2014年, 第33卷, 第8期　刊出日期：2014-08-12

  

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论文报告
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  多级回热式压缩空气储能系统效率评估方法

  刘斌，陈来军，梅生伟，王俊杰，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 1-6.

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  具有出力不确定性和反调峰特性的可再生能源大规模并网给电力系统调度运行带来了新的挑战。压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage, CAES)系统以其调节速率快、选址灵活、使用寿命长等特点为解决可再生能源利用率低这一难题提供了新的解决思路。特别地，回热式压缩空气储能(Regenerative CAES, RCAES) 系统因可以有效利用压缩过程释放的热量而备受关注。能量转换效率是RCAES系统的重要性能指标，但当前研究集中在系统热力学过程分析上，对其效率评估研究有限。本文从RCAES系统的电能-机械能-热能转换过程及基准参数出发，提出了一种RCAES系统效率评估方法。通过某典型RCAES系统设计方案，本文对所提方法进行了详细计算说明，验证了其合理性。
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  U型磁芯结构ICPT系统功率传输容量研究

  夏晨阳，贾娜，庄裕海

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 7-10.

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  感应耦合电能传输(ICPT)技术是近年来发展起来的一种新型电能传输模式。为了实现磁路耦合机构的最大能量传输，本文从磁路角度对常用的U型磁芯磁路机构的功率传输能力进行了分析，得出了系统传输功率能力与磁芯机构形状和大小、原边导轨位置、工作频率以及副边拾取线圈匝数等因素之间的关系，并给出了U型磁芯结构下的磁路耦合机构的优化设计。根据理论分析结果对ICPT系统磁路耦合机构进行实验研究，实验结果验证了理论分析的正确性。
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  一种动态调节电压暂降补偿深度的统一电能质量控制器

  王浩，刘进军，梅桂华

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 11-14.

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  传统模块化多电平变换器统一电能质量控制器(MMC-UPQC)的串联变压器采用固定变比结构，该结构导致UPQC装置电压暂降补偿深度最大值为固定值，在馈线负荷未达到额定容量时串联变换器不能输出额定容量来补偿电压暂降。为充分利用串联变换器的容量补偿电压暂降，提出了新结构的MMC-UPQC以提高电压暂降补偿深度。分析了传统及新结构MMC-UPQC的电压暂降补偿能力，并通过仿真研究验证了新结构MMC-UPQC的正确性。与传统MMC-UPQC相比，新结构MMC-UPQC在保持装置容量不变的前提下，可分段动态调节电压暂降补偿深度，增大各段馈线负荷容量范围下MMC-UPQC装置的电压暂降能力。
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  基于TCSC的混合串补抑制次同步振荡的研究

  陈甜妹，肖湘宁

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 15-20.

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  研究了一种基于可控串补（TCSC）的混合串补（HTCSC）抑制次同步振荡的新方法。与三相TCSC相比，该方法只在单相上接TCSC，减少了2/3的晶闸管数量,降低了成本及控制难度。采用同步电压反转（SVR）控制方法，并设计出主动阻尼控制器。时域仿真结果表明，采用基于SVR方法的主动阻尼控制器后，HTCSC能有效抑制由线路串补度不合理引起的次同步振荡问题，且短路故障后的电压不平衡度稳态值能满足国家标准的限值要求。
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  模型预测控制三相并网变换器的研究

  韩金刚，杨腾飞，史宇，汤天浩

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 21-27.

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  在新能源发电领域，三相电压源型并网变换器的应用越来越广泛。为了提高并网性能，国内外的学者们提出了各种新型的并网控制策略。模型预测控制策略利用系统的离散时间模型来预测所有可能的电压矢量下系统下一个采样时刻的输出值，通过评估函数选择出最优的电压矢量。以传统的三相电压源型变换器为控制对象，提出了一种基于模型预测控制的三相电压源型并网变换器的控制方法。采用DSP28335作为控制器，设计了三相电压源型并网变换器的实验平台，分析讨论了并网电流的稳态与动态性能以及进行无功功率补偿时并网电流的稳态性能。实验结果验证了模型预测控制在三相并网变换领域的优越性。
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  一种消除电压尖峰的改进型Pseudo-Boost变换器

  韩辉辉，许建平，陈章勇

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 28-31.

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  Pseudo-Boost变换器具有双极性增益，在正负电压输入时，均可得到正极性的输出电压，因此Pseudo-Boost变换器可以作为无桥PFC变换器。然而，在Pseudo-Boost变换器开关管关断时刻，Pseudo-Boost变换器的升压电感与谐振电感形成串联支路，引起电感电流跃变，导致严重的电压尖峰，限制了Pseudo-Boost变换器的实际应用。针对这一问题，本文提出了一种改进型Pseudo-Boost变换器，通过在谐振电感两端并联一个开关管，避免了Pseudo-Boost变换器工作过程中电感串联支路的出现，消除了电压尖峰。详细分析了工作于临界导电模式的改进型Pseudo-Boost变换器的工作模态及稳态特性。最后，通过实验验证了理论分析的正确性。此外，该方案同样适用于连续模式和断续模式。
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  锂电池化成双向AC/DC变换器研究

  张耀，陈息坤，杨胜

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 32-37.

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  传统的锂电池化成控制系统造成大量的能源浪费并对电网污染严重。针对此问题，提出了一种能量受控的双向AC/DC变换器，该变换器采用改进的电压型PWM整流器与半桥型双向DC/DC相结合的拓扑结构，以新一代飞思卡尔单片机MPC5604B为核心控制芯片，并运用电压电流双闭环的控制算法，实现能量的双向流动以及锂电池的恒压、恒流充放电功能。通过实验证明该变换器基本可以实现充电时网侧功率因数为1和放电时功率因数为-1。
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  直流陡脉冲复合电场对脏污变压器油介损的影响

  米彦，张晏源，周龙翔，姚陈果，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 38-42.

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  变压器油是油浸电力变压器内部重要的绝缘介质，其性能优劣对变压器的电气性能和运行寿命有直接影响。传统的物理化学方法对脏污变压器油的净化效果有限，且难以满足现场在线净化的需求。直流陡脉冲复合电场在线净化变压器油能够很好地解决上述净油方法的一些不足。本文以小龙坎变电站运行17年的110kV电力变压器油为研究对象，基于正交实验方案设计了直流陡脉冲复合电场的9组不同参数组合进行脏污变压器油的净化实验，分析得出了复合电场参数主次顺序以及一组最优参数组合。接着本文在上述得出的最优参数组合基础上分别采用单一变量法对脉宽因素和脉冲电压因素进行了研究，并对处理后的变压器油的工频介质损耗因数进行测定，得出以上因素对直流陡脉冲复合电场净化变压器油效果的影响。
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  双馈风力发电机组的两种低电压穿越方案对比分析

  欧阳惠，李培强，李欣然，朱琳，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 43-48.

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  随着风力发电量的急剧增加，新的电网运行准则对并网机组低电压穿越能力提出了更高要求。本文通过DFIG的数学模型，分析了Crowbar电阻的合理取值范围，提出了在故障切除前退出Crowbar电路的低电压控制策略。最后在Matlab/Simulink中建立并网仿真模型，通过仿真探讨了网侧变流器最大限值电流对低电压主要性能指标直流母线电压的影响，得出合理的限流值能改善系统自身LVRT能力的结论；在此基础上，对比转子侧Crowbar电路、Crowbar电路与直流侧卸荷电路相结合两种低电压实现方案，仿真结果表明后者通过提高Crowbar阻值能够吸收多余的能量，在抑制定转子侧的暂态浪涌电流和稳定直流母线电压方面较前者更有效。
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  中国广域范围内风能资源短时间尺度的时空互补特性调查研究

  刘怡，肖立业，王海风，戴少涛，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 49-54.

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  风能资源所具有的间歇性和波动性的特性致使风电输出功率具有很大程度的随机性和难以预测性。将这种大规模的波动电源接入电网会给电力系统安全稳定运行带来诸多不利影响。近些年来利用广域范围内风能资源时空互补特性平滑大规模风能输出功率波动已引起国内外学者的广泛关注。中国小时级别及以上时间尺度下的风能资源时空互补性已得到了初步的调查研究，但小时级别以下时间尺度下的时空互补性有待进一步研究。因此，基于中国气象局提供的气象风速数据，本文结合各种统计方法和指标调查研究了中国广域范围内风能资源短时间尺度（1min）的时空互补特性。
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  微电网经济低碳调度模型与方法初探

  毛晓明，刘文胜，陈深，吴杰康，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 55-61.

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  建立微电网经济低碳调度数学模型，综合考虑运行成本和碳排放量，采用理想点法处理多目标优化问题，利用搜索能力强、寻优速度快的粒子群算法对模型进行求解。以一个30节点的微电网系统为算例，给出日负荷曲线及风、光发电预测结果，比较采取单目标调度策略和经济低碳综合调度策略时微电网的运行特性。研究表明经济低碳调度在经济性和环保性两方面实现了平衡，综合运行效益较优。
综述与述评
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  风电场风速分布模型研究综述

  李慧，孙宏斌，张芳

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 62-66.

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  风速分布模型是用于风电场资源评估、风电场规划与建设以及发电系统可靠性评估等方面不可缺少的数学基础。本文主要综述了反映中长周期的风速分布特性的数学模型，如伽马分布、对数正态分布、瑞利分布、威布尔分布和Burr分布；并以威布尔分布为例，介绍了常用的各种参数估计方法。文中分析比较了各种方法的优缺点，并对今后风电场风速分布模型的研究进行了展望.
新技术应用
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  计及报装容量阶跃性的中压配电网接线模式研究

  徐晶，李娟，谢秦，刘洪，等

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 67-71.

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  将用户报装容量纳入接线模式研究过程，建立了供电能力“死区”模型。对用户报装容量概率分布条件下的线路期望负荷、期望接入用户数进行了分析，并以此为基础提出了计及“死区”影响的线路负载率、变电站出线间隔利用系数和用户平均占用出线间隔数等指标的计算方法。实际算例表明，该方法能够有效降低“死区”造成的不利影响，大幅度提升馈线实际接入能力和电网资源实际利用率，对提高配电网规划建设的经济性具有较强的指导意义。
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  两级式高功率因数LED照明驱动电源的研究

  武杰，王春芳，刘茂盛

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 72-76.

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  针对目前市场上LED照明驱动电源功率因数低、电流谐波大的问题，介绍了一种改进的两级式高功率因数LED照明驱动电源拓扑。该电源的前级采用Boost拓扑构成功率因数校正级，后级采用准谐振反激式拓扑构成DC/DC功率变换级，两级电路共用一个控制电路，简化了电路结构。分析了实现功率因数校正的控制原理，给出了主要的设计参数。制作一个额定功率为12W的实验样机，进行功率因数校正、恒流稳压输出等实验，实验结果证明了该设计方案及控制方法的可行性与有效性。
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  新型高压侧自供电电源设计与研究

  李衍川，江和

  电工电能新技术. 2014, 33(8): 77-80.

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  分析了高压电场能量收集的原理，建立静电场耦合分布电容模型，并通过实验证明了模型的参考价值。随后，分析使用整流桥电路进行能量管理时的最佳功率点，并从增大超级电容充电电流的角度，设计了一种新型的管理电路，即同步电荷提取电路，以获得最佳的能量存储能力。结果证明存在一个最佳占空比使得收集的能量最大化，从而缩短无线节点在线监测工作周期。