数学模型

新能源并网将不断挤占常规机组开机容量，降低系统转动惯量和调频能力，导致频率变化加快、波动幅度增大，因此需要新能源机组提供主动惯性支撑。但是新能源机组动态特性完全不同于同步发电机，传统摇摆方程已难以全面刻画新型电力系统频率受扰后的动态过程。为此，建立新型电力系统的惯量模型，可以准确刻画同步发电机、跟网型和构网型逆变器的惯量响应过程。提出惯量的实时测量方法，采用改进多项式曲线拟合法和系统辨识法，实现了对系统转动惯量和区域内惯量的准确感知。最后通过仿真，对新型电力系统等效惯量进行了量化评估，验证了所提的测量方法和数学模型的有效性。 Integration of new energy sources will continuously encroach upon the startup capacity of conventional units, reducing system's rotational inertia and frequency regulation capabilities. This leads to accelerated frequency changes and increased fluctuation amplitudes. Therefore, it is imperative for new energy units to provide active inertia support. However, the dynamic characteristics of new energy units differ significantly from synchronous generators, making traditional swing equations inadequate to fully reflect the dynamic process of frequency response in new-type power systems after disturbances. Therefore, an inertia model for new-type power systems is established to accurately characterize the inertia response process of synchronous generators, grid-following inverters, and gridforming inverters. A real-time inertia measurement method is proposed, which employs an improved polynomial curve fitting method(PCFM) and system identification method to accurately identify the system's rotational inertia and regional inertia. Finally, through simulation, a quantitative assessment of the equivalent inertia of new-type power systems is conducted, and the effectiveness of the proposed measurement method and mathematic

为了保证电力系统的安全性和经济性，状态估计是能量管理系统(EMS)中不可或缺的组成部分。状态估计算法是状态估计的核心部分。综述了电力系统状态估计的研究现状。简要介绍了电力系统状态估计的基本概念及功能，描述了状态估计的数学模型。介绍了几种目前常用的估计算法，即加权最小二乘法、快速分解法、基于量测变换的状态估计算法等，并对这些算法作了简明的对比，指出各个算法的优缺点。最后，对状态估计算法中值得研究的方面进行展望。

针对传统储能VSG（虚拟同步发电机）不能较好地同时具备抗扰动能力和快速动态响应能力的问题，提出一种以RBF（径向基函数）神经网络优化动态同步器的储能VSG控制策略。首先，建立VSG的数学模型，分析转动惯量和阻尼系数配置对VSG性能的影响，得出参数配置在动态响应和系统动态稳定的矛盾关系。其次，将转子的暂态不平衡功率作为三层前向结构RBF神经网络算法的输入，通过RBF神经网络算法在线学习得出最优暂态补偿功率来动态调节VSG的输入功率，从而减少转子的不平衡转矩，提高VSG的暂态稳定性。最后，通过仿真对比实验验证了所提控制策略的有效性。

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数，但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点，不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题，提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数，设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略，实现了参数之间的解耦，使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型，确定了参数的具体取值范围。最后，在仿真平台上搭建VSG系统，分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

现阶段对海上风电经济性评估研究较少，而海上风电亟需经济性评估作为其大面积应用的基础。立足海上风电项目的经济性，首先，梳理了海上风电场的组成及发展，分析目前海上风电的3类6种发展模式；接着，将海上风电项目全生命周期分为初始投资、运营维护及退役回收3个阶段，分析各阶段的成本并搭建其数学模型；然后，引入净现值等6个经济指标评价了一个海上风电案例；最后，归纳海上风电当前发展及研究的不足，指明未来的研究方向，为海上风电更经济化的发展提供支撑和参考。

冷热电联供系统具有能源利用效率高、运行调节灵活的优点。设计了耦合储能电池的冷热电联供一体化系统，建立了关键部件的精细化数学模型，研究了压气机和透平的效率、环境温度对联供系统性能的影响。针对典型制冷和供热工况，研究了耦合电池储能的冷热电联供系统全工况热力性能、储能电池的充放电特性。结果表明：环境温度对冷热电联供系统性能具有较大的影响，其最大供热量随着环境温度的降低而下降，最大供冷量随着环境温度的升高而下降。制冷模式下，冷负荷、电负荷全天波动较大，全天平均冷、电负荷仅为额定功率的39.9%左右，全天平均能源利用系数为0.712。供热模式下，典型日全天燃机循环的发电效率、供热系数以及能源利用系数波动很小，且均高于制冷模式下相应的指标。

碳市场的引入改变了传统化石燃料机组的发电成本，从而影响其在电力市场中的竞价行为。同时，输配电网中涉及不同的市场主体，需在碳-电市场下研究输配电网的市场交易方法。提出了一种基于输配协同的碳-电耦合市场交易决策方法。首先，提出了考虑输配协同运行的碳-电耦合市场的交易框架。其次，构建了一种基于输配协同的多主体交易的碳-电耦合市场双层交易决策模型。上层模型为各个配电市场与发电商的碳-电协同交易决策模型，下层模型为输电市场和碳市场的出清模型，量化了碳配额与发电量间的关系。再次，通过Karush-Kuhn- Tucker(KKT)条件、对偶原理以及Big-M法将每个交易主体的双层模型转化为单层具有均衡约束的数学模型(mathematical problem with equilibrium constraints, MPEC)，所有MPEC构成了均衡约束均衡规划(equilibrium problem with equilibrium constraints, EPEC)模型，并通过对角化算法进行求解。最后，基于T6-D7-D9和T30-D33系统进行算例分析。结果表明，所提方法可有效促进电力行业减少碳排放，降低运行总成本的同时提升社会福利。

在“双碳”目标背景下，解决高风电渗透率系统建设带来的调峰安全性和经济性问题。 方法 采用电池储能系统削峰填谷的解决方案，提出了一种兼顾技术及经济性的锌溴液流电池(zinc-bromine flow battery，ZBB)储能的调峰优化控制方法。根据实际电池装置，对ZBB储能进行结构解析及数学模型构建。考虑调峰技术性效果，以调峰后的负荷曲线标准差最小为目标函数，提出一种考虑调峰效果的储能双向寻优控制策略。在此基础上，依据电网分时(time of use，TOU)电价政策，以技术性及经济性最优为目标函数，提出一种基于TOU电价机制的储能调峰经济模型，得出储能优化功率时序结果。最后，以东北某地区负荷及风电数据为例，对比验证所提策略的有效性。 结果 所提策略相较于原负荷，在日均负荷峰谷差、峰谷差率指标上分别降低了35.973%和34.205%，在调峰经济性优化方面提高了5.582%，且合并缓解了电网弃风消纳问题。 结论 所提策略在达到一定调峰效果的同时，在其全寿命周期内仍保持较好的调峰经济性。

随着电力系统中电力电子设备的渗透率大幅提升，在扰动下系统发生低频振荡失稳问题日益凸显。为此，结合压缩空气储能良好的有功调节能力，提出了抑制电网低频振荡的压缩空气储能附加阻尼控制方法。首先，建立了压缩空气储能的数学模型，分析了质量流量对其输出功率的影响。其次，分析压缩空气储能抑制低频振荡的可行性，提出了基于调节阀的附加阻尼控制器，调整质量流量，进而控制压缩空气储能的输出功率，抑制电网的低频振荡。最后，搭建含压缩空气储能的4机2区域电力系统仿真模型，验证所提方法的有效性。仿真结果显示所提方法能够为电网提供正阻尼，可较快抑制电网的低频振荡，有效提高电力系统的稳定性。

根据红外物理的黑体理论及燃料炉数学模型制成集增大辐射室炉膛传热面积，提高辐射室炉衬发射率和增加辐照度等功能于一体的工业标准黑体元件，通过炉窑能耗检测与评估、炉窑炉衬黑体元件布局与安装、炉窑炉衬整体强化处理等技术，将众多的黑体元件安装于炉膛内壁适当部位，与辐射室炉膛共同组成一个发射率不衰减的红外加热系统。对于具有加热室，工艺加热温度在 700℃以上，以辐射加热为主要加热方式的工业加热炉，可通过黑体技术强化加热炉内的辐射传热效率，实现增产、节能、提高产品质量和延长炉衬寿命。