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2025年, 第40卷,第13期  刊出日期:2025-07-10
    电工材料
  • 刘贺晨, 江钰哲, 刘云鹏, 周松松, 刘畅
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4017-4031. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240844

    为了探索可降解环氧树脂的长期服役可靠性,该文针对以三乙醇胺为酯交换催化剂的可降解环氧树脂开展了长期热氧老化试验,分析了老化温度、老化时间和催化剂含量对树脂电学、热学、力学基础服役性能的影响规律。研究结果表明,随着老化时间、温度的增加,可降解环氧树脂的服役性能有一定程度的下降,但仍保持良好的电-热-力性能。在220℃老化49天后,可降解树脂体系的综合性能略差于传统树脂,其中以环氧基团 : 催化剂=1 : 0.05的摩尔比例引入三乙醇胺后的树脂综合性能较优,其老化后击穿场强为35.3 kV/mm,体积电阻率为28.5×1016 Ω·m,介质损耗因数为7.6×10-3,弯曲强度为50.6 MPa,温度指数为163.13℃。最后研究了热氧老化对可降解树脂降解特性的影响,发现热氧老化显著地降低了可降解树脂的降解效率。该文研究结果能够有效地支撑可降解环氧树脂的推广应用。

  • 电工材料
  • 孙魄韬, 王河飞, 司马文霞, 牛朝露, 唐文旭
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4032-4044. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241033

    环氧树脂等聚合物绝缘材料在长期电热老化以及机械应力作用下会产生微尺度损伤,诱发绝缘失效,严重威胁装备运行安全。针对此问题,该文设计了一种由固体二十八烷作为修复剂的磁靶向相变微胶囊,通过将微胶囊与常温固化型环氧树脂基体复合,实现材料对微尺度损伤的靶向自主修复。首先在定向磁场作用下将微胶囊吸引至复合材料易损伤部位,当微损伤发展到微胶囊时,可在带电条件下人工施加红外辐射靶向加热损伤部位的微胶囊,使其迅速熔化并修复损伤通道;同时,引入Al2O3纳米粒子作为基体填充介质,可增强复合材料的绝缘性能与导热性能。研究结果表明:微胶囊粒径分布均匀,具有良好的热稳定性能;磁靶向诱导技术可在保持基材良好本征性能的同时提升材料的自修复效率;纳米Al2O3粒子的掺杂使得复合材料对红外辐射靶向加热具有良好的热响应特性;复合材料能够对机械划痕损伤自主修复,绝缘强度可恢复至未损伤时的90.78%。

  • 电工材料
  • 李思庚, 李庆民, 王伟, 金虎, 李锐海
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4045-4057. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240904

    干式变压器正在向高电压等级、高功率密度方向发展,长期运行于电热协同等多应力复杂工况下的环氧树脂浇注绝缘更易诱发沿面闪络故障。为研究电热协同老化应力下环氧树脂的沿面闪络特性,该文搭建了交流沿面闪络实验平台,实验发现当老化温度为160℃时,老化80天的环氧树脂试样闪络场强为2.11 kV/mm,下降了25.7%。进一步地,结合带电粒子连续性方程、平均电子能量方程和界面反应表征式建立了环氧树脂沿面闪络等离子体模型,实现了工频下沿面闪络的动态模拟。根据老化实验结果引入随机函数改变介质表面粗糙度,并结合老化后的介电常数模拟环氧树脂准确的电热老化行为,得到了老化前后环氧树脂闪络过程中切向电场强度、电子密度和表面电荷密度的时空演化规律。仿真结果表明,老化环氧树脂闪络发展过程中电子密度和表面电荷密度均增大,12 ns时流注头部电场强度达到1.183 kV/mm,增加近10.87%,且老化会引起闪络演化速度更快。最后,通过表面电荷消散实验对其进行机理解释,发现老化试样表面电荷消散速率明显减弱,深陷阱能级和密度均增大,分别达到1.06 eV和2.56×1016 eV-1·m-3,导致材料表面电荷大量积聚,最终造成闪络场强下降。上述研究结果可为干式变压器故障运维及寿命预测提供理论和方法基础。

  • 电工材料
  • 周浩, 李原, 周凯, 袁豪, 段平韬
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4058-4070. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240971

    为明确高压电缆充油终端内硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分迁移过程及平衡特性,对两种绝缘材料开展了不同温度及湿度下的吸潮实验,研究了不同温度及湿度稳态条件下的水分迁移过程,在此基础上,考虑硅橡胶内硅油溶胀过程,分析了硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分平衡特性。结果表明,同一温度下硅油含水量与相对湿度呈线性关系,其饱和含水量随温度呈指数变化;硅橡胶含水量与相对湿度呈非线性关系,其饱和含水量不随温度变化;且随着温度升高,水分由硅橡胶向硅油中迁移。进一步地,硅油-硅橡胶复合绝缘间存在硅油溶胀过程,该过程服从Langmuir扩散模型,随着温度升高,平衡溶胀质量不变,溶胀速率增大。硅油溶胀使硅橡胶自由体积增大,可溶解更多水分,在此基础上得到温度及溶胀作用下硅油-硅橡胶复合绝缘水分平衡曲线及曲面。随着溶胀程度的增加,水分子从硅油向硅橡胶中迁移。借此可准确地获取不同温度、湿度以及溶胀程度稳态条件下硅油、硅橡胶的含水量,为保证充油终端的安全稳定运行发挥预警作用。

  • 电气设备及智能化
  • 杨帆, 胡星宇, 王鹏博
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4071-4084. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241111
    数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于Modelica语言,构建了变压器的等效热流计算场路耦合简化模型以降低计算复杂度。模型结合本征正交分解(POD)对场计算部分进行降阶以提高计算效率。为验证所构建模型的有效性,该文对35 kV油浸式自冷(ONAN)换流变压器开展温升实验。结果表明:计算时是否考虑散热器对绕组温升的大小和热点位置均有显著影响。在达到稳态时,所提模型与实验结果的最大绝对误差为1.37 K;所提模型在温升工况下的计算与三维全阶模型相比效率提升258.65倍,与全阶场路耦合模型相比速度提升5.1倍,证明所提模型在保证数字孪生模型计算精度的同时显著提高了计算效率。
  • 电气设备及智能化
  • 杨鸣, 赵小涵, 司马文霞, 李刚, 李坤, 倪鹤立
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4085-4099. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241007

    内部短路是变压器面临的严重故障之一,会导致故障能量在短时间内迅速攀升,极易引发设备内部高能放电爆燃。然而,变压器潜在的内部短路工况组合极多,现有电路模型存在绕组多尺度耦合表征和参数辨识困难的问题。因此,该文瞄准变压器短路故障分析的迫切需求,将变压器绕组轴向虚拟分割为多个子绕组,提出可表征子绕组间漏磁特性的耦合漏感矩阵辨识方法,建立基于耦合漏感矩阵的变压器多尺度故障分析电路模型。该模型无需开展工程测试,直接利用有限元法进行参数化扫描即可提取电路参数。最后开展有限元模型和电路模型对比仿真,证明了该模型可满足多尺度、多工况的变压器内部短路仿真研究的精度要求,且显著提高了仿真效率。该方法能够为装备事故分析、溯源和故障防御等研究提供基础支撑。

  • 电气设备及智能化
  • 陈永, 安卓奥博, 周建宇
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4100-4111. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241036

    高铁接触网绝缘子作为高速铁路牵引供电的重要装置,可为接触网提供电气部件绝缘和腕臂结构支撑,其安全性对于高速铁路行车至关重要。针对绝缘子检测时易受复杂环境背景干扰,导致缺陷检测精度低以及无法提供缺陷语义描述的问题,该文提出一种基于扩散模型检测的绝缘子缺陷描述方法。首先,构建大核空间选择特征提取网络,加强绝缘子缺陷特征信息的提取能力;其次,基于扩散模型设计融合扩散机制的检测解码器,并对解码器生成的噪声框进行逆向贝叶斯扩散,还原绝缘子真值框的预测,提高模型的抗背景干扰能力;最后,设计交叉注意力机制的编码器和解码器,实现图像与文本的跨模态映射,并通过文本过滤机制驱动的多模态语言视觉预训练(BLIP)模型,完成绝缘子缺陷文本描述输出。实验结果表明,所提绝缘子缺陷检测模型的平均准确度达到93.04%,相较于DTER和Faster RCNN的mAP0.5分别提升4.63%和5.78%,且F1-score高达82.91%,平均双语评估替换评价指标(BLEU)和基于精确率的图像描述评价指标(CIDEr)分别达到83.51%和1.94。与其他方法相比,具有更高的检测精度和缺陷语义描述准确性,能够满足对高速铁路绝缘子缺陷的检测需求。

  • 电气设备及智能化
  • 李成祥, 王现民, 周言, 翁诗雨, 舒一航
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4112-4124. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240926

    电磁脉冲焊接作为一种先进的异种金属固相焊接技术,以其独特的优势在电力传输、汽车制造及制冷设备等领域获得了广泛应用。然而,该焊接技术在Al-Cu接头面临焊缝处存在金属间化合物、裂缝等中间层生成的问题,造成焊缝的力学性能降低。该文根据电磁脉冲焊接接头中间层的形成机理,提出基于双线圈结构的电磁脉冲焊接方法,通过降低焊接界面板件运动速度的水平分量降低界面剪切效应,从而抑制焊缝金属间化合物中间层生成。为验证该方法的有效性,基于电磁-力耦合有限元仿真模型,对比了基于单、双线圈结构的电磁脉冲焊接过程中的电磁参数分布特性,并将仿真的板件运动过程和实验进行对比,最后观测接头界面的形貌。结果表明,基于单线圈结构的电磁脉冲焊接接头界面出现了明显的中间层;而基于双线圈结构的电磁脉冲焊接接头界面无中间层产生,界面形貌剪切效应较低,且接头拥有良好的力学性能。

  • 高电压与放电
  • 宋竟绮, 郝瑞祥, 袁帆, 周法, 陈海群
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4125-4137. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241125

    为满足热防护测试中对测试设备的成本低、功率范围宽、持续运行时间长等要求,该文研发了一种双进气道空心电极结构的三相交流电弧等离子体炬,建立三维湍流磁流体动力学多物理场耦合仿真模型,得到了整个炬内电弧等离子体的流动状态和电-热特性,并揭示了进气量、工作电流、进气量分配比和工作频率对等离子体炬内多物理场分布和电弧特性的影响规律。研究表明,在进气量从30 g/s增大到60 g/s的过程中,壁面流动气体的冷却效应显著强于弧柱加热效应,使炬内温度呈下降趋势;电弧电压随着工作电流的减小、总进气量的增加和进气量分配比的增加而增大;电弧工作频率在1 kHz时比工频具有更稳定的运动趋势,弧根旋转速度更快,与电极接触面积变小,有助于提高电极寿命。仿真与实验结果对比误差均在8%以内,验证了所建模型的准确性。

  • 高电压与放电
  • 蒋原, 马速良, 武雨田, 何安景昇, 李擎, 武建文, 夏尚文
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4138-4147. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240975

    为更全面地掌握中频真空电弧的弧后特性,该文采用目标检测及交并比跟踪等视觉追踪技术分析电弧图像,三维重构了弧后金属液滴的喷溅轨迹,并基于此求解了电弧内部的空间压力梯度。实验及理论分析结果表明:当中频真空电弧发生弧后击穿时,电弧电压发生频率为50 kHz的高频振荡,弧后期间在双视角电弧图像中均观察到了大量的金属液滴喷溅。在考虑将电弧压力梯度作为金属液滴喷溅的驱动力的情况下,灭弧室内的压力梯度可达到1.2 MPa/mm。三个方向的加速度均达到105 m/s2数量级,喷溅速度为10 m/s数量级,从触头边缘喷溅至灭弧室玻璃内壁的时间尺度为ms级。金属液滴表面的Cu蒸气密度为2.2×1019 m-3,在喷溅过程中,金属液滴持续蒸发,液滴表面Cu的质量分数从65%下降到10%,大量Cu蒸气进入灭弧室,减弱弧后介质恢复强度。

  • 高电压与放电
  • 吴佩遥, 裴少通, 刘勇, 刘云鹏, 韩旭
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4148-4163. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240991

    金属异物在多种电力设备中均可能引起放电现象,为实现对金属异物引起放电现象的多光谱精确监测,必须深入理解其对放电光辐射的影响机制。该文通过试验分析了金属异物对高压放电全波段光辐射的影响特性,并结合仿真进一步分析了金属异物对日盲紫外波段光辐射的影响机理。首先,搭建含金属异物的高压放电试验平台,利用紫外相机和高速相机捕获放电图像,并利用光谱仪测得放电发射光谱;其次,通过分析放电光谱,确定产生日盲紫外波段光辐射的粒子跃迁主要为 N 2 A 3 Σ u + X 1 Σ g + NO- γ A 2 Σ + v X 2 Π v ;然后,构建二维等离子体仿真模型,计算在不同数量大金属颗粒和不同质量金属屑影响下放电过程中 NO A 2 Σ + N 2 A 3 Σ u +的粒子数密度,并将其与测得光谱进行对比。通过试验可知,金属异物对放电产生光辐射的促进作用具有波段的选择性,其中紫外和可见光波段的反应更为灵敏;结合仿真分析可知,金属异物通过引起放电区域内电场的畸变促进粒子的激发与电离,使 NO A 2 Σ + N 2 A 3 Σ u +粒子数密度增加,导致放电产生的日盲紫外波段光辐射增强。在该文试验条件下,放电产生的紫外、可见光、红外波段光辐射强度比值近似为一稳定值,约为1.1:1:0.25。

  • 高电压与放电
  • 朱博, 马祥杰, 苏贺, 魏新劳, 韩稀木
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4164-4179. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240974
    随着绿色低碳的要求不断提高,电动飞机成为空中交通运输业的一大关注点。为了研究电动飞机内部设备在高频电压下的空气放电机理,该文对高空环境下脉冲电场针-板间隙空气放电的现象进行分析。考虑不同海拔下的温度和气压、脉冲电场参数以及湿度,构建针-板电极流注放电的仿真模型,并搭建试验平台进行定性研究。结果表明:当约化电场强度一致时,随着海拔的升高,击穿电压下降,流注的传播速度逐渐下降,电子密度逐渐减少;随着上升沿的延长,流注的生成时间延长,流注传播速度减慢。当在一个脉冲内未完成放电时,随着脉宽的逐渐增大,其放电的完成度逐渐升高;当在一个脉冲内可以完成放电时,脉宽的增长对放电的影响较小。随着湿度的增大,流注发展的速度增加,同一时刻电子密度的峰值变大。
  • 高电压与放电
  • 李亚龙, 杨照迪, 张英, 王明伟, 张晓星
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4180-4188. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241116

    该文采用介质阻挡放电(DBD)等离子体协同填充材料对SF6降解产物SO2F2进行降解,探究了γ-Al2O3、ZSM-5和玻璃珠在不同输入功率下对SO2F2降解的影响规律。实验发现,填充材料的加入可改善体系的放电情况,增强放电电压和放电电流;填充材料还可有效地提高SO2F2的降解率和能量效率(降解率:玻璃珠>γ-Al2O3>ZSM-5>无填充),改变SO2F2的分解路径和产物选择性,使其生成易于处理的SO2。2%SO2F2在流速为150 mL/min、功率为100 W的情况下,使用玻璃珠填充时SO2F2的降解率和能量效率分别为99.5%和7.69 g/(kW·h),SO2产物含量为9 278.56×10-4%;在同等实验条件下,ZSM-5填充时SO2F2的降解率低于γ-Al2O3和玻璃珠填充,但ZSM-5填充时几乎可使SO2F2定向分解为SO2,产物中SO2的含量可达16 908×10-4%。

  • 电力系统与综合能源
  • 颜湘武, 任浩洋, 蔡光, 张书瑞, 贾焦心
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4189-4199. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240940

    随着风电研究的不断深入,其仿真模型中需要考虑的因素也逐渐增加,以往相对独立的电气仿真和气动机械仿真趋于联合,风电机组的机-电联合仿真技术得到了开发与应用。由于电气模型阶数较高,所需仿真步长较小,降低了联合仿真效率。为了提升机-电联合仿真效率,需要从模型和仿真步长方面进行优化。首先,对复杂的电气模型进行降阶处理,提高电气侧仿真速度,选取GH Bladed和Matlab/Simulink搭建机-电联合仿真平台,形成机-电联合仿真优化模型;然后,提出基于残差相似度和特征选择验证分析法的综合评估方法,将仿真精度与速度评估指标加权合并,形成仿真步长选取指导方法。最后,选择功率、转速以及高低速轴转矩等参量,在风速、电气侧扰动工况下,验证机-电联合仿真优化模型仿真效率的提升效果,并依据综合评估方法为步长选取提出参考建议。

  • 电力系统与综合能源
  • 牛涛, 黄骞谦, 方斯顿, 李晓冬, 廖瑞金
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4200-4215. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241008

    冰灾会对输电网造成严重破坏,提升冰灾天气下的输电网韧性至关重要。不同于台风、地震等极端自然灾害,冰灾因持续时间长且地理覆盖范围受微气象和地形等影响而难以精准预测,目前冰灾的时空演变规律尚不清晰。因此,该文提出一种基于多光谱卫星遥感的冰灾场景时序建模方法,结合多光谱遥感图像融合方法对Sentinel-2卫星遥感图像中的覆冰区域空间分布和时序变化进行高效提取和分析,利用偏微分卷积实现覆冰区域滚动预测,构建冰灾时序模型并基于条件变分自动编码器生成冰灾场景集。基于冰灾场景集,提出一种综合韧性评估指标并构建输电网两阶段鲁棒韧性提升规划模型:第一阶段研究灾前固定储能配置和维修资源的预规划,寻找最优投资决策;第二阶段研究灾中固定储能应急供电,并考虑有限资源的应急维修,保证负荷快速恢复,最大限度地提升系统韧性,减少系统经济损失。最后利用改进IEEE RTS-79输电系统验证所提方法的有效性。

  • 电力系统与综合能源
  • 朱晓荣, 刘伟, 叶世琦, 朱丹丹, 徐晓春
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4216-4228. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240956

    在省调两级电压控制架构下,风电集群中各风电场自动电压控制(AVC)子站在相互间没有通信的情况下独立进行电压控制,导致调节快的风电场无功出力多,调节慢的风电场无功出力少。该文首先分析风电场AVC子站无功调节周期和调节步长对风电场并网点电压控制的影响;然后提出了基于“变步长扰动观测”的风电场AVC子站电压控制策略,通过评估其他风电场电压控制对该风电场并网点电压的影响,动态调节AVC子站无功调节步长,提高风电场电压调节速度;之后,在变步长控制的基础上,考虑风电场无功出力约束,兼顾电压调节速度和风电集群无功功率均衡;最后搭建风电场汇集系统,验证所提策略的有效性。

  • 电力系统与综合能源
  • 张琦, 杜雄, 丁理杰, 刘俊良, 史华勃
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4229-4240. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241060

    全功率变速抽水蓄能机组通过电力电子装置接入电网,可为电网运行提供调峰、调频、电压频率支撑等服务,然而电力电子装置的多时间尺度控制呈现的复杂频域特性易与电网发生交互作用,引发振荡现象。该文首先以全功率变速抽水蓄能机组为研究对象,建立了水电侧机组以及全功率变流器装置的阻抗模型,进一步推导了计及频率耦合效应的全功率变速抽水蓄能机组的等效阻抗模型;然后基于阻抗判据,分析了全功率变速抽水蓄能机组接入不同电网阻抗下的稳定性,研究了水轮机和调速器的关键参数,以及全功率变流器控制环中锁相环、直流电压环及电流环参数对机组阻抗特性和系统稳定性的影响规律;最后基于Matlab搭建了其系统电磁暂态模型,验证了所建全功率变速抽水蓄能机组阻抗模型的准确性和稳定性分析结果的有效性。

  • 电力系统与综合能源
  • 夏威夷, 任洲洋, 李辉, 蒙军, 王坤
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4241-4255. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240729

    分布式供氢网与配电网的耦合日益紧密,电、氢源荷的高维不确定性给两网安全经济运行带来了挑战。为此,基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开法,提出电-氢概率最优能量流计算方法。首先,为发挥电-氢能源时空协同潜力,提出子母站-配电网点对点(P2P)协同模式。基于此,构建考虑时滞性和离散性的P2P氢能流约束,基于纳什谈判理论提出电-氢概率最优能量流模型,优化能源价格决策和多主体收益分配。针对电、氢源荷高维不确定性导致概率求解负担大且稳健性不足的问题,对传统多项式混沌展开法进行改进,提出电-氢概率最优能量流的解析求解算法。所提算法基于高斯正交规则和稀疏网格构建配点压缩判据,通过对配点空间快速降维,提升求解效率,并给出了算法精度和效果的数学证明。最后,采用2个仿真系统验证所提方法的有效性。

  • 电力系统与综合能源
  • 张睿骐, 阳辉, 王子睿, 谢文强, 孙鄞
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4256-4275. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241173

    电动汽车集群(EVA)在不同区域中的可调度潜力往往难以准确量化,现有的调控系统也未能充分考虑电力系统的整体性。为解决上述问题,该文首先提出一种考虑用户决策依赖特性的多时段电动汽车可调度域(MEVDR)构建方法,该方法将可调度域划分为可调度能量域(DER)和可调度功率域(DPR),从而全面反映了EVA在特定时间段内的能量与功率调度特性;其次,利用高斯混合模型(GMM)对不同区域和时段的电动汽车数据进行聚类分析,拟合出各类数据的概率密度函数,构建并探讨了不同区域和时间段内EVA MEVDR的差异及其对电力系统的潜在影响;然后,为进一步优化调控策略,考虑MEVDR模型和车-库-网等多个层级的特征,构建了车-库-网多层级协调调控系统(VGGMCCS);最后,将所提方法与对比策略进行了对比,结果表明,VGGMCCS能在保障电力系统长期稳定运行的同时,有效降低用户用车成本,提高车库的经济收益和电网运行效率,实现用户、车库运营商和电网公司的多方共赢。

  • 电力系统与综合能源
  • 刘晓军, 熊健, 王艺博, 刘闯, 徐粤洋
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4276-4291. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240967

    为了挖掘热电联产、储能设备等多元设备的差异化响应能力以实现综合能源系统(IES)中不确定变量的有效应对,该文提出一种考虑不确定变量变分模态分解(VMD)和绿证-碳联合交易的综合能源系统经济优化调度方法。首先,在IES运行框架下,提出了面向电/热/气负荷等不确定变量VMD低/中/高频分量的设备差异化响应方法流程;其次,在绿证和碳交易机制基础上,考虑绿证碳减排机理,构建了绿证-碳联合交易机制;再次,考虑IES内多元设备的差异化幅/频响应能力,建立了一种以综合成本最小为目标的IES经济优化调度模型,并将模型依据VMD低/中/高频分量顺序进行逐层传递、迭代求解;最后,算例结果表明所提模型能够较好地提高IES的新能源消纳能力和碳减排能力,验证了模型的合理性与有效性。

  • 电力系统与综合能源
  • 张虹, 张泽熙, 李亚洲, 张连帅, 陆春晓
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4292-4305. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241031

    随着分布式资源在配电网中渗透率不断提高,兼具产消双重属性的智能楼宇间电能交易为分布式能源就近消纳带来新的机遇和挑战。针对含多智能楼宇的微电网系统,该文提出一种微电网多智能楼宇区间滚动点对点(P2P)电能交易分布式信息交互优化策略。首先,考虑智能楼宇灵活性资源的聚合特性,以聚合功率区间形式表征分布式光伏发电预测区间结果与灵活性资源可行域范围,建立微电网多智能楼宇滚动P2P交易模型;其次,将光伏出力不确定性给P2P交易带来的风险成本进行量化,建立微电网多智能楼宇经济调度模型,在此基础上,将楼宇间P2P交易功率作为一致性变量,基于相邻楼宇间的信息交互进行分布式求解,得出P2P交易功率与交易电价;最后,通过算例验证该文模型可在保证隐私性的同时,有效地提高微电网多智能楼宇系统的经济性。

  • 电能存储与应用
  • 韦鹏, 舒小杨, 朱文超, 杨扬, 谢长君
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4306-4315. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241181

    动力电池组温度场用复杂的偏微分方程来描述,由于其中大量的参数未知,且很多模型参数表现出较强的时变性,传统基于物理建模方法在实现动力电池组温度场在线建模方面难度较大。基于深度学习的方法虽然不依赖物理模型,然而在训练过程中需要大量的实验数据,模型训练时间较长,温度场预测的实时性较差。针对以上问题,该文提出一种基于长短期记忆网络的动力电池组温度场时空建模。首先利用时空分离方法提取离线条件下的空间特征和时间特征。空间特征在增量学习的帮助下不断进行更新,长短期记忆(LSTM)网络用于时间动力学的建模。最后,将更新后的空间特征和时间模型进行整合,得到动力电池组温度场的预测模型。在一个由24节电池单体组成的动力电池包上对所提出的方法进行验证,结果表明,无论在正常条件下还是有气流干扰条件下,所提方法都能对动力电池包的温度场进行准确预测。在有气流干扰下,所提方法的单点温度预测误差小于0.07℃,在测试集上的方均根误差为0.014 7℃。

  • 电能存储与应用
  • 高锋阳, 苏红宇, 查鹏堂, 强雅昕, 刘嘉
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4316-4329. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.240996
    燃料电池混合动力系统中燃料电池和动力电池衰变过程高度不一致,仅考虑单电源寿命衰减,无法保证系统的耐久性和燃料经济性兼优,为此提出一种基于工况预测和动力源寿命衰减协同的优化策略。首先,上层根据历史工况建立马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)预测模型对有轨电车工况进行预测;其次,在下层能量管理策略中分析等效氢耗,建立燃料电池和动力电池的寿命衰减连续表征模型,引入优化目标并配置权重,优化多目标函数;最后,将所提策略与传统等效氢耗最小化策略(ECMS)、外部能耗最大化能量管理策略(EEMS)进行对比。结果表明:在整个工况结束时,所提策略比ECMS下的燃料经济性和系统效率分别提高了13.46%和5.2%,比EEMS下的双动力源寿命衰减率差值减小了95.42%、系统效率提升了2.4%,证明所提策略能在保证燃料经济性的前提下,实现双动力源寿命衰减协同控制效果,延长系统运行生命周期。
  • 电能存储与应用
  • 郭飞, 雍培, 刘欣宇, 余娟, 杨知方
    电工技术学报. 2025, 40(13): 4330-4342. doi: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.241171

    参与电力系统调峰是当前电池储能的重要应用之一。电力市场环境下,电池储能在电价信号的引导下进行充放电获取收益,但同时将造成老化损失,产生相应老化成本。现有固定参数的电池储能老化模型无法在长时间模拟中考虑储能老化参数随寿命的变化。该文基于阿伦尼乌斯经验模型,建立了考虑电池储能老化特性受寿命变化影响的状态相依老化模型,实现电池储能全寿命周期老化特性建模;构建该模型的离散形式以适应电力系统的应用需求;将模型嵌入调峰优化模型中并对其进行线性化以便于模型求解。进一步地,将该方法应用于长时间尺度调峰模拟中,通过动态计算并滚动更新电池储能老化参数,精准地刻画了电池储能全寿命周期老化过程,实现了考虑电池储能状态相依老化特性的调峰投资收益测算,提升了电池储能参与调峰投资效益评估的有效性。