2018年, 第37卷, 第2期　刊出日期：2018-02-23

  

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论文报告
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  单相模块化多电平矩阵式变流器AC/AC同频变换桥臂能量控制方法研究

  雷鸣， 李耀华， 李子欣， 徐飞， 王平

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 1-8. https://doi.org/10.12067/ATEEE1702034

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  在电气化铁路牵引供电领域，单相AC/AC变换具有广泛的需求。模块化多电平变流器由于其模块化的结构、优良的输出电压波形、无需变压器等优点，在中高压大容量电能变换领域得到了广泛应用。采用AC/DC/AC变换方式的模块化多电平背靠背式变流器需要的功率模块数多、成本高；采用AC/AC变换方式的模块化多电平矩阵式变流器在输入输出电压同频时各桥臂能量容易发散，应用场合受限。本文针对单相模块化多电平矩阵式变流器，对其同频变换时的运行特性进行了理论分析。通过理论分析，得到了桥臂能量稳定条件，并进一步提出了一种桥臂能量均衡控制方法。通过MATLAB/Simulink的仿真实验，验证了桥臂能量稳定条件的正确性和所提出控制方法的有效性。
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  基于循环寻优的模块化多电平换流器模型预测控制

  张虹， 葛得初， 白洋

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 9-18. https://doi.org/10.12067/ATEEE1610016

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  模块化多电平换流器（MMC）是高压直流输电领域最具发展前景的拓扑结构之一。针对MMC经典控制理论过于依赖模型精度，控制器参数整定复杂，以及MMC传统模型预测控制（MPC）方法中计算量过大、控制精度不足等问题，本文提出一种循环寻优的模型预测控制算法，对多个控制目标逐级优化实现追踪交流电流、抑制相间环流、平衡子模块电容电压和优化开关频率，该算法在考虑提高运行效率的同时，还兼顾了良好的控制效果。在Matlab/Simulink环境下搭建了背靠背MMC-HVDC系统并进行仿真。结果表明，所提控制策略将计算量降低了99.97%，且提高了控制目标精度，特别是桥臂子模块数增多时效果更好，符合工程应用中电压等级高、输送容量大等特点，适用于MMC灵活可拓展特性。与传统MPC方法相比，该控制策略实用性更强。
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  基于多代理系统的智能配电网分散协调恢复策略

  杨丽君， 常雪婷， 曹玉洁， 安立明， 汪明

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 19-29. https://doi.org/10.12067/ATEEE1703079

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  针对智能配电网故障后自愈恢复需求，在智能配电网复杂的能量控制资源和技术手段基础上，本文给出了以电能交换器为核心组网设备的智能配电系统架构，并在此基础上提出了基于多代理系统（MAS）的智能配电网故障后的分散协调恢复策略。该MAS由设置在电能交换器处的代理和供电线路其他元件上的代理组成。当配电网发生小面积停电时，计及分布式电源（DG）功率输出的波动性，由各DG代理通过等可能路径组合确定初始孤岛划分方案，再由电能交换器代理协调冲突孤岛，保证快速恢复重要负荷供电；发生大面积停电时，在孤岛供电方案确定后，由电能交换器代理以网损最小为目标，利用改进蚁群算法寻优以进一步恢复失电负荷。同时，所设计的MAS可有效缓解信息逐级纵向传递和接收过程中容易造成的通信拥堵情况。算例结果验证了该策略的可行性和有效性。
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  求解电力系统多目标环境经济调度的帕累托最优MFO算法

  杨德友， 刘世宇

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 30-37. https://doi.org/10.12067/ATEEE1706064

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  本文提出了一种利用MFO算法解决电力系统环境经济调度的新方法，该算法利用飞蛾扑火原理对设定目标进行螺旋式搜索，并在目标位置进行重复检索。MFO算法对于大规模非线性规划问题具有较强的适应性和有效性。在求解环境经济调度问题中，结合实际发电系统运行过程中应满足的功率平衡约束和容量约束等，以总燃料成本和污染排放最低为目标建立多目标规划数学模型。运用帕累托最优前沿求取帕累托非劣性最优解，得到帕累托最优配置方案，在可行域中搜索出全局最优解。在MATLAB仿真平台对含40台发电机组系统进行仿真计算，结果表明本文提出算法在求解电力系统环境经济调度中具有较高的收敛性和较强的适应性。
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  主动管理模式下基于多场景分析的分布式电源规划

  徐雨田， 廖清芬， 刘涤尘， 田园园，陈懿

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 38-46. https://doi.org/10.12067/ATEEE1701066

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  在采取主动管理模式的情况下，将分布式电源出力具有显著的波动性纳入考虑，根据不同季节中不同天气下风电及光伏出力不同进行日场景削减，建立了主动管理模式下基于多场景分析的分布式电源双层规划模型。上层规划模型以分布式能源年寿命周期投资成本最小为目标，分布式能源有功出力切除量最小为下层模型的目标函数。通过布谷鸟搜索算法混合原对偶内点法对所提模型完成求解计算。IEEE 33 节点配网系统验证了所提模型的合理性和算法的有效性。
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  基于情景分析法风电场中储能系统经济调度

  厉伟， 颜宁， 张博， 马少华， 戈阳阳， 肖婉秋

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 47-52. https://doi.org/10.12067/ATEEE1708044

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  为保证电网安全、稳定、经济运行，储能系统在电力系统中得到了广泛应用，通过调控其功率及运行状态，可提高电网各个环节的灵活性，实现电网经济调度。本文首先综合考虑储能系统功率、容量、状态维持时间、爬坡速率等约束条件及风力发电机组出力、开停机时间等约束条件，建立储能系统的稳态模型与机组组合调度模型，并对风电出力进行预测，采用情景分析方法，以电力系统中总发电成本最小为优化目标，实现风电上网情况下含规模化储能系统电网经济有效运行。并通过实际算例分析储能系统对风电机组开停机、出力的影响及储能对接纳风电的作用，达到平衡风力发电机组承担负荷分布、降低发电成本的目标。
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  基于改进鸟群算法的微电网并网优化调度研究

  杨文荣， 马晓燕， 徐茂林， 边鑫磊

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 53-60. https://doi.org/10.12067/ATEEE1702016

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  以分析微电网并网优化调度中不同模型对优化的影响和解决传统智能算法在多目标函数寻优时易早熟收敛、陷入局部最优、收敛速度和精度差等问题为目的，采用二元对比定权法将以运行成本、环境污染处理费用为目标的多目标优化模型转化为单目标优化模型，并应用了一种新型生物启发式群智能算法——鸟群算法，该算法以鸟类觅食、警惕和飞行行为为依据，其性能优于粒子群和微分进化算法，因其认知和群体行为调节参数易使种群收敛精度和迭代次数偏大，通过线性微分递减策略改进惯性权重、线性调整认知系数和社会系数来改进鸟群算法，以此对不同模型进行优化。本文对不同目标函数的优化结果和两种算法的仿真结果做了对比，验证了多目标优化模型和改进算法的有效性。
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  交指状电极结构仿真分析及其电场分布拟合

  刘亚永， 李尧生， 徐鲁宁， 韩立

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 61-67. https://doi.org/10.12067/ATEEE1707048

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  电流变阻尼器由于采用平板式电极结构，在工作时负载的最高剪切速率较低，无法满足负载剪切速率较高的应用需求。现有研究结果表明，交指状电极结构改变了电场分布，提供了与剪切方向相平行的电场分量，有利于提高电流变阻尼器工作时的最高剪切速率，然而交指状电极结构的几何尺寸对其电场平行分量的影响规律尚不清晰，无法将交指状电极结构有效地应用于电流变阻尼器的设计。本文采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.2a仿真分析了交指状电极结构的空 间静电场分布，研究了其几何尺寸对电场平行分量的绝对平均值的影响规律。仿真结果表明，电极宽度越小、电极间隙越大，空间电场的平行分量越大。为了更好地将仿真结果应用于基于交指状电极结构的电流变阻尼器的设计，对交指状电极结构的静电场仿真数据进行电场分布拟合，分析了拟合结果的可靠性，得到交指状电极结构的几何尺寸对其电场平行分量影响规律的数学表达式。研究结果可用于交指状电极结构的电流变阻尼器设计。
综述与述评
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  能源互联网中的储能需求、储能的功能和作用方式

  朱永强， 郝嘉诚， 赵娜， 王欣

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 68-75. https://doi.org/10.12067/ATEEE1611055

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  第三次工业革命为能源互联网的发展提供了契机和客观条件。储能技术是能源互联网建设的关键技术之一，但是现有文献对储能作用的关注往往集中在削峰填谷、平抑功率波动及提高可再生能源发电的接入比例上，对能源互联网背景下储能的功能和作用方式还缺乏比较系统全面的阐述。本文对储能在能源互联网中所扮演的角色提出了一种新的且较为全面的认识，首先分析了能源互联网中的储能需求，包括能源互联网中需要储能参与实现的目标及其对储能系统的基本要求；然后系统地总结了储能技术在能源互联网中的多种功能，除了文献中广泛关注的削峰填谷、平抑功率波动等，还包括多能源系统之间的耦合与解耦、可再生能源的充分利用、新的能源管理与交易模式，等等；接着阐述了储能在能源互联网中的基本作用方式；最后说明了储能在能源互联网中的作用方式、功能与需求之间的对应关系。
新技术应用
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  电力系统接地网状态智能成像检测方法

  张来福， 杨虹， 刘国强， 李艳红

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 76-82. https://doi.org/10.12067/ATEEE1705091

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  本文针对电力系统接地网腐蚀、断裂等故障的定位和定量评估问题，提出一种接地网脉冲电磁逆散射成像新方法，利用接地网及周围土壤介质电参数的综合差异性，实现变电设备接地网电性参数幅值图像重建，通过电参数异常反映接地网电参数及结构特性。本文分析了基于散射原理的接地网智能成像检测基本理论，设计并研制了接地网状态智能检测系统，进行了数值实验和接地网样本的测试实验。本文方法是窄脉冲发射、电磁检测、多次覆盖观测技术的结合，适合接地网浅层探测，成像分辨率高，它为接地网提供了一种新的检测方法。
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  锂离子液流电池监控系统的初步研究与设计

  李爱晶， 陈永翀， 张晓虎， 刘丹丹， 谢晨

  电工电能新技术. 2018, 37(2): 83-88. https://doi.org/10.12067/ATEEE1610034

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  锂离子液流电池是一种新型储能电池，具有绿色环保、功率密度和能量密度高、输出功率和储能容量彼此独立等优点，在规模储能中具有应用潜力。本文分析了锂离子液流电池的系统结构及特点，对电池监控系统的硬件和软件进行了初步研究与设计，包括电池模块的检测和驱动系统的检测。同时，本文还对锂离子液流电池间歇式驱动模式进行了分析，发现通过合理设置驱动时间可以减小系统机械损耗，从而保证锂离子液流电池的高效稳定运行。
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  电工电能新技术. 2018, 37(2): 89-89.

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