2010年 第27卷 第4期
2010, 27(4): 1-6.
摘要:
建立了电力系统大规模超高压交直流系统最优潮流联立求解的数学模型, 将交流系统和直流系统统一在一个模型里求解, 避免了传统的交替计算或功率等价法的不确定性, 直接反映直流网络特征和交直流变量之间耦合关系, 寻求最优解;同时提出了基于现代内点理论的求解算法, 并对节点数118~7060等多个大规模测试或实际系统的仿真计算, 表明本算法具有计算时间短、收敛性好等特点, 是电力系统主要的网络分析和优化工具之一;亦可作为电力系统底层应用模块, 为其他高级应用软件提供数据支持。
建立了电力系统大规模超高压交直流系统最优潮流联立求解的数学模型, 将交流系统和直流系统统一在一个模型里求解, 避免了传统的交替计算或功率等价法的不确定性, 直接反映直流网络特征和交直流变量之间耦合关系, 寻求最优解;同时提出了基于现代内点理论的求解算法, 并对节点数118~7060等多个大规模测试或实际系统的仿真计算, 表明本算法具有计算时间短、收敛性好等特点, 是电力系统主要的网络分析和优化工具之一;亦可作为电力系统底层应用模块, 为其他高级应用软件提供数据支持。
2010, 27(4): 7-12.
摘要:
随着电网规模的扩大, 复杂电网分析可视化技术的需求也越发紧迫。本文以PowerBuilder和MapInfo平台为集成开发环境, 把复杂电网分析过程与基于地理信息的可视化技术相结合, 设计了电网分析模块的功能、系统架构和数据结构, 探讨了潮流计算分析可视化技术的关键技术和实现方法, 实现了电网故障对城市供电的影响分析, 动态直观地描绘了不同电网运行方式下的供电状态。以IEEE 14节点电网为例, 验证了潮流计算可视化分析模块的可行性和实用性。
随着电网规模的扩大, 复杂电网分析可视化技术的需求也越发紧迫。本文以PowerBuilder和MapInfo平台为集成开发环境, 把复杂电网分析过程与基于地理信息的可视化技术相结合, 设计了电网分析模块的功能、系统架构和数据结构, 探讨了潮流计算分析可视化技术的关键技术和实现方法, 实现了电网故障对城市供电的影响分析, 动态直观地描绘了不同电网运行方式下的供电状态。以IEEE 14节点电网为例, 验证了潮流计算可视化分析模块的可行性和实用性。
2010, 27(4): 13-16.
摘要:
城市年用电量由于受经济、社会、气候等多种因素影响, 具有一定的灰色特征。针对传统GM(1, 1)模型预测误差较大的缺点, 将直接灰色预测模型(DGM)引入到年用电量预测中, 从而避开了灰微分方程参数辨识时合理选取背景值的问题。以DGM的还原值与实际值的平均相对误差最小化为目标, 建立了相应的优化模型并设计了基于微分进化的求解算法。对5种不同增长规律的城市电网年用电量进行预测, 并与多种预测方法进行比较, 结果验证了所提方法的有效性。
城市年用电量由于受经济、社会、气候等多种因素影响, 具有一定的灰色特征。针对传统GM(1, 1)模型预测误差较大的缺点, 将直接灰色预测模型(DGM)引入到年用电量预测中, 从而避开了灰微分方程参数辨识时合理选取背景值的问题。以DGM的还原值与实际值的平均相对误差最小化为目标, 建立了相应的优化模型并设计了基于微分进化的求解算法。对5种不同增长规律的城市电网年用电量进行预测, 并与多种预测方法进行比较, 结果验证了所提方法的有效性。
2010, 27(4): 17-21.
摘要:
针对梯度粒子群优化算法(GPSO)收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点, 提出改进的GPSO算法并将其应用于无功优化。改进GPSO算法不仅结合动态惯性权值方法调整惯性权重, 有效地提高了算法的收敛速度, 而且采用负梯度方向变异和维变异方法共同作用, 更有效保证算法跳出局部最优, 提高了算法的收敛精度。以网损为最小, 对标准IEEE 30节点和IEEE 57节点系统进行仿真计算, 结果表明改进后的算法能够获得更好的全局最优解。
针对梯度粒子群优化算法(GPSO)收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点, 提出改进的GPSO算法并将其应用于无功优化。改进GPSO算法不仅结合动态惯性权值方法调整惯性权重, 有效地提高了算法的收敛速度, 而且采用负梯度方向变异和维变异方法共同作用, 更有效保证算法跳出局部最优, 提高了算法的收敛精度。以网损为最小, 对标准IEEE 30节点和IEEE 57节点系统进行仿真计算, 结果表明改进后的算法能够获得更好的全局最优解。
2010, 27(4): 30-34.
摘要:
分布式电源(DG)对配电网的影响与其接入的位置及容量密切相关, 为此对DG的选址定容问题进行研究。首先介绍不同类型DG在潮流计算中的模型, 详细分析电压稳定性指标, 然后提出基于电压稳定性指标的DG选址方法, 分析DG接入对配电网网络损耗和电压质量的影响, 提出以降低网络损耗和改善电压质量为目标的分布式选址定容目标函数, 并采用混合智能算法进行DG定容的优化计算。算例分析表明该方法在DG选址和定容问题中是有效的。
分布式电源(DG)对配电网的影响与其接入的位置及容量密切相关, 为此对DG的选址定容问题进行研究。首先介绍不同类型DG在潮流计算中的模型, 详细分析电压稳定性指标, 然后提出基于电压稳定性指标的DG选址方法, 分析DG接入对配电网网络损耗和电压质量的影响, 提出以降低网络损耗和改善电压质量为目标的分布式选址定容目标函数, 并采用混合智能算法进行DG定容的优化计算。算例分析表明该方法在DG选址和定容问题中是有效的。
2010, 27(4): 35-39.
摘要:
长距离大规模风电输送使电力系统面临若干挑战, 风电接入费用的分摊问题是影响风电发展的潜在障碍之一。以国际上风电接入费用分摊机制的基本情况为背景, 以解决我国风电接入费用分摊主体不明和补偿办法不合理为目的, 提出了我国风电接入费用分摊机制存在的主要问题, 总结出了各国风电接入费用主要在三类利益相关方之间分摊, 其差异体现在各自占比不同的基本原则。文中以甘肃酒泉千万千瓦级风电基地一期工程为例, 初步估算了长距离大规模风电输送的成本, 通过实例分析提出我国应该借鉴国际经验, 加快建立行之有效的风电接入费用分摊机制来支持风电的健康可持续发展。
长距离大规模风电输送使电力系统面临若干挑战, 风电接入费用的分摊问题是影响风电发展的潜在障碍之一。以国际上风电接入费用分摊机制的基本情况为背景, 以解决我国风电接入费用分摊主体不明和补偿办法不合理为目的, 提出了我国风电接入费用分摊机制存在的主要问题, 总结出了各国风电接入费用主要在三类利益相关方之间分摊, 其差异体现在各自占比不同的基本原则。文中以甘肃酒泉千万千瓦级风电基地一期工程为例, 初步估算了长距离大规模风电输送的成本, 通过实例分析提出我国应该借鉴国际经验, 加快建立行之有效的风电接入费用分摊机制来支持风电的健康可持续发展。
2010, 27(4): 40-43.
摘要:
为确保达坂城电网安全有效运行, 研究用3种无功补偿装置改善达坂城风电场暂态电压稳定性。在PSS/E环境下建立了达坂城风电场及周边电网详细模型, 分析了不同补偿装置在短路故障条件下, 保证暂态稳定的机理, 通过仿真验证了它们对暂态电压稳定性的作用。结果表明STATCOM能够更有效地帮助风电场在电网发生故障后恢复电压, 提高风电场的故障穿越能力, 确保风电机组连续运行及电网安全稳定。
为确保达坂城电网安全有效运行, 研究用3种无功补偿装置改善达坂城风电场暂态电压稳定性。在PSS/E环境下建立了达坂城风电场及周边电网详细模型, 分析了不同补偿装置在短路故障条件下, 保证暂态稳定的机理, 通过仿真验证了它们对暂态电压稳定性的作用。结果表明STATCOM能够更有效地帮助风电场在电网发生故障后恢复电压, 提高风电场的故障穿越能力, 确保风电机组连续运行及电网安全稳定。
2010, 27(4): 49-54.
摘要:
入库流量的准确预测是水电站发电的基础。针对大型水库入库流量的不确定性, 提出对水电站入库流量的随机模拟方法。将入库流量看成是一个随机过程, 采用逐步回归与自回归综合方法对入库流量时间序列趋势项、周期项、平稳项进行了分析, 并增加随机项来描述入库流量的随机变化。以广西某个水电站为实例进行了计算分析, 通过与历史真实数据进行对比, 验证得到采用逐步回归与自回归组合模型模拟随机入库流量序列具有较高的拟合度和可行性。
入库流量的准确预测是水电站发电的基础。针对大型水库入库流量的不确定性, 提出对水电站入库流量的随机模拟方法。将入库流量看成是一个随机过程, 采用逐步回归与自回归综合方法对入库流量时间序列趋势项、周期项、平稳项进行了分析, 并增加随机项来描述入库流量的随机变化。以广西某个水电站为实例进行了计算分析, 通过与历史真实数据进行对比, 验证得到采用逐步回归与自回归组合模型模拟随机入库流量序列具有较高的拟合度和可行性。
2010, 27(4): 55-61.
摘要:
以某600MW火电站湿法烟气脱硫系统混流式浆液循环泵为实例, 应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.2, 采用Euler多相流模型、扩展的标准kε湍流模型与SIMPLEC算法, 对脱硫浆液泵内的固液两相三维流场进行了数值模拟, 揭示了在不同固相颗粒直径以及固相体积浓度条件下脱硫泵内固液两相浓度分布、速度分布以及磨损特性规律, 以期为完善脱硫浆液泵理论和电厂脱硫浆液泵的实际改造与运行提供可行性参考意见。
以某600MW火电站湿法烟气脱硫系统混流式浆液循环泵为实例, 应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.2, 采用Euler多相流模型、扩展的标准kε湍流模型与SIMPLEC算法, 对脱硫浆液泵内的固液两相三维流场进行了数值模拟, 揭示了在不同固相颗粒直径以及固相体积浓度条件下脱硫泵内固液两相浓度分布、速度分布以及磨损特性规律, 以期为完善脱硫浆液泵理论和电厂脱硫浆液泵的实际改造与运行提供可行性参考意见。
2010, 27(4): 91-94.
摘要:
对电建企业的经营绩效进行科学评价具有重要意义。提出一种可用于电建企业效率评价的改进区间SE DEA模型。该模型能够克服传统DEA模型指标数值必需为确定值的不足, 可以根据不同决策者的满意度水平, 将所评价的问题转化为有不同侧重的SE DEA模型, 给出决策单元在不同情况下的效率取值区间, 并进行全排序。该模型同时具有区间数和SE DEA方法的优点, 拓展了经典DEA模型的适用范围, 为电建决策者和监管者实施弹性管理提供了一种全新的方法。
对电建企业的经营绩效进行科学评价具有重要意义。提出一种可用于电建企业效率评价的改进区间SE DEA模型。该模型能够克服传统DEA模型指标数值必需为确定值的不足, 可以根据不同决策者的满意度水平, 将所评价的问题转化为有不同侧重的SE DEA模型, 给出决策单元在不同情况下的效率取值区间, 并进行全排序。该模型同时具有区间数和SE DEA方法的优点, 拓展了经典DEA模型的适用范围, 为电建决策者和监管者实施弹性管理提供了一种全新的方法。
2010, 27(4): 22-25.
摘要:
以唐山某变电站STATCOM工程为背景, 研究负序补偿时STATCOM的经济补偿容量。首先介绍了STATCOM负序补偿原理, 提出了负序不完全补偿的思路, 然后考虑成本与容量的正比关系, 对负序不完全补偿的经济性进行定量分析, 得知成本与需要达到的不平衡度ε成线性关系, 即对于一个确定的系统补偿设备每增加一个单位成本的投入对不平衡度的改善效果相同, 补偿负序时不必考虑单位成本的效益问题。最后基于背景工程进行了PSCAD/EMTDC仿真, 结果表明本文提出的STATCOM安装容量确定方法合理有效。
以唐山某变电站STATCOM工程为背景, 研究负序补偿时STATCOM的经济补偿容量。首先介绍了STATCOM负序补偿原理, 提出了负序不完全补偿的思路, 然后考虑成本与容量的正比关系, 对负序不完全补偿的经济性进行定量分析, 得知成本与需要达到的不平衡度ε成线性关系, 即对于一个确定的系统补偿设备每增加一个单位成本的投入对不平衡度的改善效果相同, 补偿负序时不必考虑单位成本的效益问题。最后基于背景工程进行了PSCAD/EMTDC仿真, 结果表明本文提出的STATCOM安装容量确定方法合理有效。
2010, 27(4): 26-29.
摘要:
为了检测开关的开合过程, 在试验中分别采用阻性、感性和容性负载, 基于带宽为3Hz~7.54MHz的Rogowski线圈电流传感器, 测量开关开合操作时电弧电流信号。当开关处于打开状态时, 采用滞后电弧电流作为描述间隙处于电流过零时的情形;当开关处于闭合状态时, 采用预击穿电弧和蹦跳电弧作为表征连接表面状态的参数。试验结果显示电流传感器能够有效获得开关动作时的电弧电流, 并且具有良好的动态和静态特性, 应用于在线监测开关开合过程是可行的。
为了检测开关的开合过程, 在试验中分别采用阻性、感性和容性负载, 基于带宽为3Hz~7.54MHz的Rogowski线圈电流传感器, 测量开关开合操作时电弧电流信号。当开关处于打开状态时, 采用滞后电弧电流作为描述间隙处于电流过零时的情形;当开关处于闭合状态时, 采用预击穿电弧和蹦跳电弧作为表征连接表面状态的参数。试验结果显示电流传感器能够有效获得开关动作时的电弧电流, 并且具有良好的动态和静态特性, 应用于在线监测开关开合过程是可行的。
2010, 27(4): 44-48.
摘要:
合理确定电动汽车充电站的规模及位置, 建立了一种电动汽车充电站选址定容的最优费用模型。模型以居民负荷的分布情况模拟电动汽车的数量, 用层次分析法给出候选站址的权系数, 在候选站址与变电站的距离、电动汽车充电站的安装费用、电动汽车数量等条件的约束下, 目标函数还加入了充电站的运行费用、网损费用和充电站配电变压器的投资。模型中电动汽车充电电价采用实时电价。为验证模型的有效性, 采用粒子群算法对一假设算例进行优化求解, 结果表明该模型具有一定的可行性。
合理确定电动汽车充电站的规模及位置, 建立了一种电动汽车充电站选址定容的最优费用模型。模型以居民负荷的分布情况模拟电动汽车的数量, 用层次分析法给出候选站址的权系数, 在候选站址与变电站的距离、电动汽车充电站的安装费用、电动汽车数量等条件的约束下, 目标函数还加入了充电站的运行费用、网损费用和充电站配电变压器的投资。模型中电动汽车充电电价采用实时电价。为验证模型的有效性, 采用粒子群算法对一假设算例进行优化求解, 结果表明该模型具有一定的可行性。
2010, 27(4): 62-65.
摘要:
真空严密性试验是确定凝汽器真空是否泄漏的重要方法, 而漏空气是影响直接空冷机组真空的主要因素之一。从理论上分析了空冷凝汽器经历的传热和热力学过程, 建立了空冷凝汽器真空严密性的数学模型, 由此得到了进行严密性试验时背压随试验时间的变化关系, 为分析空冷机组真空严密性变化规律提供了依据。以200MW空冷机组数据为例进行了实例计算, 对比实际进行真空严密性试验测得的关系曲线, 两者基本相似。并由此引出对不同容量的直接空冷机组真空严密性试验标准的探讨, 指出不同机组应根据其真空容积和设计漏空气量制定合适的标准。
真空严密性试验是确定凝汽器真空是否泄漏的重要方法, 而漏空气是影响直接空冷机组真空的主要因素之一。从理论上分析了空冷凝汽器经历的传热和热力学过程, 建立了空冷凝汽器真空严密性的数学模型, 由此得到了进行严密性试验时背压随试验时间的变化关系, 为分析空冷机组真空严密性变化规律提供了依据。以200MW空冷机组数据为例进行了实例计算, 对比实际进行真空严密性试验测得的关系曲线, 两者基本相似。并由此引出对不同容量的直接空冷机组真空严密性试验标准的探讨, 指出不同机组应根据其真空容积和设计漏空气量制定合适的标准。
2010, 27(4): 66-68.
摘要:
离心泵入口密封环间隙变大导致的泄漏, 会使设备整体性能下降, 从而造成能耗增加, 需要进行检修。出于总体经济效益的考虑, 在状态监测的基础上, 提出了确定最佳检修时机的经济模型。首先分析了入口密封环泄漏对性能曲线的影响, 在此基础上依据状态监测的测量数据, 确定性能变化后的曲线, 得出维持原有运行状态的额外能耗, 综合考虑平均每月的检修费用和额外能耗费用, 建立离心泵内漏状态检修经济模型。实例表明, 该模型可以比较方便地确定预知性维修的最佳时机, 利于从检修角度来提高总体经济效益。
离心泵入口密封环间隙变大导致的泄漏, 会使设备整体性能下降, 从而造成能耗增加, 需要进行检修。出于总体经济效益的考虑, 在状态监测的基础上, 提出了确定最佳检修时机的经济模型。首先分析了入口密封环泄漏对性能曲线的影响, 在此基础上依据状态监测的测量数据, 确定性能变化后的曲线, 得出维持原有运行状态的额外能耗, 综合考虑平均每月的检修费用和额外能耗费用, 建立离心泵内漏状态检修经济模型。实例表明, 该模型可以比较方便地确定预知性维修的最佳时机, 利于从检修角度来提高总体经济效益。
2010, 27(4): 69-72.
摘要:
为降低早期投运的电站燃煤锅炉的NOX排放, 提出了在运行过程中优化炉内配风的运行方式, 该方式不仅简单易行, 而且成本低。试验发现:随着炉内总风量的上升, NOX的排放也随之增加, 但其经济性有所降低, 确定炉内总风量要兼顾锅炉的经济性和排放特性。在总风量确定的前提下, 进行二次风和燃尽风的优化配风可以进一步降低NOX的排放, 若中层二次风的通风量较小, 而上、下层二次风的通风量较大, 相应NOX的排放较低;一、二次风配比确定后, 增加燃尽风的份额也可以有效降低NOX的排放。文中提出的优化运行方式可以有效地降低NOX的排放, NOX的排放从908 mg/m3下降至790 mg/m3。
为降低早期投运的电站燃煤锅炉的NOX排放, 提出了在运行过程中优化炉内配风的运行方式, 该方式不仅简单易行, 而且成本低。试验发现:随着炉内总风量的上升, NOX的排放也随之增加, 但其经济性有所降低, 确定炉内总风量要兼顾锅炉的经济性和排放特性。在总风量确定的前提下, 进行二次风和燃尽风的优化配风可以进一步降低NOX的排放, 若中层二次风的通风量较小, 而上、下层二次风的通风量较大, 相应NOX的排放较低;一、二次风配比确定后, 增加燃尽风的份额也可以有效降低NOX的排放。文中提出的优化运行方式可以有效地降低NOX的排放, NOX的排放从908 mg/m3下降至790 mg/m3。
2010, 27(4): 73-77.
摘要:
空冷凝汽器是发电厂冷端系统中的主要设备, 其工作性能好坏直接影响机组能否安全经济运行。以600MW直接空冷机组为研究对象, 建立了空冷单元的物理数学模型。使用FLUENT软件对直接空冷系统迎峰度夏中在空冷散热器下方加装喷水雾化装置进行了三维数值模拟。结果表明, 加装有喷水雾化系统的空冷单元, 可以显著地降低空冷散热器入口空气的温度和单元出口的空气温度, 很好地改善空冷单元的传热状况;直接空冷机组安装喷水雾化系统后散热效率明显提高, 有效地降低系统的背压, 是解决机组迎峰度夏安全经济运行的有效手段。
空冷凝汽器是发电厂冷端系统中的主要设备, 其工作性能好坏直接影响机组能否安全经济运行。以600MW直接空冷机组为研究对象, 建立了空冷单元的物理数学模型。使用FLUENT软件对直接空冷系统迎峰度夏中在空冷散热器下方加装喷水雾化装置进行了三维数值模拟。结果表明, 加装有喷水雾化系统的空冷单元, 可以显著地降低空冷散热器入口空气的温度和单元出口的空气温度, 很好地改善空冷单元的传热状况;直接空冷机组安装喷水雾化系统后散热效率明显提高, 有效地降低系统的背压, 是解决机组迎峰度夏安全经济运行的有效手段。
2010, 27(4): 78-82.
摘要:
常用的串级PID主汽温控制策略的控制品质在很大程度上取决于PID参数的整定。为获得最优控制参数, 本文结合现场实际, 给出了使用粒子群优化算法PSO对串级控制回路中主、副PI控制器同时进行优化的方法, 指出了使用该方法时必须注意传递函数的选择、PID正反作用的判断及目标函数的确定3个方面的问题。仿真结果表明, 优化后的控制器能有效克服原控制系统中由于参数设置不当导致的调节时间过长和执行机构频繁动作的缺点。实际投运效果也表明了参数优化后的主汽温控制效果取得了明显改善。
常用的串级PID主汽温控制策略的控制品质在很大程度上取决于PID参数的整定。为获得最优控制参数, 本文结合现场实际, 给出了使用粒子群优化算法PSO对串级控制回路中主、副PI控制器同时进行优化的方法, 指出了使用该方法时必须注意传递函数的选择、PID正反作用的判断及目标函数的确定3个方面的问题。仿真结果表明, 优化后的控制器能有效克服原控制系统中由于参数设置不当导致的调节时间过长和执行机构频繁动作的缺点。实际投运效果也表明了参数优化后的主汽温控制效果取得了明显改善。
2010, 27(4): 83-86.
摘要:
IEC61850标准将变电站系统划分为变电站层、间隔层、过程层, 并规范了过程层与间隔层的通信方式。为提高信息传输的可靠性, 降低建设成本, 利用过程层、间隔层之间数据的单向性及以太网物理层芯片DP83849IF, 设计开发一种单输入多输出的数据传输设备, 替换由一个过程层装置向多个间隔层装置发送采样值使用的交换机。测试结果表明误码率和传输延迟指标满足当前变电站建设的需求。
IEC61850标准将变电站系统划分为变电站层、间隔层、过程层, 并规范了过程层与间隔层的通信方式。为提高信息传输的可靠性, 降低建设成本, 利用过程层、间隔层之间数据的单向性及以太网物理层芯片DP83849IF, 设计开发一种单输入多输出的数据传输设备, 替换由一个过程层装置向多个间隔层装置发送采样值使用的交换机。测试结果表明误码率和传输延迟指标满足当前变电站建设的需求。
2010, 27(4): 87-90.
摘要:
以重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用为背景, 以控制节能改造方案经济性风险为目的, 建立了适用于节能改造的经济性风险量化评估模型。模型中通过对随机现金流的改进, 提出了风险系数的判定方法。对重庆地区实际的节能改造方案进行了风险系数的计算, 并给出推荐方案。证明推荐方案的经济性风险低于实际的改造方案, 从而对实际改造方案作出改进。文末对风险系数在实际工作中的应用做出了总结。
以重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用为背景, 以控制节能改造方案经济性风险为目的, 建立了适用于节能改造的经济性风险量化评估模型。模型中通过对随机现金流的改进, 提出了风险系数的判定方法。对重庆地区实际的节能改造方案进行了风险系数的计算, 并给出推荐方案。证明推荐方案的经济性风险低于实际的改造方案, 从而对实际改造方案作出改进。文末对风险系数在实际工作中的应用做出了总结。
