具有动态调节特性的光伏制氢双阵列直接耦合系统优化策略

氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列复杂模型,深入分析电解水装置自身工作特性,并利用最小二乘法对光伏最大功率曲线进行分段线性化处理。从光伏阵列以及电解槽阵列的I-U特性曲线匹配角度揭示直接耦合系统工作点的运行机理。仿真结果验证了所提策略的有效性,分析结果表明在保障高效率消纳光伏能量的同时,增加了系统的灵活性和产氢速率,对光伏电解水制氢技术的研究和氢能产业发展提供参考。     

"电动汽车充换电及车网互动技术"专题特约主编寄语

<正>碳达峰、碳中和目标对我国绿色低碳发展和生态文明建设提出了更高要求,具体到交通领域及电气化领域,电动汽车应用是实现"双碳"目标的核心举措,电动汽车替代传统燃油车作为实现节能减排的有效途径已上升为国家战略。电动汽车作为移动储能和数据平台,有线与无线充电、车网协同、大数据和充电安全等技术为可再生能源的规模化消纳与"源-网-荷-储"友好互动提供基础支撑,近年来,国内外关于电动汽车充换电及车网互动技术的研究与应用迎来关键性的发展机遇。为了反映国内学者在"电动汽车充换电及车网互动技术"领域的最新研究成果,在《电工技术学报》编辑和特约编委的支持下,本次专题应运而生。此次专题征稿得到了国内学者的积极响应,共收到来稿44篇,经过审稿专家的认真严格评审,优中选优,最终专题刊登论文10篇,以飨读者。     

基于PSO-Soft attention双向LSTM算法的光伏发电量预测研究

为解决传统的光伏发电量预测中数据特征方程较为粗糙、预测精度不高等问题,提出一种基于PSO-Soft attention双向LSTM算法的光伏发电功率预测算法,在前向传播过程中通过自适应学习策略的PSO算法对LSTM模型的关键参数进行寻优,同时优化了双向LSTM网络的反向传播过程,加入了Soft attention机制使模型收敛性更强,重新构造该模型为八层网络结构且采用两层卷积层,同时解析了PSO-Soft attention双向LSTM算法的光伏发电功率预测过程。实验结果表明,相较于SVM模型以及LSTM模型,所提预测模型的预测精度提升了2%左右。     

计及氢能多元利用特性的电氢耦合系统容量优化配置方法

氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。     

基于DS-LCC拓扑抗偏移性的建模与优化

针对无线电能传输(WPT)系统中线圈偏移导致功率及效率波动问题,提出基于双边LCC(DS-LCC)拓扑WPT系统的改进模型。首先,对该模型进行传输特性分析,推导出不同横向偏移条件下线圈互感与传输特性间对应的函数式。其次,引入归一化方法并确定偏移后线圈匝数与耦合强度及线圈内阻的线性关系。在上述基础上通过对系统进行参数优化设计,实现特定横向偏移范围内系统输出功率和传输效率抗偏移性的提升。最后,搭建一台100 W的实验样机对理论分析进行验证。结果显示在0～20 cm的横向偏移范围内系统的输出功率始终高于80 W,传输效率始终高于70%。     

一种带有泵升电容的新型高增益升压直流变换器

为了满足分布式发电系统中必须把太阳能、燃料电池和蓄电池输入的低压直流转换为高压的要求,在传统型升压直流变换器的基础上,提出了一种基于双电感和泵升电容的新型拓扑结构。该拓扑结构利用电感和电容的并联充电、串联放电特性,较好地实现了低占空比条件下高电压增益的目标。最后,分析了该拓扑结构在3种不同电感条件下的工作原理,并通过仿真验证了上述理论分析的正确性。     

基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器

针对升压直流变换器的高增益问题,以一种带有泵升电容的Boost变换器为基础,提出一种基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器。讨论该变换器的工作原理、性能对比分析、关键参数设计,并且通过仿真验证了理论分析的正确性。该变换器通过引入耦合电感和倍压电容不仅拓展了调控电压增益的自由度,突破了仅由占空比来提升电压的局限,还减小了输出二极管的电压应力,且耦合电感中的漏感缓解了二极管反向恢复问题。利用有源钳位的方法减小了开关两端的应力,并使所有开关管实现软开通,使电路损耗得以降低。     

基于最小功率补偿的动态电压补偿器设计

动态电压补偿器是目前解决电压暂降的常用装置,其发展对保障电能质量有着重大意义。补偿时间、利用率和运行成本是动态电压补偿器设计中的关键指标。针对上海某烟草企业的电压暂降问题,提出了一种动态电压补偿器的设计与实现方案。通过改进动态电压补偿器在系统中的拓扑结构,并采用一种改进最小功率补偿控制策略,减少了动态电压补偿器在该企业实际应用中的能量消耗,延长了其补偿时间并节省了一定的运行成本。通过试验结果验证了所提出的绿色动态电压补偿器设计的正确性和有效性。     

直流微电网中混合储能系统的动态均流控制策略

混合储能系统同时具备高功率密度和高能量密度的特点,对于平抑分布式发电与负荷的功率波动有着重要意义。在分析现阶段混合储能控制策略的基础上,提出了一种改进型的下垂控制策略,用于直流微电网中混合储能系统的动态均流控制。该方法包括虚拟电阻下垂控制及虚拟电容下垂控制,蓄电池补偿负荷波动的低频成分,超级电容补偿负荷波动的高频成分。最后,在PSIM仿真平台下搭建了混合储能系统的仿真模型,验证了所提方法的有效性和实用性。     

并网变换器虚拟同步无模型参数鲁棒增强控制策略

随着新型电力系统的发展,并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低,当并网参数失配时,输出电流纹波增大,同步机功率支撑下降。针对此问题,提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先,该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后,采用Lagrange插值法求解模型中K参数,通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法,实现了惯量动态需求响应。最后,经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量,实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明,所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定,频率波动时虚拟惯量能够动态响应,具有良好的稳态和动态响应性能。