摘要:2016至2023年间，美国、澳大利亚和英国共发生了11起新能源大规模脱网事故，严重威胁电网安全稳定运行。文中介绍了这些事故的基本情况，总结分析了事故失稳过程特征和机理，并指出系统强度不足、新能源控制策略不合理、非预想故障防控手段不足是事故发生的主要原因。最后，结合中国电网实际，提出了保障新型电力系统安全稳定运行的建议。

摘要:光伏(PV)电解水制氢技术是实现PV消纳和绿电制氢的重要手段。在波动电源输入状态下，电解槽制氢系统运行稳定性及制氢经济性存在较多问题。针对这些问题，提出基于混合电解槽制氢系统的PV制氢方案，采用碱性电解槽（AEL）制氢系统与质子交换膜电解槽（PEMEL）系统相结合的方法，提出混合电解槽制氢系统功率优化控制技术和容量配置方法，在实现不同类型电解槽组合运行、合理配置的基础上，提升制氢性能。结果表明，与单一AEL制氢技术相比，混合电解制氢系统的制氢量提升了5%，波动率大幅降低，制氢成本相较于PEMEL电解水制氢系统大幅降低。采用功率优化控制技术后，同等功率运行下，制氢量提升。单一电解槽处于波动工况时，采用阵列轮换方式保证了电解槽系统安全运行。

摘要:利用风电等新能源制氢是提高新能源消纳能力的一种有效技术手段。为适应风电及负荷功率的波动性并确保制氢电解槽高效运行，提出一种考虑制氢效率优化运行需求的氢-储-风直流微网功率协调控制方法。根据制氢电解槽优化运行区间和直流母线电压波动范围，将直流微网划分为正常运行模式（即制氢电解槽优化运行）和极端运行模式（即制氢电解槽非优化运行）。在正常运行模式下，通过电解槽的自适应下垂控制和电池储能含虚拟电容的变系数下垂控制，将电解槽运行点维持在优化运行区间内，保证电解槽高效安全运行；在极端运行模式下，通过氢/储控制策略灵活切换以确保直流微网电压安全。所提协调控制方法不但可快速抑制风电及负荷功率波动所引发的直流母线电压波动，而且可维持制氢效率处于较高水平。最后，通过PSCAD/EMTDC的仿真算例分析验证了所提方法的有效性和优越性。

摘要:大规模多领域的氢能应用会对电力负荷的规模、结构及分布产生影响，进而给电源规划带来新的挑战。为此，文中提出一种考虑跨领域氢负荷的电源低碳规划模型。首先，计及工业、交通和供热领域的氢负荷，构建包含常规火电机组、碳捕集机组、新能源机组以及氢能系统的电-氢系统结构，并基于系统动力学理论对多领域的氢需求进行预测；其次，引入阶梯碳交易机制，在满足系统常规约束和氢能设备约束的前提下，考虑电、氢负荷需求，建立以投资、运行、碳交易以及弃电成本之和最小为优化目标的电源低碳规划模型；最后，以中国西北某地区的实际数据为例进行算例分析。结果表明，引入氢负荷和碳捕集电厂后的电源低碳规划模型能够优化电源结构、提高能源利用效率、降低系统碳排放量。

摘要:随着“双碳”目标的深入推进，新能源汽车的发展成为解决交通-能源领域碳排放问题的重要途径。文中提出一种计及碳排放流的光储充一体化电站和汽车加氢站的联合规划方法。首先，采用蒙特卡洛方法对新能源汽车的时空特性进行随机抽样，考虑充能站位置、规模和能源供应等因素，以系统经济性最优为目标建立规划模型。然后，引入碳排放流理论，结合潮流计算及电力网络分析方法，将碳排放成本纳入目标函数。最后，以中国南方地区某城市片区主动配电网为例，对不同光伏出力、新能源汽车渗透率场景的规划结果进行分析，验证了所提方法的有效性。

摘要:惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升，电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显，准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此，文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先，分析了频率与惯量的数学耦合机理，揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后，根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数，分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法，以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法，两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步，鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差，提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略，形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后，分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明，所提方法所需数据量少，仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估，评估结果准确性高且时效性强。

摘要:风电机组具备主动频率响应能力成为未来风电并网的前提条件，但频率支撑阶段与转速恢复阶段间控制策略切换不当可能引起系统频率二次跌落。针对这一问题，文中提出一种风电机组柔性频率响应策略。首先，在初始运行点将风电机组非线性模型线性化，分析初始运行点对风电机组出力特性的影响；其次，基于风电机组线性化模型推导包含风电和火电的电力系统频率响应传递函数，分析系统参数对频率响应动态特性的影响；然后，研究频率二次跌落和转速恢复间的矛盾，利用分段函数和Logistic函数构造附加功率参与因子，通过形状系数调节风电机组输出电磁功率；最后，基于MATLAB/Simulink平台进行仿真对比研究。仿真结果表明，所提出的策略在消除频率二次跌落的同时，具有良好的转速恢复过程。

摘要:以稳态特征量为输入的数据驱动稳定评估模型在新型电力系统安全稳定研判中有重要的应用前景,但需要在模型设计中解决节点数量庞大和网络结构复杂带来的关键特征聚焦难题，并提供失稳模式等更为丰富的评估信息。因此，设计了一套基于稳态信息输入实现大电网主导失稳机群预测的深度学习稳定评估模型。首先，提出一种图和节点特征异构的动态池化降维模型，可伴随特征聚合过程，按节点特征相似性动态归并节点，实现大规模电网拓扑、节点数量和特征的并行降维。然后，提出一种单机扫描型主导失稳机组分类器模型，通过全局注意力聚合将全网机组的相对运动信息集成到每台发电机特征向量中，使主导失稳机组辨识模型在结构上可以应对发电机组数量变化，具有很好的泛化能力。最后，在实际大规模电网中进行模型验证，并可视化地分析了关键环节的作用效果和应用性能。

摘要:能源变革背景下，分布式光伏、储能系统及互动型负荷规模化接入配电网。在调控优化模型中，由于资源特性的差异，配电网及用户侧等多元主体既有潜力作为具有灵活性的控制变量，也可能仍为具有随机性的参数。当负荷互动能力强、储能配置容量大、预测误差小时，这些主体可能表现出灵活性；反之，则可能表现出随机性。文中首先研究了灵活性和随机性的转换机制，基于聚合功率的鲁棒优化结果，推导了多元主体在控制变量和参数之间的一般性转换条件。然后，考虑时序耦合下聚合功率可行范围或波动范围最优，基于两阶段鲁棒优化，刻画了控制变量的可控区间和参数的不确定区间。最后，通过算例验证了转换条件及刻画方法的有效性，为电网多层级协同优化问题的建模和快速求解提供了支撑。

摘要:分布式电源和灵活可调负荷大量接入配电网，使其源荷特性与供需关系日益复杂，分布式储能系统（DESS）对优化有源配电网运行特性具有重要作用。针对电网规划过程中实际网架结构不明确、DESS功能复合性强，但规划场景单一导致难以实现全局优化的问题，提出一种基于优先指数的分布式储能序次规划方法，从需求层次分析的角度表征储能配置综合需求，指导储能的优化配置和有序接入。首先，提出一种基于配电网用户需求分析的优先指数构造方法，以确定各用户接入DESS的优先级；其次，计及风光出力不确定性，提出基于序次优化的分布式储能多目标规划模型，以确定网格化配电网中DESS的接入位置和容量；最后，建立用户储能需求改善度评价体系，为储能规划的方案制定提供理论支撑。选取某实际供电网格仿真验证了所提方法与模型可促进新能源消纳，有效指导高比例新能源配电网储能布局规划。

摘要:高级量测体系的发展和智能电表的广泛应用，为配电网三相状态估计提供了丰富的终端量测信息。同时，大量的智能电表数据给配电网通信系统提出了更高的通信带宽和实时存储要求。为了缓解量测拥堵和时延现象，文中引入事件触发机制代替传统量测数据的周期性采样，在保证有效量测信息及时上传的同时减少通信成本和投资。在此基础上，针对配电网实时状态感知问题，提出了基于鲁棒集合卡尔曼滤波的配电网三相动态状态估计方法，在正常运行场景下，能够保持与无偏估计加权最小二乘法相近的估计精度。该方法对于坏数据也有较强的鲁棒性。

摘要:随着电动汽车市场份额逐年上升，受限于区域内动力电池容量大小的电动汽车充电负荷占总用电负荷的比例不断提高。为此，提出一种考虑电池老化的电动汽车中长期充电负荷预测方法。首先，构建考虑电池老化的区域电动汽车电池总容量预测模型，预测电池老化带来的总容量衰减以及更换新电池和车辆数目增长带来的总容量上升。其次，构建考虑温度变化的动力电池老化特性估计模型，预估每次充电后电池最大容量、可充电量和续航电量，当电池最大容量不足以保证车辆安全运行时，对车辆更换新电池。最后，构建考虑充电成本的车辆行为仿真模型，模拟车辆出行和充电过程；借助模糊C均值法对不同种类电动汽车充电负荷进行划分，通过蒙特卡洛模拟与线性加权确定区域内电动汽车中长期负荷。仿真结果表明，随着车辆使用时间的增加，年负荷曲线波动程度不断变大；相较于新车，电池老化后单位车辆周均用电负荷峰值出现的时间会提前，且负荷峰谷差也会增大。

摘要:为提高灾前、灾后电力抢修物资与抢修人员调度的协调性和鲁棒性，提出一种计及故障信息和物资需求双重不确定性的灾前电力抢修物资预布局与灾后协同调度策略。首先，灾前针对灾情预测信息和电力抢修物资的双重不确定性，考虑决策者对风险的偏好程度，建立基于均值-条件风险价值（CVaR）的双层物资调配分布鲁棒优化模型，上层以电力抢修物资配置成本最小为目标对物资中转点的选择及预置电力抢修物资的数量进行优化，下层基于均值-CVaR工具搜索最恶劣故障场景分布，并鲁棒优化故障场景下中转点到故障点的电力抢修物资分配策略，以求得故障损失成本；其次，灾后考虑物资和抢修人员调度的时序耦合约束，建立以停电损失最小为目标，以中转点分配至各故障点物资的种类及数量和抢修人员的调度计划为决策变量的混合整数线性规划模型；最后，通过118节点实际配电网系统进行仿真分析，验证了所提策略的有效性。

摘要:电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低，电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题，建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型，分析了锁相环阻尼和初始角速度变化对暂态同步稳定性的影响规律。提出了基于频率偏差反馈矫正的锁相环附加阻尼控制方法，以提升并网逆变器的暂态同步稳定性。针对不存在稳定平衡点的严重电网故障带来的暂态失步问题，提出了锁相环输出角速度动态补偿方法，实现了故障恢复后系统的稳定运行。最后，搭建硬件在环实验平台，对理论分析和控制方法进行了验证。

摘要:高比例变流器接入弱电网后，容易产生由“外环控制-锁相环-弱网”交互影响主导的低频动态现象。网络侧线路参数、变流器控制参数因技术保密等原因往往难以完全获取，导致低频动态稳定性分析模型难以构建。因此，提出了一种基于数据驱动的低频动态稳定性分析模型参数辨识方法。首先，通过最小二乘回归算法辨识出网络参数矩阵；其次，建立系统矩阵，采用基于奇异值分解的动态模式分解算法将其重构，代入对应控制环节，通过求解一组线性方程即可同时获得所有变流器外环及锁相环的控制参数；然后，结合设备侧模型，构建完整的系统小信号稳定性分析模型；最后，在PSCAD/EMTDC中搭建2个新能源场站接入系统的算例，以验证参数辨识的准确性以及模型的有效性，并进一步分析系统的低频动态稳定性。

摘要:模块化多电平换流器(MMC)在对称工况下的建模与稳定性分析已经得到了广泛关注。实际工程中的MMC会处于不对称运行工况，如桥臂电感不对称、交流侧电压不对称等，不对称工况下的导纳建模与稳定性分析需要进一步展开研究。目前，考虑系统多频耦合的导纳模型与定量的导纳降维方法是不对称工况稳定性分析的难点。因此，文中主要建立了适用于不对称工况的MMC导纳模型，并对适用于MMC不对称工况下小扰动稳定性分析的矩阵降维方法展开研究。该降维方法基于导纳矩阵的向量范数，适用于“黑箱”系统及各种不对称工况，可定量评估各阶导纳矩阵的降维误差量。以中国鲁西背靠背异步联网工程广西侧为例，通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所建模型的准确性及所提降维方法在多种不对称工况下的适用性。

摘要:换流器技术变革导致线路边界的无源元件弱化甚至被取消，仅凭单端电气量特征难以实现全线范围内的故障识别。针对该问题，文中充分发挥换流器的高可控性，主动构建换流器对区内、外故障的特异性响应特征，建立与单端量保护具有配合关系的有源边界，进而实现单端全线范围的故障识别。在此基础上，进一步讨论有源边界特性的附加控制策略和关键参数的选择依据，并分析有源边界响应在故障回路中的传播规律，进而设计与之配合的单端全线速动保护判据。仿真验证结果表明，所提方法在高阻故障时仍能够可靠识别，提高了传统单端量保护的可靠性和灵敏性。

摘要:灵活接地系统中，基于稳态故障特征构成的单相接地保护普遍存在耐过渡电阻能力低的问题，并联小电阻投入后该问题进一步突出。文中研究了并联小电阻投入后故障线路与非故障线路低频暂态零序电流中暂态直流分量比值关系，发现暂态直流分量比值仅与对地电容有关。分析了故障线路与非故障线路低频暂态零序电流畸变率之间比值关系，进一步提出了一种基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统单相高阻接地故障选线方法。通过比较特定时间窗口内各馈线低频暂态零序电流畸变率的大小实现故障选线，并可准确区分母线故障与出线故障。该方法能够避免零序电压互感器断线与零序电流互感器极性反接的影响，且受故障距离影响小。同时，该方法采用暂态故障特征构成选线判据，有利于克服并联小电阻投入后稳态故障分量微弱的问题，对互感器精度要求不高。最后，通过实时数字仿真和实验平台分别验证了所述方法的准确性和有效性。