电工电能新技术

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阚志忠, 潘毅, 牛栩卿, 张纯江

电工电能新技术. 2024, 43(4): 1-11. https://doi.org/10.12067/ATEEE2203005

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为适应电动车充电电压宽范围变化需求，本文针对传统充电桩前级整流器拓扑开展研究，提出一种新式单级三相AC/DC变换器。该变换器集成了三相桥式不控整流电路与Cuk模块，为降低输入侧电流谐波分量，选用双向开关管构建谐波电流回馈通路，整体构造成单级式拓扑结构。文章阐述了变换器的电路结构及工作模态，通过建立变换器的等效模型推导出电压增益。变换器通过简单的控制逻辑即可实现正弦输入电流并拥有高功率因数。最后通过搭建变换器数字控制实验平台验证了所提变换器的可行性。

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考虑多台异步电机的电力系统频率响应动态等效模型

唐震, 梅铭洋, 潘捷, 慕国行, 杨虹, 刘宇, 张智豪, 寇鹏

电工电能新技术. 2024, 43(4): 12-19. https://doi.org/10.12067/ATEEE2306015

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随着越来越多的可再生能源通过电力电子设备接入电网，电力系统的惯量不断下降，频率波动更加剧烈，同时，在负荷侧存在大量直接并网的异步电机可以提供频率支撑，改善频率响应动态。然而，准确建模如此规模的异步电机需要其详尽参数，并伴随着极高的计算代价。为此，本文提出了一种数据驱动的电力系统频率响应建模方法。该方法首先收集频率响应的历史数据，接下来，将等效惯量和等效阻尼的辨识问题描述为优化问题，优化目标为减少模型与历史数据之间的频率差异，并通过启发式算法高效求解。相较于异步电机的机理模型，所提出的动态等效模型具有不需要异步电机的详尽参数、计算负担小的优点。在修改的IEEE 9节点系统上的仿真验证了所提出方法的有效性，并表明：自身惯量为1.5 s，占负荷侧22%的异步电机负荷为系统提供了9%的等效惯量。

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考虑电动汽车优先级需求的两阶段优化调度策略

崔明勇, 吕静, 薛思嘉, 曹朋

电工电能新技术. 2024, 43(4): 20-28. https://doi.org/10.12067/ATEEE2211003

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随着光伏发电渗透率的升高，光伏出力的不确定性会影响电网的安全稳定运行。而利用电动汽车(EV)移动储能的特性可以实现EV和光伏的协同增效。本文基于EV能量调度的灵活性，构建了考虑用户充电需求的EV两阶段优化调度模型：在日前预调度阶段，建立光伏的就地消纳偏差最小、EV充电完成率最大、EV用户出行成本最小的多目标优化函数，并引入充放电系数对EV的充电行为进行优化；在实时调度阶段，负荷聚合商结合各时段EV的实际充电需求，根据调度优先级对优化后的充放电系数修正，保证EV充电的公平性，制定出最优的充放电策略。通过综合考虑EV用户对于充电完成度和充电成本的不同需求，对不同充电模式、不同权重系数进行分析，同时考虑了用户改变充电需求的情况，验证本文所提策略在降低光伏消纳偏差量、满足用户充电需求方面具有明显效果。

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孤立综合能源系统的净零碳日前优化调度方法

吴承骏, 任洲洋, 李辉, 姜云鹏, 王皓, 印月

电工电能新技术. 2024, 43(4): 29-42. https://doi.org/10.12067/ATEEE2210030

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在当前“碳达峰，碳中和”战略目标下，针对孤立能源系统的能源自给及低碳化需求，本文提出一种孤立综合能源系统的净零碳日前优化调度方法。该方法首先基于物质的量守恒和能量平衡原理，分析异质能量的转换和碳元素流转过程，并以氢能和碳为中心，提出面向孤立综合能源系统的净零碳运行机制；然后以孤立能源系统的日成本最优为目标，考虑净零碳运行机制、电力系统运行约束和天然气系统运行约束，建立了孤立综合能源系统的日前优化调度模型，并将该模型转化为混合整数线性规划问题；最后以IEEE 39-NGS20电-气互联系统作为测试系统进行仿真分析，仿真结果表明，本文所提方法可以实现综合能源系统的100%自给和净零碳运行，并明显提升孤立综合能源系统日前调度的经济性。

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高比例新能源电力系统可靠性高效评估和薄弱环节辨识方法

杨高峰, 胡文, 方钦, 汤林, 邵常政, 何豪杰

电工电能新技术. 2024, 43(4): 43-52. https://doi.org/10.12067/ATEEE2302007

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新能源渗透率的提高可能诱发供电中断的风险，使电力系统的运行可靠性降低，传统的中长期可靠性评估方法难以满足运行可靠性评估的时间需求。本文提出了一种电力系统运行可靠性高效评估算法，揭示了电力系统运行可靠性指标与风电出力不确定性因素的解析函数关系，避免不确定性因素变化时可靠性的重复计算。首先，基于隐马尔可夫模型对风电出力的分布特性进行建模；然后，通过状态枚举-混沌多项式展开方法建立可靠性指标与风电出力间的解析函数；最后，基于解析函数实现对实时风电出力下的新能源电力系统运行可靠性的高效评估及薄弱环节辨识。以修改的IEEE-RTS79系统为例进行分析计算，验证了所提方法的有效性。

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计及新能源备用的全场景可行随机机组组合模型

刘阳, 滕卫军, 李朝晖, 张子玉, 丁涛

电工电能新技术. 2024, 43(4): 53-62. https://doi.org/10.12067/ATEEE2211014

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新型电力系统正面临新的挑战，这是由于高比例新能源的引入，需要对系统进行更为精细的优化调度，并确保其安全稳定运行。为减轻电力系统因大规模风电并网引发的运行安全压力，提出一套适用于电力系统的备用模型，纳入风电资源的随机机组组合方案。首先，可采用无参统计方法，以获得风电功率预测误差的概率密度估计，随后基于最佳信赖水平来构建风电备用模型。其次，提出应运用基于可变不确定性集顶点场景的全场景可行随机优化技术，以有效应对风电资源的不确定性，并引入严格的非预期性约束条件，以满足电力系统的经济调度需求。这一方法有望降低风电并网对电力系统安全运行所带来的挑战。最后，在改进的IEEE-24节点系统中，采用某地的实际数据验证了所提出随机优化模型的有效性，并与基于场景的两阶段随机优化进行对比。实验结果证明，所提出模型具有良好的经济性能，并可以有效减少计算时间。同时，引入强非预期约束，保证了所提出模型可获得全场景可行的最优策略。

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考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

张彬桥, 段继儒, 李咸善, 李世春, 万刚

电工电能新技术. 2024, 43(4): 63-75. https://doi.org/10.12067/ATEEE2310042

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通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度，可有效促进海上风电消纳，助力电网调峰，但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究，解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此，本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法，通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制，保障抽蓄调节利益；考虑风电不确定性，计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大，建立风蓄联合运行多目标优化模型，实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量，通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集；通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案；采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权；通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。

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电动汽车多车位WPT下沉式磁屏蔽系统研究

张学毅, 任立权, 熊鑫博, 孔彭生, 李中启, 杨民生

电工电能新技术. 2024, 43(4): 76-85. https://doi.org/10.12067/ATEEE2210032

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在电动汽车无线电能传输系统中，实现高效传输的同时减少磁泄漏一直是一个技术挑战。针对这一问题，本文提出了一种应用于多无线电能传输系统的下沉式屏蔽线圈结构，该结构在减小目标面漏磁的同时不会影响系统的传输效率。首先，提出了一种基于矢量磁位的矩形线圈磁场计算方法，通过此方法对系统目标面漏磁进行分析，为后续的磁泄漏优化提供了理论依据；其次，介绍了一种漏磁优化的方法，运用该方法得到满足要求的各线圈参数，为实现高效的无线电能传输提供了关键支持；最后，根据得到的线圈参数，研制了一套带磁屏蔽结构的双车位电动汽车无线充电系统，通过仿真和实验，让提出的屏蔽结构和方法的有效性得到了充分证实。结果显示，当系统输出功率恒定在4 kW时，所提出的屏蔽结构不仅使目标区域最大泄漏磁场降低了25%，且传输效率高达95%。

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考虑功率变化的过负荷输电线路热稳安全裕度计算方法

张梁, 邱志勤, 于莉, 裴志康, 欧阳金鑫, 王文松, 潘海平, 宋涛

电工电能新技术. 2024, 43(4): 86-93. https://doi.org/10.12067/ATEEE2210005

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随着电网互联复杂程度的提高，热稳定性已成为限制电网输电能力的主要因素。特别是在输电线路过负荷情况下，现有方法忽略了线路功率变化引起的动态热特性，使得线路热稳安全裕度计算存在误差，可能导致保护过早动作而切除线路，甚至威胁整个电力系统的安全稳定运行。为此，本文分析了影响输电线路温升过程的因素，建立了机组运行方式、功率调节与过负荷线路功率之间的灵敏度模型，并结合线路动态热平衡方程，提出了一种考虑功率变化的过负荷线路热稳安全裕度计算方法。算例表明，该方法充分考虑了过负荷线路功率变化对热稳定性的影响，在确保输电线路安全运行的同时，能最大限度地延迟保护的动作，从而减小停电范围和连锁故障。

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基于多视投影的电力杆塔点云绝缘子串快速提取

杨东晨, 黄玉春, 欧阳凝晖

电工电能新技术. 2024, 43(4): 94-103. https://doi.org/10.12067/ATEEE2303061

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在无人机自动巡检中，需要根据电力走廊带点云中绝缘子串的位置进行航线规划。由于电力走廊带长度跨越较大，杆塔数量众多，人工进行绝缘子串位置标注的工作量巨大。同时点云数据散乱无序，在三维空间中直接定位绝缘子串耗时长。为此，本文提出多视二维投影，快速提取三维杆塔点云中的绝缘子串。该方法首先利用鲁棒主成分分析，在俯视图中分析杆塔顶端横担水平方向，统一杆塔点云的朝向。接着，在侧视图中通过霍夫直线检测，对电力线高度进行快速定位，并根据电力线与横担的空间关系，将相应的绝缘子串分为顶层悬挂、竖直绝缘子串与水平绝缘子串三类。最后，在多视投影中进行角点检测，对绝缘子串与电力线、杆塔的连接端点进行定位，实现快速的绝缘子串提取。本文提出的方法在50 km的电力走廊带中的97座不同类型杆塔的867个绝缘子串上进行了提取实验，证明了该方法能对不同类型绝缘子串进行快速提取。

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立式水轮发电机蒸发冷却转子振动特性研究

朱坤鹏, 李瑞玮, 杨张斌, 侯哲,

电工电能新技术. 2024, 43(4): 104-112. https://doi.org/10.12067/ATEEE2308018

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随着水轮发电机向大容量、高转速发展，对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术，但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与转子振动特性之间的关系，本文基于某水电站立式水轮发电电动机真机模型初步建立了管道内冷式转子蒸发冷却结构，研究了不同液位高度下蒸发冷却介质对转子固有频率的影响。结果表明，随着液位高度的增加，冷却介质对管道壁面的压力逐渐增大，对转子自身的固有频率无显著影响。本文所做工作对后续进行转子蒸发冷却结构优化设计以及进一步研究液态冷却介质与转子振动特性之间的耦合关系具有一定的指导意义。

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中英文目录（2024年第4期）

电工电能新技术. 2024, 43(4): 113-114.

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2024年, 第43卷, 第4期　刊出日期：2024-04-23

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