的成本构成，并分析碳市场下基准线变化对耦合系统发电成本以及市场交易出清顺序的影响。最后，考虑企业单位发电成本、用户逆需求特性对集中市场报价的影响，建立耦合系统月度集中竞价市场高低匹配出清模型，并模拟市场交易出清。结果表明，耦合系统与火电机组共同参与月度集中市场时，具有电量竞争优势，成交电量占市场份额最大，并且耦合系统参与市场交易的平均收益率满足发电企业利润能力要求。