半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 分析了当今配电网规划的需求,确立了柔性负荷资源纳入规划的重要作用。从能量互动方式、调度响应方式、用户及设备类型3个角度提出柔性负荷的分类方式与分类结果。针对柔性负荷接入对配电网规划的影响,从负荷预测、电力平衡、规划优化、规划方案评估四大环节分析了现有规划方法的适应性与不足之处,并提出相应的改进思路与建议。最后,围绕柔性负荷建模、配电大数据挖掘与应用等新型关键技术进行了综述,并对未来配电网建设发展趋势进行了总结与展望。
    • 随着电力系统中电力电子装置渗透率越来越高,电气量的宽频特性越来越显著,并引发了新的涉网稳定问题,对电力系统信号的监测频带范围和响应速度提出了新的要求。因此,提出了一种快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。利用空间谱估计的“超分辨率特性”实现了短时间窗的宽频测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。最后,在硬件上实现该方法,通过仿真测试、硬件测试以及现场测试,验证了所提方法的有效性。
    • 由于虚拟同步机(VSG)控制技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG控制无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量。当电压长时间不平衡时将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及系统运行性能。针对此问题,文中提出一种采用二阶广义积分器对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG的VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现3种控制目标,即定子电流正弦且平衡、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG的VSG控制系统的控制性能。最后,所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。
    • 文中构建了电网公司与多个用户的需求响应主从博弈模型。其中电网公司基于预测得到的下一年负荷持续曲线,选取合适时间段制定需求响应补贴策略,通过降低峰值负荷减少输配电建设成本,提高输配电整体收益;而用户根据电网公司在某时段制定的需求响应补贴价格决定在该时段的响应量来获取额外收益。文中对主从博弈模型的存在性及求解思路进行了分析,并给出了博弈均衡解的求解流程。算例表明,电网公司可基于所构建模型得到峰荷时段的补贴价格,且电网公司及用户均可通过需求响应而获益。此外算例还分析了可避免输配电容量单位成本变化对电网公司需求响应收益的影响。
    • 智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PG&E 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。
    • 以电力、热力、燃气网络为代表的多能源网络是世界上最为复杂的物理网络之一,是连接能源生产和消费的重要传输环节,也是多能源系统耦合的重要途径。文中借鉴电力系统分析中“矩阵化”与“外端口等值”的思想,基于多能源网络支路层的广义电路模型,提出了网络层的广义电路分析理论。首先,针对多能源网络高维动态特性难以描述的问题,以支路广义电路模型为基础提出了拉普拉斯域通用多能源网络建模方法,并建立了矩阵化的紧凑模型。其次,提出了多能源网络的外端口等值方法,等效地将复杂的内部信息转换为等值的边界条件,既能解决多能源网络的联合分析难题,同时又很好地保护各能源系统数据信息隐私。最后,分别结合热力网络与燃气网络的实际特点,提出了热力网络与燃气网络的全网络广义电路模型与边界等值方法。
    • 充电网络是能源互联网的典型场景之一,深入研究充电网络运营模式与关键技术,可以有效缓解电动汽车充电负荷给电力系统带来的冲击,同时可以为促进大规模可再生能源消纳提供支撑。计及可再生能源配额制政策背景,提出了充电负荷聚合商的定义及运营框架,并针对充电负荷聚合商参与绿色证书交易市场的驱动力进行分析,进而构建了充电负荷聚合商内外2级绿色证书交易模式,并针对绿色证书交易与碳排放权交易、电力市场交易的耦合机理,建立了多市场协调机制。最后依据绿色证书交易模式,通过感知层、网络层、平台层、应用层4个维度,提出了针对充电负荷聚合商的绿色证书交易系统设计构想,支撑充电负荷聚合体系的发展与建设,为中国多类型、多场景下的能源互联网商业模式设计及其发展路径构建提供了参考。
    • 大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。文中设计了“集群自律-群间协调-输配协同”的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发了相应的系统。然后,重点介绍了这种集群控制、多级协调的调控体系特点和关键技术:①主动配电网网络分析技术;②分布式集群调控技术;③考虑不确定性的配电网有功和无功协调优化技术;④输配电网分布式协调调度技术。最后,简要介绍了该系统在高比例分布式可再生能源配电网的应用效果,并对后续的研究方向进行了展望。
    • 当风电、光伏等间歇性电源大规模接入电力系统时,为应对其出力的不确定性,电力系统经济调度模型需建立在对不确定性建模的基础上,建模精确度将直接影响调度结果的精确度。但当系统同时包含风电、光伏和负荷复杂的不确定性时,对系统整体不确定性进行精确建模显得尤为困难。针对这一问题,引入深度强化学习中深度确定性策略梯度算法,避免对复杂的不确定性进行建模,利用其与环境交互、根据反馈学习改进策略的机制,自适应不确定性的变化。为确保算法适用性,进行了模型泛化方法的设计,针对算法稳定性问题进行了感知-学习比例调整和改进经验回放的机制设计。算例结果表明,所提方法能在自适应系统不确定性的基础上,实现任意场景下的电力系统动态经济调度。
    • 坚强智能电网是国家电网有限公司实现电网高质量发展的物质基础。随着内外部形势的变化,原有的智能电网技术标准体系已经无法适应新时期标准化工作的要求,需要进行优化和完善。文中梳理了国内企业及联盟、国际标准组织和国外主要国家的标准体系研究现状,秉承继承性、创新性与实用性的原则,设计了新的智能电网标准体系分层架构和概念模型,构建了智能电网标准体系的总体框架,进行了综合与规划、智能发电、特高压输变电、智能配电、智能用电、调度控制与交易、信息通信及共性支撑技术8个专业方向的标准需求分析。最后,按照“重要性、迫切性、关联性”的原则,提出了各专业方向标准工作的重点行动计划。
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      • 宁剑, 江长明, 张哲, 张勇, 郭磊, 史沛然

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20191226007

        摘要:随着新能源规模的发展和电网特性的变化,传统调节资源的调度空间越来越小,亟须有效拓展电网调节资源,推动“源随荷动”传统模式向“源荷互动”协同模式转变。在未改变现有智能电网调度控制系统结构的前提下,提出了满足网络安全要求的可调节负荷资源参与电网调控的技术架构和若干技术。可调节负荷资源通过聚合商运营平台汇聚后与调度端负荷调控平台对接,构建调控机构-聚合商-负荷资源三级业务体系,实现调控机构与聚合商的监视、控制和市场等数据的实时交互,支撑负荷资源通过功率连续调节参与全网调度优化。华北电网对北京地区有序充电桩和分布式储能集群开展了168 h闭环控制,验证了文中所提技术路线的可行性,陆续实现了多个第三方负荷主体参与华北调峰辅助服务市场。最后,对大规模可调节负荷资源参与电网调控须面对和解决的技术问题进行了思考和展望。

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      • 蔡元纪, 顾宇轩, 罗钢, 张轩, 陈启鑫

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20200222003

        摘要:中国可再生能源规模的快速增长使得财政直补的压力增加,配额制和可交易绿色证书(简称:绿证)能够以市场化的方式对可再生能源进行补贴,或成为支持其产业发展的重要手段。中国绿证市场尚处于起步阶段,仍缺乏流通机制的系统性设计。文中提出了绿证的双边交易机制,并根据配额制的需要设计了涵盖核发、交易、核查的绿证流通全生命周期。在绿证的全生命周期中,不同主体需要追踪并异步更新其状态。随着绿证市场规模增长,数据帐本的一致性和安全性问题辄待解决。为此,文中提出了基于超级账本Fabric1.1的绿证交易平台解决方案,搭建了区块链底层网络环境和应用环境,开发了绿证交易必需功能和接口,并依托珠海“互联网+”智慧能源示范项目开展了实地验证。目前,共有十余家新能源发电企业和三十余家电力用户注册参与,完成模拟交易一百余笔,验证了系统的实用性和完备性。

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      • 陈强, 王建, 熊小伏, 王强钢, 龙毅

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20191214007

        摘要:大规模风电集中并网时,外送通道发生N-1故障,可能会导致输电线路和升压变压器过载,而现有的过负荷保护和稳控策略无法适应这种短时潮流过载,需要切除大量风电机组,不利于风电消纳。为此,论文分析了电力设备安全过载能力的关键参数及安全边界,确定了送出线路和变压器的长时过载区域与短时过载区域。依据设备的安全过载能力,提出了适应风电场集群并网的输电通道紧急过载运行策略,包括基于长时过载区域的重载告警和基于短时过载区域的风电切机与设备温升越限跳闸。算例测试表明,所提紧急过载运行策略具有可行性,能够充分挖掘输电通道的过载能力,在保障输电通道安全运行的前提下,提高风电外送能力。

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      • 范帅, 郏琨琪, 王芬, 王治华, 杨林, 何光宇

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20191107001

        摘要:随着高比例新能源渗透,发电侧调节能力大幅减弱,仅依靠常规可控电源的调控方式将产生大量弃风弃光。为此,本文提出了以“可调”满足“不可调”的电力平衡方式,协调大规模的需求侧资源参与需求响应(demand response, DR)。首先分析了当前各类DR机制在大规模DR中存在的局限性,特别是基线负荷在大规模DR中面临的诸多问题。进而提出了负荷准线的概念、模型、响应效果评价指标,以及基于准线的DR方案。将可以有效平抑系统内不可控波动的理想负荷曲线形状定义为负荷准线,各用户在激励作用下,根据自身偏好,自主地调整自身用电方式使其负荷形状趋近准线,从而实现可调资源与不可调资源的实时平衡。相比现有的DR机制,负荷准线简单易行,适用于大规模推广,从根本上提升系统调节能力,极大促进新能源的消纳。构建了测试系统,算例分析表明本文所提出的机制可有效降低高比例新能源电力系统的弃风弃光量。

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      • 于旭光, 李亚鹏, 贾泽斌, 李刚, 程春田, 曹瑞, 孙永军

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20191103002

        摘要:电力中长期市场与现货市场衔接的核心问题之一是中长期物理执行合同到短时间尺度的合理分解。为缓解现货市场电价的剧烈波动和促进市场的平稳运行,建立了考虑余留现货竞价空间均衡化并兼顾各流域梯级水电站间合同分解公平性的中长期合同电量分解非线性规划模型。该模型考虑了梯级水电站间紧密的水力和电力联系以及合同电量的执行要求,并采用多项式拟合技术处理模型中多变量耦合非线性关系。文中以中国西南地区水电富集的云南电力市场为背景进行案例分析,结果表明该模型能够合理地分解各流域梯级水电站中长期交易合同,并为现货市场提供均衡化的竞价空间。

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      • 黄梦华, 傅闯, 汪娟娟

        优先出版日期:2020-06-04  DOI: 10.7500/AEPS20191021009

        摘要:高压直流输电系统逆变侧不对称故障会造成换流阀换相电压相位发生偏移,进而引起换相失败的发生,严重影响了系统的稳定运行。为此,对不对称故障下的换相电压偏移量特性进行研究,基于电力系统暂态分析方法,对不对称故障下高压直流输电系统进行正负零序分解,推导出YNy0接线和YND1接线换流变压器阀侧三相电压幅值、相位的计算公式,得到不对称故障下12脉动换流阀换相电压的最大偏移量,并对换流变网侧交流母线线电压值进行计算,通过MATLAB解析计算分析不同类型故障接地阻抗下,换流阀换相电压偏移量的变化特性。PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果证明了本文所分析换相电压偏移量影响特性的正确性。

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      • 霍承祥, 高磊, 吴剑超, 李志强, 濮钧, 李照庭

        优先出版日期:2020-06-02  DOI: 10.7500/AEPS20200401001

        摘要:由于励磁系统动态增益对凸极发电机动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,多需要调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器。但在动态增益对发电机暂态稳定的影响方面,存在某些模糊认识,妨碍了相关工作的开展。文中首先分析了发电机暂态稳定与同步转矩的关系,将研究励磁控制系统动态增益对暂态稳定的影响转化为研究对同步转矩的影响,以便于数学推导。然后,对励磁控制系统动态增益影响凸极发电机同步转矩的机理进行了推导和算例计算,继之以单机系统、两机系统和实际系统仿真。计算和仿真结果表明,励磁系统动态增益在正常范围内变化时,对凸极发电机暂态稳定的影响很小,可以忽略。当为了改善电力系统阻尼而在正常范围内调整励磁控制系统动态增益时,不会对凸极发电机暂态稳定带来明显影响。

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      • 李明, 张兴, 郭梓暄, 马铭遥, 李飞, 赵为

        优先出版日期:2020-06-02  DOI: 10.7500/AEPS20200120003

        摘要:随着新能源装机容量和渗透率的增加,电网逐渐呈现出较大等效电网阻抗的弱电网特性,此时常规强电网下设计的并网逆变器PI参数往往引起系统谐振等不稳定问题。针对弱电网下如何优化设计并网逆变器PI参数的问题,常规方法往往需要近似处理或反复试凑,而且无法结合多个性能指标进行参数整定。因此,文中基于D分割法得到了弱电网下的并网逆变器同时满足相角裕度、幅值裕度、电流环带宽和短路比等多性能指标下的PI参数稳定域,并通过图形可视化地表现出来,从而快速、准确地获取弱电网下的PI参数,避免了反复试凑。最后,得出了弱电网下的并网逆变器即使将锁相环带宽设置很低,其PI参数也需要合理进行设计和选取才能使其稳定、高效运行的结论,并基于30kW实验平台验证了该设计方法和结论的正确性。

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      • 冯双, 陈佳宁, 汤奕, 史豪

        优先出版日期:2020-06-02  DOI: 10.7500/AEPS20191225001

        摘要:强迫振荡扰动源的准确定位是消除强迫振荡、恢复电力系统正常运行的关键。本文提出一种基于平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)图像和深度迁移学习的强迫振荡扰动源定位方法。首先对强迫振荡信号采用SPWVD方法以图像形式表征全网强迫振荡特征信息,然后通过深度迁移学习将其他领域的图像识别知识迁移到电力系统领域,挖掘振荡图像与扰动源位置之间的联系,在保证训练准确度的同时,提升了训练效率。在WECC 179节点系统中的算例验证了本方法的有效性,并且相比传统机器学习方法具有准确率高的优势。此外还考虑振荡数据中的噪声、录波起始时间以及数据长度验证了本文所提方法的准确性和抗噪性,并在由负荷引发的强迫振荡和系统拓扑发生变化的情况下,验证了方法的有效性。

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      • 叶林, 赵金龙, 路朋, 裴铭, 陈梅, 王勃, 车建峰

        优先出版日期:2020-06-02  DOI: 10.7500/AEPS20191112002

        摘要:为解决短期风电功率预测关键气象因素提取难、天气波动过程与功率波动过程匹配性差的问题,本文提出了一种考虑气象特征与波动过程关联的短期风电功率组合预测方法。首先,通过最大相关-最小冗余原则得到数值天气预报的气象特征因素来划分天气波动过程;其次,考虑天气波动过程与功率波动过程的关联关系,建立了以气象特征因素为输入、以风电功率为输出的波动过程关联的短期组合预测模型;最后,将不同天气波动过程下的风电功率预测值在时序上进行重新组合,以得到波动过程为输出的短期风电功率预测结果。实际算例表明,采用气象特征因素作为输入以及面向波动过程关联的组合预测方法,能够明显的提高短期风电功率的预测精度。

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      • 顾乔根, 周华, 许宗光, 龚啸, 汪冬辉, 顾浩

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20200203005

        摘要:本文分析了造成分布式就地化子机保护动作行为不一致的原因,分析了子机中断机制对保护计算的影响。各子机间中断异步将导致保护离散采样、数据插值、积分计算的一系列差异,进而导致保护动作行为不一致。针对子机中断异步问题,本文着重介绍了分布式就地化保护子机中断同步方法.方法不依赖外部对时源,能够在较短时间内完成各子机同步。分析计算表明,子机中断同步后各子机能够有效降低保护计算值差异,进而增强保护动作行为的一致性。本文还介绍了子机中断同步在异常情形下的处理方法。

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      • 薛士敏, 陆俊弛, 王守相, 孙亚冰, 刘存甲, 刘白冰

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20200115003

        摘要:准确可靠的故障测距技术对含有柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路的故障恢复至关重要。模块化多电平换流器配置的控制策略决定了其输出特性,将会影响现有故障测距方法的测距性能。考虑换流器控制策略对混合线路故障复合序网影响,提出一种新型的单端故障测距方法。换流器配置的负序电流抑制策略使故障后的负序网络仅包含传统交流侧,形成的单端网络使混合线路沿线集合电压和负序电流仅在故障点处同相位,利用故障点处独特的边界条件,根据相位差函数最小的特点实现故障测距。在PSCAD/EMTDC上搭建柔性交直流混合输电系统模型,大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性,以及在测距精度、抗过渡电阻能力和抗干扰能力等方面的优势。

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      • 吴峰, 王飞, 顾康慧, 周能萍

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20191124004

        摘要:波浪能作为一种储量丰富的清洁能源,是未来理想的能源之一,但其具有较强的随机波动特性,因此,可靠地预测波浪能发电系统的输出功率能给复杂电网的调度带来极大的便利。文中提出 基于改进的总体经验模态分解(MEEMD)-差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型的波浪能组合预测。首先,基于海浪计算原理,计算混合浪的每小时平均波高与周期。其次,采用MEEMD 模对每小时平均波高与周期进行分解,得到一系列特征互异的本征模态函数(IMF)和余量,并将平均波高分解的结果与离散小波变换分解结果做对比。然后,将得到的分量分别建立ARIMA 预测 模型,通过叠加得到每小时平均波高与周期的预测值。最后,建立直驱式波浪能发电系统波高-功率转换模型,实例结果验证了该组合模型预测的有效性。

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      • 王彬, 孙勇, 吴文传, 慕宗达

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20191121001

        摘要:电网实时调度介于日内滚动调度和AGC之间,是在线调度过程中承上启下的重要环节。对新能源高占比电网,实时调度是提高电网实时调节能力,应对新能源陡升/陡降等强波动性的重要手段。实时调度本质上是一个多目标调度问题,一般采用加权目标和的模型,采用不同权重来调节调度目标优先级,但由于在实际应用中这类方法的目标权重难以在线自适应整定,所以可行性不高。本文提出一种安全性和经济性协同的新能源实时调度方法,采用多阶段推进策略,实现了不同场景下不同调度目标的协调,兼顾了消除断面拥塞、最大化消纳新能源、传统机组间出力公平分配、AGC备用容量可行等不同的调度需求。基于本文提出的方法,开发了实时调度系统并在多个省级电网投运。测试系统的仿真和实际系统的实际运行结果证明本文方法的有效性。

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      • 宋国兵, 王婷, 张保会, 董新洲, 康小宁

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20191118005

        摘要:电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。本文总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。

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      • 孟润泉, 杜毅, 韩肖清, 王磊, 王金浩, 王鹏

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20191023001

        摘要:为提高配电网非理想工况下并网的交直流混合微电网(HMG)的运行性能,提出一种可变拓扑的交直流HMG及其控制策略。首先,在HMG交流母线与配电网之间插入了串联补偿变压器(SCT),并设置对应的双功能变换器在并网运行时控制SCT实现电压补偿,而在孤岛运行时用作HMG交直流母线接口变换器。其次,在分析电路拓扑和工作模式的基础上,设计了双功能变换器与交直流母线接口变换器的解耦协调控制策略。最后,仿真和实验结果表明,在配电网电压波动、暂降和暂升工况下,所提方案能够使HMG交流母线电压保持稳定,提高了HMG的故障穿越能力和供电质量。

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      • 于力, 焦在滨, 王晓鹏, 陈卫, 邓丰

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20190819001

        摘要:中压配电网精确故障定位技术对于减少电力系统的停电时间和停电频率,提高供电可靠性具有重要的意义。同步相量测量技术的广泛应用,为在配电网中实现故障的精确定位奠定了基础。本文对以同步相量测量装置(D-PMU)为基础的中压配电网精确故障定位方法的研究进行了分析和展望。在对中压配电网故障定位技术现状进行分析的基础上,阐述了目前配电网精确故障定位面临的机遇与挑战,提出了实现精确故障定位的前提条件。在此基础上,围绕着中压配电网精确故障定位研究的主要科学问题,提出了需要重点关注的研究内容,并对相关的研究思路和技术路线进行了详细的阐述。

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      • 鲁晓军, 向往, 林卫星, 文劲宇

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20190805006

        摘要:针对桥臂由半桥子模块和全桥子模块级联构成的混合型模块化多电平换流器(MMC),首先研究了混合型MMC输电系统小信号建模方法。以一个两端系统为例,基于根轨迹分析,分析了不同控制模式的混合型MMC接入弱交流电网时小干扰稳定性约束下的最大有功功率,并基于参与因子及模式分析得到了不稳定模态的典型参与变量和振荡频率,且通过电磁暂态仿真验证。基于控制参数灵敏度及动态特性影响分析,得到有利于增强小干扰稳定性和提升最大有功传输能力的控制参数优化策略。研究表明:弱电网接入下,混合型MMC逆变运行时失稳主要与q轴控制相关,需减小内环比例控制系数和降低前馈交流电流电压滤波截止频率;整流运行时失稳主要与d轴控制相关,需增大外环比例控制系数。

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      • 郭昆健, 高赐威, 林国营, 卢世祥, 冯小峰

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20190726002

        摘要:需求响应是售电商应对现货市场风险的重要工具,但已有研究中的售电商均采取电价型需求响应策略,无法根据变化的实际情况灵活实施需求响应,缺乏对于激励型需求响应的深入研究。针对此,构建了单一售电商与多个用户之间的激励型需求响应主从博弈模型,其中售电商通过在现货市场电价高于售电价格的时段,制定需求响应补贴策略以减少其售电损失,而用户根据售电商制定的补贴价格决定相应时段的响应量以获取额外收益。通过分析给出了博弈模型的求解方法,算例表明,售电商及用户均可通过需求响应而获益。此外,文中分析了现货市场价格波动对售电商的补贴价格制定、用户响应量和各自需求响应收益的影响以及有不同类型的用户加入需求响应项目时对售电商需求响应收益的影响。

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      • 邵冠宇, 王慧芳, 吴向宏, 陆金龙, 李建红, 何奔腾

        优先出版日期:2020-05-29  DOI: 10.7500/AEPS20190401001

        摘要:电力设备缺陷文本蕴含大量设备历史缺陷信息,若能实现从文本到缺陷信息的精确辨识,将对设备的故障率建模和健康状态评价等问题提供有效指导。引入依存句法分析技术,提出了“左贪心”出栈规则和基于神经网络的依存关系状态转移分析模型,实现了电力设备实际缺陷文本和缺陷分类标准文本的依存句法树构建,并结合缺陷文本特点,提出了电力设备依存句法树的剪枝、切分和重构方法。同时,提出了基于依存关系的树匹配算法,实现实际缺陷与标准缺陷依存句法树的匹配。以主变压器缺陷文本为例,分析了基于依存句法分析的缺陷信息辨识方法的可行性和有效性。结果表明,本文方法相比于其他树匹配算法和语义相似度计算方法在效率和准确性上有明显提升。

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      • 涂春鸣, 谢伟杰, 肖凡, 兰征

        优先出版日期:2020-05-28  DOI: 10.7500/AEPS20190917002

        摘要:虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下,控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性,相关结论对多VSG并联系统的设计与问题排查提供了理论参考依据。

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      • 周宜昌, 刘艳, 顾雪平

        优先出版日期:2020-05-28  DOI: 10.7500/AEPS20190922001

        摘要:大规模风电的接入为当今电力系统能源格局带来根本性变革,同时对大停电后电力系统恢复进程产生巨大影响。针对含多风电场的待恢复电力系统,文中首先构建了考虑空间集群效应的多风电场出力典型场景的确定方法及多风电场黑启动价值评价函数,并提出以综合净收益函数为评价标准的机组恢复顺序双层优化模型。上层模型求解当前电力系统可恢复的初始目标集,缩小恢复策略的求解范围,下层模型从该初始目标集中求取综合净收益最大的风电机组与火电机组恢复顺序组合,并根据动态可恢复节点重要度求解恢复路径。最后,在含风电机组的 IEEE 39 节点系统中验证了所提决策方法的有效性。

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      • 谢惠藩, 谭波, 刘洪涛, 刘湃泓, 宋阳, 徐光虎

        优先出版日期:2020-05-28  DOI: 10.7500/AEPS20200118002

        摘要:为解决高压直流输电工程常规接地极未能建成时直流双极投产问题,提出站内深井接地极和站外简易接地极的非常规接地极运行方案,并对接地极电气性能、人身安全、接地极发热、变压器直流偏磁和转移电位开展研究。主要结论如下:站内深井接地极方案具备技术可行性,但需采取隔离措施避免站内接地网感应较高的直流电位危及设备和人身安全;站外简易接地极方案在单极大地运行方式下跨步电压和接地极温升难以满足要求,应采取不平衡电流控制措施以保障接地极附近的设备和人身安全。

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      • 赵成勇, 吕煜

        优先出版日期:2020-05-28  DOI: 10.7500/AEPS20200218006

        摘要:在模块化多电平换流器(MMC)组建的多端柔性直流输电(MTDC)系统中,准确定位直流侧双极短路故障位置是确保快速功率恢复的重要举措。针对目前故障测距存在的问题以及架空线路参数难以获取的瓶颈,本文提出了一种基于架空线路简化R-L模型的直流电网双极短路故障定位方法。通过预设双极短路故障试验可反推出架空线路故障态下的单位电阻、电感值,在R-L模型基础上运用故障线路两端的实测电压、电流数据即可准确计算出故障位置。搭建于PSCAD / EMTDC的四端柔性直流系统被用来验证所提定位算法的有效性。仿真结果证明所提定位算法可靠性高,几乎不受过渡电阻、系统传输功率的影响,具有很高的精度和可靠性,同时这也证明简化R-L模型具有很高的精度。

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      • 王永明

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20200101002

        摘要:针对智能电网“调控一体化”运行模式缺少二次设备操作防误技术手段,提出并实现一种基于防误主子站协同的二次设备防误技术。通过扩展基于IEC104通信规约的二次设备防误应用服务数据单元(ASDU),建立调控与防误图模一体化,实现防误主子站的防误信息源端维护和逻辑一致性互校核。系统性提出二次设备防误规则,建立一次设备与二次设备、二次设备与二次设备、站与站之间的防误逻辑,设计基于专家知识库的二次设备防误算法,实现一、二次设备远方操作的防误闭锁功能。现场实践表明,二次设备防误可提升设备状态感知能力和远方操作防误风险管控能力,保障电网设备远方操作的安全性。

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      • 朱大朋, 苏建徽, 汪海宁, 张健

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20191225006

        摘要:兆瓦级光伏电站发电单元通常是由2台500 kW并网逆变器和一台1 MVA三相辐向双分裂升压变压器构成,而辐向升压变压器低压绕组间存在较大的分布电容,常发生2台光伏并网逆变器共同运行困难的问题。针对上述问题,论文对采用三相辐向升压变压器的光伏发电单元进行了等效建模,分析了变压器低压绕组间分布电容对双逆变器共同运行的影响机理。分析结果表明,并联在变压器两低压侧的2台逆变器之间存在漏电流回路;光伏发电单元中延后并网的逆变器直流母线电压升高导致双逆变器共同运行困难。通过仿真验证了机理分析的正确性。最后,提出了解决办法,并进行了仿真和实验验证。

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      • 胡枭, 尚策, 程浩忠, 王莉, 陈东文, 李勇

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20191113001

        摘要:能流计算是综合能源系统分析与优化工作的重要基础。由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能源形式耦合,综合能源系统能流计算面临诸多挑战。文中从确定性能流计算和不确定性能流计算2个角度系统性地归纳总结了现有研究成果,对其基础理论、数学模型及求解方法等进行全面评述并分析对比了其优缺点。其中,确定性能流计算旨在根据已知信息求解系统在某一确定工况下的运行状态,从稳态计算和动态计算2个方面进行论述。不确定性能流计算以确定性能流计算为基础,旨在基于不确定因素的影响获取系统状态量的分布特征,并从概率能流、区间能流和模糊能流3个方面进行论述。最后,结合综合能源系统未来发展要求对能流计算的研究方向进行了展望。

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      • 蒋海峰, 张曼

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20190916001

        摘要:针对现有相关矩阵法生成相关性风速的不足,本文引入风速的混合半云模型,改进风速的抽样过程。采用蒙特卡洛抽样生成具有相关性的风速样本,通过历史风速与模型结果的对比表明,所提出的改进相关矩阵法生成的风速间的相关系数与真实数据更为接近。选取不同相关系数对风场出力和并网可靠性进行分析,分析结果表明相关系数对风场出力和可靠性有较大影响,考虑风速相关性可以得到对风场出力和并网可靠性更加准确的分析。

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      • 朱兰, 姬星羽, 唐陇军, 杨秋霖, 牛培源

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20190926003

        摘要:可中断用户响应的不确定性会使电力公司面临调度成本不确定以及负荷削减量不足等风险,且不同用户违约风险具有差异性。针对用户响应调度指令概率不同的问题,在基本可中断合同的基础上引入保险合同,引导用户选择最贴近其真实可靠性水平的保单信誉度。以用户保单信誉度为基础,定义故障概率参数,构建基于用户响应概率的N-x不确定集,建立计及用户不确定性的机组与可中断负荷联合调度模型,并通过仿真验证所提方法的有效性。算例分析结果表明,所提N-x不确定集充分考虑可中断用户信誉度的影响,仅考虑发生概率高于设定值的故障情况,运行结果更符合实际。

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      • 陈中, 严俊, 朱政光, 谭林林, 路晨

        优先出版日期:2020-05-25  DOI: 10.7500/AEPS20190725008

        摘要:多馈入交直流混联系统具有强非线性、强耦合特征,而直流调整的快速性对控制策略的确定时间提出了较高要求。对于弱受端系统,直流子系统的输电能力较弱,功率的调整范围较小,进行快速功率调制时容易使系统越限,因此需要精细化的控制策略。为了从宏观角度考虑安全特性并实现快速功率精细调制,提出了解耦安全域的概念。对于含有静止无功补偿器(STATCOM)的弱受端多馈入交直流混联系统,基于解耦安全域调整直流功率,并将功率调制问题转化为线性规划问题,可快速得到安全控制策略,并实现直流系统快速功率调制的目的。最后,通过案例研究验证了所提方法的可行性。

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      • 刘琪, 王守相, 吉兴全

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20190509002

        摘要:分布式发电、储能及柔性负荷在有源配电网的广泛接入引起配电网节点注入功率的频繁变化,准确、快速地评估节点注入功率变化对节点电压、线路损耗、支路潮流等运行参数的影响变得至关重要。传统的灵敏度模型在节点注入功率变化较大时精度降低,无法有效满足有源配电网运行分析的需要。为此,本文利用配电网支路方程,提出了一种具有宽适应性的潮流灵敏度分析模型,具体包含节点注入功率对线路损耗的二次灵敏度模型、节点注入功率对节点电压的线性灵敏度模型和节点注入功率对支路潮流的线性灵敏度模型及二次灵敏度模型。利用IEEE33节点配电系统和123节点配电系统进行仿真分析,仿真结果证明了所提灵敏度模型的精确性和有效性。

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      • 冷华, 钱玉麟, 朱吉然, 唐海国, 张伟伟, 张海文

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20190529007

        摘要:各地配网自动化建设尚处于大规模试点阶段,很多区域的故障信息感知和定位手段有限,不同性质的停电事件又来源于多个业务系统,在条件有限的情况下实现停电事件精准分析的需求尤为迫切。本文结合电力公司的停电管理实际业务流程,设计停电池功能,综合分析变电站、馈线、台区、用户多层主配网数据,在分层分级研判基础上建立信号可信度模型,结合证据理论算法(Dempster/Shafer,DS)融合分析,多维度灵活地挖掘分析停电事件,提高故障点定位的容错性,满足在差异化场景下构建可靠的结构化停电信息资源池实现数据的共享发布。

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      • 杨燕, 程鑫, 金楚, 徐蔚, 林勇, 高超

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20190718010

        摘要:合理分区是广东等多直流馈入受端电力系统应对短路电流超标、复杂故障和交直流交互影响导致大停电等问题的根本措施。已有研究集中在开断交流支路选择方面,而分区在开断交流支路往往需配套加强区内网架以满足电气支撑约束。为此,提出了一种分区及互联优化方法,能够对分区断面、区间及区内互联方案进行同步协调优化,在满足潮流传输、直流运行支撑等需求下确定合理的拓扑结构和电气强度。首先,以最小化指定规模及以上停电事故发生概率为目标函数,考虑系统安全约束,构建了分区及互联问题对应的优化模型;然后,基于最小单元定义实现了网架方案的数学化表达,并以最小单元间的联结关系作为优化变量;最后,采用和声搜索和蒙特卡罗算法求解所发展的模型。通过在广东实际电力系统的应用验证了文中所提方法的可行性和有效性

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      • 徐广达, 张利, 梁军, 孙东磊, 赵龙, 韩学山

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20191118003

        摘要:能源互联网建设可实现居民用电设备的状态感知,为需求价格弹性的评估提供全新的数据 支持 以此为前提,提出一种基于设备用电特征的居民电力需求价格弹性评估方法 首先,根据需 求价格弹性的定义,分析居民用电设备的使用特征与自弹性 交叉弹性的关联性,揭示用电设备可 调整性对居民用户电价响应行为的客观约束 其次,针对居民用户因数量庞大且主观响应意愿存 在差异而导致的设备用电调整不确定性,结合与用电特征关联的设备可调整性分类,构建基于设备 用电调整模糊推理的居民电价响应行为分析模型 最后,将响应结果对应到需求价格弹性矩阵计 算,完成居民电力需求价格弹性评估 算例分析验证了所提的方法的合理性与有效性。

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      • 李建林, 李雅欣, 吕超, 赵伟, 周京华

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20191125006

        摘要:随着电动汽车动力电池的第一个退役高峰期的来临,废旧动力电池的后续处理正向环境和社会资源提出严峻挑战,储能电站是退役动力电池梯次利用的有效途径,研究退役动力电池梯次利用关键技术及其发展现状具有重大现实意义。针对梯次利用电池面临的主要问题及技术难点,本文首先详细介绍了国内外一些梯次储能示范工程,总结梳理了当前行业内存在的相关政策与标准;在此基础上,对退役电池梯次利用过程中的电池分类筛选、重组、热失控特征、均衡控制及电极材料回收等关键技术展开研究,并着重分析不同方法及控制策略的优缺点;最后结合国内外电动汽车发展趋势,对梯次利用电池的商业应用模式进行探讨与展望。

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      • 邹同华, 高云鹏, 伊慧娟, 夏睿, 吴聪, 徐长宝

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20191231003

        摘要:针对传统风电机组风速-功率异常运行数据处理清洗时间长、模型复杂的问题,提出一种基于Thompson tau-四分位法和多点插值的异常数据处理算法。首先,对切入风速与切出风速间等于或小于异常功率数据点予以剔除,通过划分风速区间,采用Thompson tau-四分位法对异常运行数据进行分段精细化清洗,降低异常点辨识的模型复杂度;然后,通过四点插值细分算法对清洗后的异常数据进行重构,获得完整的风速-功率有效数据;最后,以风电机组实际风速-功率数据为算例进行对比分析,结果表明本文提出的清洗方法实现简单、效率更高,尤其在临近风电场数据缺失、异常、不可用情况下,本文提出的重构方法能有效提高重构数据质量,且重构效果更优。

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      • 万炜, 袁辉, 王冠中, 徐路遥, 蒙志全, 辛焕海

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20200109008

        摘要:弱电网中变流器并网系统面临潜在的次超同步振荡风险。基于广义阻抗的稳定判据充分考虑了次超同步频段电网和变流器的耦合作用,并可将系统稳定性分析转化为单输入单输出系统进行分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,而且相比一次侧注入扰动具有成本低、操作简单的优势。为此,提出了任意功率因数下次超同步频段变流器广义阻抗二次侧测量方法。首先,推导了任意功率因数下的系统广义阻抗和考虑二次侧扰动信号注入的原-对偶复电路;然后,从电路的角度解释了所提广义阻抗测量原理。最后,给出次超同步频段任意功率因数下变流器广义阻抗二次侧测量方法。所提方法是现有广义阻抗测量方法的推广,仿真分析验证了所提方法的有效性。

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      • 岳涵, 邵广惠, 夏德明, 孙铭泽, 刘洋, 王克非

        优先出版日期:2020-05-22  DOI: 10.7500/AEPS20200304004

        摘要:直流闭锁等扰动引起的送端电网过电压,已成为限制直流输送能力和新能源消纳的主要约束。基于±800kV鲁固特高压直流弱送端电网,结合扎鲁特换流站调相机工程和东北电网系统保护建设,提出了协调换流站滤波器(电容器)、调相机及换流站近区同步机组的过电压抑制策略。电网稳态运行时,充分利用换流站及其近区调相机和同步机组补偿阀组消耗无功,减少滤波器(电容器)的投入量,从而降低直流闭锁滤波器(电容器)滞后切除引起的暂态过电压。另一方面,调相机和同步机组无功输出增大,为抑制直流闭锁潮流大规模回退引起的稳态过电压提供了充足的回降无功备用。最后基于鲁固特高压直流送端电网验证了策略的有效性。

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      • 劳焕景, 张黎, 赵彤, 邹亮

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20200312006

        摘要:针对高风电渗透水平下运行的电力系统,本文提出一种考虑分组控制和错位恢复的风电调频策略。首先,基于风机在该策略不同控制参数设置下的运行特性,将风机分组,为后续错位转速恢复减轻频率二次冲击奠定基础。在发生频率跌落时,令各组风机均提升有功功率至转矩保护限制下的最大值来抑制频率跌落。考虑到调频时基于转子转速或可释放转动惯量调节的控制策略与系统频率解耦,本文通过补充频率过调抑制系数对风机参考功率进行修正。仿真结果表明,所提策略通过让风机分组错位启动转速恢复和以“先抑后扬”的功率调节方式来收敛回到最大功率运行点,能有效平滑风机调频状态切换时的过渡过程,并使转速恢复不至于过慢。同时,频率过调抑制系数的引入增强了被触发后与系统频率解耦的调频控制对不同程度扰动的适应性。

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      • 张金龙, 鲍颜红

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20200201003

        摘要:针对日益复杂多变的运行情况和系统对安全稳定经济运行的要求,提出了热稳定输电断面功率极限区间在线识别方法。首先建立热稳定输电断面功率最小极限(CTC)和最大极限(TTC)的优化模型,然后基于关键热稳模式筛选和改进Benders分解法将原问题降维、解耦,最后基于集群计算平台快速求解。所提方法为调度运行人员实时准确掌握系统安全稳定边界、动态释放输电能力提供技术手段,某实际系统的算例分析验证了提出方法的实用性和有效性。#$NL关键词: 热稳极限; 关键模式;极限区间; 奔德斯分解; 非线性优化

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      • 严干贵, 刘莹, 段双明, 李洪波, 穆钢, 李军徽

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20200116008

        摘要:大规模电池储能电站响应频繁的电力系统二次调频小额功率需求时,面临二次调频功率在电池储能单元群之间分配问题,分配不当会劣化储能电站运行效率。本文分析了电池储能单元充放电功率对其能量转换效率的影响,构建了电池储能单元效率-充放电功率模型,提出电池储能电站整体能量转换效率最大化的电池储能单元群功率分配策略。该策略可以提高电池储能电站运行效率、减小功率损失,同时在小额调频功率需求场景下可以减少电池储能单元响应数量,延长电池储能电站寿命。仿真分析验证了所提功率分配策略的有效性,与按比例功率分配策略和最大充放电功率分配策略对比结果表明,所提出的功率分配策略在提升电池储能系统运行效率以及减缓电池寿命衰减方面均具有优势。

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      • 郑 涛, 吕文轩

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20200115010

        摘要:柔性直流配电网是配电系统的重要发展方向,可以采用电缆和架空线两种方式组网。鉴于架空线路瞬时性故障多发的特点,基于架空线的柔性直流配电网应配备有效的自适应重合闸方案,以提高供电可靠性。为实现这一目标,本文从断路器线路端电压与电流的相位差异特征出发,提出一种基于级联全桥型直流断路器控制的自适应重合闸方案。首先通过断路器转移支路的主动控制产生一定频率的故障检测电压,进而根据断路器线路端电压电流在对应频率下相位特征的差异,区分瞬时性和永久性故障,并进一步分析了过渡电阻等因素的影响。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流配电网模型,验证了所提自适应重合闸方案的可行性和有效性。

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      • 陈少宇, 黄文焘, 邰能灵, 虞昉, 朱振洪, 黎灿兵

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20200105002

        摘要:直流线路保护是保障多端柔性直流配电网系统安全稳定运行的关键,主要技术难点在于故障区段的准确识别和快速隔离。文中分析了故障后直流配电网中暂态高频分量的分布特点,提出一种基于高频功率的直流线路纵联保护方法;利用故障前后高频功率的幅值变化,提出保护快速启动判据;利用不同故障情形时线路两侧高频功率线性关系和相关系数的差异,提出基于线路两侧高频功率相关系数的故障识别和选极判据。在MATLAB/SIMULINK建立多端柔性直流配电网模型,仿真结果表明,保护方法可快速、准确判断故障线路和故障极,阈值易设计且相邻线路保护无需配合,灵敏度与可靠性高,对双端数据同步要求较低,不受系统运行方式影响和网络拓扑的限制,且具备良好的抗过渡电阻能力。

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      • 张琦, 孙亮, 申家锴, 李平, 李卫东

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20191219006

        摘要:随着新能源占比的不断提升,新能源输出电量较强的不确定性给现有采用解耦串行方式的月度电能交易计划编制带来诸多问题。文中提出了一种月度电能交易计划编制的时序仿真法,其中:新能源与传统机组的耦合协同优化方式可充分考虑新能源电量不确定性的影响,保障计划准确实施;“分段建模,前细后粗”的四阶段建模思路,可充分利用问题特点,既保证计算收敛且提升计算速度又方便计入运行安全约束,为调度计划制定奠定良好基础;年时间尺度电量执行进度基尼系数约束的引入,可保证各个发电实体电量执行进度的均衡从而更好地保证公平性。算例结果验证了所提方法的可行性与有效性。

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      • 王珍珍, 孙丹, 温树峰

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20191128005

        摘要:首先结合标准对IEC 61850 控制模型的定义和实现进行研究,对比了实际应用与标准定义,说明了对其测试的必要性;其次将IEC 61850-7-2 和IEC 61850-8-1 第2版中控制模型部分内容与第1版进行分析比对;然后着重分析IEC 61850-10第2版相对于第1版有较大差异的测试用例,剖析测试的新要点;最后通过工程应用中的探索,针对典型问题,讨论了相关测试要求及解决方案。

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      • 张粒子, 丛野, 陶文斌, 郑夏阳, 杨萌

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20191119003

        摘要:针对电力现货市场运行后,专项工程输电价格核价电量难以按照原有方法确定,以及现行输电定价机制可能影响电力现货市场竞争效率的问题,提出了面向电力现货市场的专项工程两部制输电价格优化模型。首先分析了中国现行的、以输电功能为主的跨省跨区专项工程输电定价机制在电力现货市场环境下的不适应性,阐述了其在专项工程准许收入回收风险的公平分担,以及在促进电力市场有效竞争等方面产生的不利影响;定性分析了以输电功能为主的专项工程电量输电价格对电力现货市场交易的影响,设计建立了基于一维搜索算法及多时段电能量与备用联合经济调度模型的专项输电工程两部制电价优化模型,以此确定两部制输电价格中通过容量电价回收专项工程准许收入的临界点。通过算例仿真验证了模型的有效性,并分析了影响输电价格结构的关键因素。

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      • 肖居承, 何光宇, 谢邦鹏, 赵文恺, 张思远, 刘锋

        优先出版日期:2020-05-21  DOI: 10.7500/AEPS20191027003

        摘要:由于事故备用通常由传统机组承担,随着可再生能源渗透率提高,系统事故备用日趋短缺,安全性面临巨大挑战。为了解决该问题,我们提出了事故备用分散转移(decentralized transfer of contingency reserve,DTCR)的实现方式,能够支持发电侧事故备用向用电侧分散转移。本文首先给出了DTCR系统设计和关键技术。其次,重点提出了一种支持DTCR的毫秒级电器级负荷频率控制方法,其核心是三阶段响应策略:瞬时保守响应(instantaneous conservative response,ICR)、可靠延时响应和最优动态控制。为了兼顾ICR的瞬时性和准确性,提出了一种考虑电器优先级和功率差异的本地侧零通信主动响应形式。为了增强ICR的试错能力,提出了保守响应量的整定公式,能够利用最少负荷资源避免频率低于危险阈值,同时最小化误动作带来的频率冲击。最后,通过修改的IEEE39节点系统仿真验证了本文方法的有效性。DTCR方案有助于缓解事故备用负担,提升系统安全性。

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      • 周鹏, 张新燕, 邸强, 岳家辉, 邢琛

        优先出版日期:2020-05-19  DOI: 10.7500/AEPS20191224010

        摘要:采用虚拟同步控制的双馈风电机组能提高电网惯量和频率支撑能力,成为实现可再生能源友好并网的有效途径之一。基于虚拟同步控制的双馈风电机组直接参与电网并网时,由于缺少预同步锁相控制,双馈风机定子与电网的电压幅值和初始相位可能存在偏差。针对上述存在的并网问题,提出一种虚拟同步控制的双馈风电机组无锁相环预同步控制策略。通过在虚拟同步外环控制中加入频率相位控制器和幅值预同步控制器,可以控制双馈风电机组并网前定子频率、相位和电压幅值与电网相同,并提出在无功-电压环中引入虚拟阻抗,实现了双馈风机快速有效地平滑并网。理论分析和仿真结果验证了无锁相环预同步控制方案对虚拟同步双馈风电机组并网的有效性。

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      • 何晨可, 韦 钢, 袁 丁, 朱 兰, 李 扬

        优先出版日期:2020-05-19  DOI: 10.7500/AEPS20190920001

        摘要:建立了电动汽车区间负荷模型和充换放储一体化电站(一体站)紧急负荷支撑区间模型,并提出一体站区间负荷紧急支撑策略及其孤岛区间负荷供电范围划分策略。基于区间理论分析,以系统孤岛负荷、开关动作次数和网损分别作为不同层的优化目标,建立主动配电网故障恢复多层优化区间模型。提出混沌模拟退火帝国竞争算法对故障恢复区间模型进行优化求解,并提出基于仿射数的区间Dist-Flow法用于潮流计算。算例验证表明,本文所提的计及一体站的主动配电网故障恢复方法具有快速性和有效性。

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      • 杜文龙, 杨洪耕, 马晓阳

        优先出版日期:2020-05-19  DOI: 10.7500/AEPS20190812007

        摘要:在非同步采样条件下,若电网采样信号中谐波和间谐波相邻,会出现严重的频谱干涉问题,且无法识别出信号中实际频率成分。针对以上问题,提出了一种基于快速独立分量分析(FastICA)的频谱分离算法测量谐波和间谐波参数。首先构建了多频率成分模型,将频谱中的谱线表示为多个频率成分分量的叠加,然后利用FastICA算法和最小二乘法得到频率成分参数,最终实现了对相邻多频率成分的测量。仿真结果表明,该算法可以在需求谱线数较少的情况下准确识别频率成分并保持较好的测量精度,且具有一定的抗噪能力。

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      • 石荣亮, 张烈平, 王文成, 张兴

        优先出版日期:2020-05-14  DOI: 10.7500/AEPS20191130001

        摘要:可再生能源通过快速功率变换器接口接入电网受到广泛关注,但往往会引起电网等效惯量减小的频率稳定性问题。文中分析了2种现有解决方案:利用锁相环(PLL)频率直接进行微分运算的方法,其动态响应速度慢,易引起谐波放大的问题;利用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)评估频率微分信号的方法避免了频率微分运算,但在抑制电网电压扰动方面的能力有限。为此,提出一种基于级联二阶广义积分器-锁频环(CSOGI-FLL)准确评估频率信号的虚拟惯量控制策略,即将基于二阶广义积分器原理的频率自适应滤波器加入SOGI-FLL的控制回路中,增强SOGI-FLL的扰动抑制能力。最后,建立柴储微网系统的仿真模型和实验平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略的有效性。

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      • 陈夏, 辛妍丽, 唐文虎, 郑明

        优先出版日期:2020-05-14  DOI: 10.7500/AEPS20191024002

        摘要:在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组辅机供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了双馈风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。

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      • 贺帅佳, 阮贺彬, 高红均, 刘俊勇

        优先出版日期:2020-05-14  DOI: 10.7500/AEPS20191022002

        摘要:清洁能源、电价等不确定因素对电力系统的规划运行有着重要影响,而分布鲁棒优化(DRO)方法因结合了随机优化和鲁棒优化在处理不确定性方面的优点逐渐受到学者们的关注,文中对DRO方法在电力系统领域的应用情况进行综述。首先,阐述了DRO方法的特点,并与其他不确定性处理方法进行了对比分析。其次,介绍了不同类型的DRO方法在电力系统中的应用现状,并分析了各种DRO方法(包括概率密度、矩信息两大类及基于这两大类的分布鲁棒机会约束方法)的优缺点。最后,对DRO方法在电力系统领域待研究的方向进行了总结与展望。

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      • 韦明杰, 石访, 张恒旭, 徐丙垠, 王鹏

        优先出版日期:2020-05-14  DOI: 10.7500/AEPS20190801009

        摘要:配电网高阻接地故障由于故障电流微弱而难以被传统保护装置检测并排除,故障长时间存在会增加发生火灾和人身安全事故的风险。针对现有方法在面对不同接地介质等故障场景时,因故障特征的差异性及噪声干扰而导致的整定阈值难设定和检测可靠性不足等问题,基于对10 kV电网现场实测高阻故障波形的分析,采用最小二乘线性拟合描述波形非线性畸变,提出基于零序电流波形区间斜率曲线的故障检测方法。同时,采用格拉布斯(Grubbs)法抑制不规则波形畸变对区间斜率曲线的干扰,以进一步保证算法对故障特征的正确提取。所提方法具有较强的抗噪声能力,数值仿真和现场实测故障数据验证了算法的可靠性。

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      • 章坚民, 夏燕, 倪琳娜, 胡瑛俊, 杨思洁, 邱程峰

        优先出版日期:2020-05-14  DOI: 10.7500/AEPS20190627003

        摘要:态势可视化是低压配电网现代化监管关键技术之一,为此提出配电变压器为中心低压配电网(TCDN)概念作为研究及工程应用的对象和目标。清晰美观的接线图自动生成是TCDN态势可视化的前提,接线不对称性和负荷不对称性是低压配电网的关键特点,提出2类适合态势感知的分相接线图布局设计。提出了TCDN分相接线图自动生成原理,基于该原理的接线图,既能确保三相四线主干线和三相用户的接线对称性,也能清晰识别出单相双线用户导致的接线不对称性。对于提出的虚拟全单相接线图形,基于其单线束扇形图形设计参数和排列顺序,提出了单线束初始布局以及缩放和旋转参数计算方法以生成初始图形,再进行基于力导的美化计算以得到较为美观的图形。基于提出的原理,得到的虚拟全单相接线图形可以分解组装得到分相接线图。案例验证了本方法的快速性和有效性,其电压态势时序图片可以很好地察觉含单相户用光伏、单相及三相负荷变化下的低压配电网动态运行特性。

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      • 孙黎霞, 白景涛, 周照宇, 赵晨昀

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        摘要:为进一步提升电力系统暂态稳定评估的准确率,依据电力系统暂态过程数据的时序特性,建立了一种基于双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的暂态稳定评估模型。该方法通过Bi-LSTM网络建立底层量测数据与电力系统暂态稳定类别之间的非线性映射关系,采用准确率、F1指标和FPR指标综合评估Bi-LSTM网络模型性能的优劣,在此基础上,采用t分布随机近邻嵌入(t-SNE)降维方法和k最近邻(KNN)分类器进一步提升暂态稳定评估的准确率。新英格兰10机39节点系统算例表明:所提模型比传统的机器学习模型和部分深度学习模型拥有更好的评估性能。通过可视化方法和网络预测分数对评估模型进行分析,结果表明Bi-LSTM网络模型具有较强的电力系统暂态过程特征提取能力,适用于电力系统暂态稳定性的评估。进一步研究了底层输入数据的归一化模式和方法对暂态评估模型的影响,结果表明z-score归一化方法要优于min-max归一化方法,采用总维数归一化模式的模型评估性能更好。

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      • 陈威, 叶运铭, 周保荣, 杨健, 汪娟娟, 傅闯

        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20191025007

        摘要:定电压控制和预测型定关断角控制是高压直流(HVDC)逆变站常规的控制方法,合理整定控制器参数可提高交直流系统的小干扰稳定性。文中首先基于开关函数法建立了基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)系统的小干扰动态模型,将其动态响应与电磁暂态模型的动态响应进行对比,验证了小干扰动态模型的正确性。接着,采用特征值及其灵敏度方法分析了LCC-HVDC系统的振荡模式和阻尼特性,对比分析了逆变侧采用定电压控制和预测型定关断角控制时,换流站控制器参数以及交流系统短路比对系统稳定性影响的异同。最后,整定了能维持系统稳定运行的控制器参数稳定域,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了稳定域的正确性。

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      • 金伟超, 韩畅, 杨莉, 林振智, 高强, 应国德

        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20191015009

        摘要:构建抗灾型骨干网架并对其进行差异化加固,可以保障极端灾害下电网安全运行和重要负荷供电。在此背景下,提出一种计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化模型。该模型定量评估了电网中节点和线路的拓扑和运行重要度,并提出基于核主元分析的综合评估方法。在满足投资限制的基础上,以最大化网架生存性、抗毁性和系统可恢复性为目标对抗灾型骨干网架进行优化。然后,采用嵌入图论修复策略和档案学习策略的改进全面学习粒子群优化算法求解优化模型,以扩大可行解空间。最后,某区域电网仿真算例验证了该模型的有效性。

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      • 龙雪梅, 杨军, 吴赋章, 詹祥澎, 林洋佳, 徐箭

        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20191011008

        摘要:本文提出了一种考虑路网-电网信息交互和用户心理的电动汽车充电负荷预测框架,首先以出行链和OD矩阵得到电动汽车出行目的地;然后,考虑行驶、排队时间和充电电价,提出基于后悔理论的充电站选择模型;接着,基于跟驰模型对车辆在路网中的行驶过程进行微观交通分析,建立基于电价驱动的路网-电网交互式负荷预测框架;最后,采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车的出行和充电情况,以预测电动汽车充电负荷时空分布。通过在北京市三环路网和相应电网上的仿真,验证了所提出的电动汽车充电负荷预测框架的有效性。结果也表明路网和电网通过电价相互作用,使得电动私家车和出租车的充电负荷在时间与空间上分布差异明显。

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      • 薛禹胜, 黄杰, 王放, 张萃云, 钱锋

        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20191008004

        摘要:为尽快实现净零排放,积极应对气候变化,需要全球在碳源减排及碳汇增容两方面取得更具变革性的突破。应对气候变化需要多种减排措施,其成本及效果均有较大差异,当前碳市场研究已对不同减排行为提供差异化的商品种类和激励力度,但如何具体确定并落实差异化激励力度,如何协同不同商品种类间的交易流通,目前还缺乏统一分析框架和决策支撑方法。该文在能源领域的信息物理社会系统视角下讨论碳市场的调控机制设计,在详细剖析碳减排行为的多重属性及其交互机理基础上,重新设计了碳市场不同商品间的交互框架:即商品内部遵循各自市场规律分类监管,商品间通过多层当量实现协调,在调控中注重碳减排和碳抵消行为的多重效益,规避由于刚性链接、离散调控、多头调控等问题所产生的市场冲击及市场振荡。通过基于混合仿真的沙盘推演,支撑碳市场架构设计及调控决策。

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        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20190807002

        摘要:多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功无功调度架构,以最优网损和电压均衡目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。

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      • 欧阳金鑫, 张真, 肖超

        优先出版日期:2020-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20190613007

        摘要:基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)在交流电网故障下易发生换相失败,对电力系统的安全稳定运行造成很大影响。基于交流电压跌落快速检测的换相失败预防控制(CFPREV)是避免首次换相失败的主要手段。换相失败与电压跌落、故障时刻及直流电流和触发角等因素的变化有关,而常规CFPREV基于固定控制参数易出现误动的情况,使得电网运行状况进一步恶化。为此,本文综合考虑短路故障发生时刻、直流电流动态变化和关断角控制器响应等因素对换相过程的影响,推导了交流故障引发首次换相失败的临界换相电压值;然后通过量化不同故障严重程度下换流阀对换相裕度的需求,建立了触发角调节量的选取方法;最后提出了直流输电系统CFPREV的改进策略,最大程度上提升直流系统首次换相失败免疫能力,降低直流系统发生换相失败的概率。

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      • 杨景刚, 刘洋, 刘瑞煌, 袁宇波, 马大俊, 陈武

        优先出版日期:2020-05-11  DOI: 10.7500/AEPS20191108001

        摘要:适用于直流配电网的电力电子变压器(PET)需要中压直流端口,而现有基于模块化多电平换流器(MMC)结构的PET拓扑可同时提供中压交流、中压直流、低压直流和低压交流端口,但这类PET需要四级电能变换,使得电路结构复杂,体积和重量较大。本文提出了一种适用于直流配电网的多端口MMC谐振型PET拓扑,采用混频调制策略,同时在MMC桥臂支路中并联一组LC谐振支路、中频变压器和全桥电路实现中压直流和低压直流端口的功率解耦输出。该PET拓扑仅使用三级电能变换即可提供所需的多端口特性,具有电路结构简单、体积重量较小等优势。针对该PET拓扑,提供了等效电路分析、控制策略和参数设计方法。最后,通过仿真和实验结果验证了该PET拓扑的可行性。

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      • 赵晋泉, 汤建军, 吴迪, 汤伟, 杨铖, 胡晓飞

        优先出版日期:2020-05-11  DOI: 10.7500/AEPS20191019002

        摘要:为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。

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      • 宋军英, 崔益伟, 李欣然, 钟伟, 邹鑫, 李培强

        优先出版日期:2020-05-11  DOI: 10.7500/AEPS20191016008

        摘要:为了改善目前负荷建模中聚类方法相似度衡量不准确及聚类结果质量较差的问题,本文综合运用k-means及熵权法原理,提出一种基于欧氏距离与动态时间弯曲距离(Dynamic Time Warping, DTW)的日负荷曲线聚类方法。首先采用欧氏距离与动态时间弯曲距离分别衡量日负荷曲线的整体分布特性、局部动态特性与整体动态特性;然后引入熵权法自适应配置此三种特性的权重系数;最后采用k-means聚类算法,以本文所提相似度衡量方法为依据,对用电日负荷曲线进行聚类。算例对某省区电网典型用户的日负荷曲线展开聚类分析,结果表明本文方法所选相似度衡量指标合理,且在聚类质量、鲁棒性等方面具有一定的优越性,可以真实反映该地区的用户用电特性,满足在线负荷建模的应用需求。

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      • 张丙旭, 许刚

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        摘要:考虑电动汽车(EV)并网后用户的差异性需求,提出一种计及需求差异的EV并网优化控制策略。首先,根据需求差异将并网EV集细化为刚性集、可削减集及灵活集3个子集,并分别建立充放电控制模型。其次,建立用户行为模式模型,描述用户行为模式的分布特征,进而制定计划功率需求。最后,以实际功率与计划功率偏差及功率波动最小为目标,提出并网EV的滚动时域优化策略,每一轮优化将可削减集及灵活集中EV功率增量作为最优控制变量在充放电控制模型约束下求解。实验分析证明,所提优化策略保证了实际功率符合计划功率的同时兼顾了用户的差异性需求,对并网过程中随机动态因素具有一定的鲁棒性。

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      • 秦金磊, 孙文强, 李整, 朱有产

        优先出版日期:2020-05-08  DOI: 10.7500/AEPS20191218003

        摘要:相对于传统电力市场,微电网准入门槛低,用户个体趋利性强,分布式电能设备产能不稳定等问题可能使得微电网交易陷入信任危机。为此,文中提出了适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制。首先,分析常用的共识机制及其在微电网应用场景中的缺陷。同时,设计了微电网电能交易区块链账户节点属性,改进了基于区块链的微电网电能交易流程。然后,建立微电网节点信用值评定机制,完成了节点信用值的公开、公平评定。最后,提出了基于信用证明的共识机制(PoCS),实现信用值影响共识过程,经济因素激励用户节点维护信用值。仿真结果证明,所提出的适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制及微电网电能交易的智能合约能够以经济收益激励信用高的节点,抑制微电网内的节点失信现象。

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      • 黄丽平, 王逸飞, 郭俊韬, 许根利, 狄方涛

        优先出版日期:2020-05-08  DOI: 10.7500/AEPS20190923003

        摘要:极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济 调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑 电网载荷均衡度及 N - 1 安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝 对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再 校验思想,提出了一种新的 N - 1 安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79 系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性

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      • 刘阳, 鄢发齐, 汪旸, 夏添, 董向明, 陈文哲, 张慕婕

        优先出版日期:2020-05-08  DOI: 10.7500/AEPS20190921006

        摘要:为解决离线断面及限额不能实时匹配系统运行方式的问题,针对热稳定断面构成元件搜索、限额制定提出了一套在线算法。采用直流法计算支路开断、有功元件跳闸、母线跳闸3类故障的潮流转移,提出了将母线跳闸转化为虚拟短线开断的方法,使潮流转移关系得以显性表达。归纳得出了3类故障潮流转移通用线性表达式,为制定断面限额奠定了基础。提出了基于“风险支路+威胁元件”构成法的热稳断面构成元件搜索方法,基于潮流转移通用表达式提出了风险加权的断面监控指标构造方法及断面限额制定方法。对于涉及并联支路的相近断面给出了合并方法,对并联支路构成的断面给出了监控指标的化简方法。为保证求解速度和计算精度,采用直流法搜索与交流法校验修正相结合的计算策略。应用于实际案例,搜索的断面将离线断面所反映的热稳风险全面覆盖,计算限额与离线限额的一致性较好,验证了方法的有效性;每一轮计算耗时约3.6 min,满足在线应用要求。

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      • 颜湘武, 崔森, 宋子君, 孙雪薇, 孙颖

        优先出版日期:2020-04-30  DOI: 10.7500/AEPS20200120001

        摘要:双馈感应发电机在最大功率点跟踪控制下,发电机的输出功率难以响应电网频率波动,而常规超速减载控制虽然可保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制启动频繁等问题。为此文中结合双馈感应发电机网侧变流器的控制特性,提出了基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略。其中,虚拟惯量调节和一次频率调节都由超级电容控制实现,无须改变或增加风电机组额外附加控制,提高了单台风电机组的致稳性和抗扰性。根据实际超级电容模组的成本和充放电效率对储能单元容量进行优化配置。通过对比评估预留备用一次调频方案的经济性,表明所提方案具有较强的经济优势。最后,通过仿真实验表明其惯量支撑和一次频率调节能力及发电效益相较于常规一次频率控制具有明显提高。

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      • 杨丽, 孙元章, 徐箭, 廖思阳, 彭刘阳

        优先出版日期:2020-04-30  DOI: 10.7500/AEPS20190706006

        摘要:大规模风电接入给系统带来新的不确定性,影响系统频率响应特性,从数据驱动的角度出发,提出了一种基于自适应动态模型的在线强化学习方法,用于系统的负荷频率控制。建立低秩自编码器特征提取网络,从所量测的低维数据中发现隐藏特征;基于特征网络,建立非线性动态系统稀疏辨识学习模型,感知系统动态模型的潜在物理状态,提升模型在线学习效率;通过结合模型预测控制,进行实时决策控制。所提出方法能够有效解决传统模型预测控制对系统全局模型准确性的依赖问题,加强控制器对系统动态模型的自适应性,且能有效跟踪风电输出功率的随机波动。最后,以接入四型风机的负荷频率控制模型为例,验证所提方法的有效性。

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      • 喻锟, 邹豪, 曾祥君, 刘玉玲, 刘丰, 陈小平

        优先出版日期:2020-04-30  DOI: 10.7500/AEPS20190523001

        摘要:为解决谐振接地配电网对地绝缘参数测量过程中电压互感器漏阻抗和中性点对地支路阻尼电阻导致的测量误差问题,提出了谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法。采用双电压互感器,通过消弧线圈内部电压互感器或零序电压互感器向配电网注入变频恒流特征信号,并从另一电压互感器测量返回的特征频率电压信号,对含阻尼电阻的零序谐振回路进行等效变换,搜索准确的系统谐振频率,实现了系统对地电容和对地泄漏电导的精确测算。该测量方法的电流注入与电压测量单元共同直接作用于对地绝缘参数支路,从原理上消除了电压互感器漏阻抗和系统阻尼电阻的影响,大幅提升了对地绝缘参数测量精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及某变电站10 kV侧对提出的对地绝缘参数实时测量技术进行了仿真分析与现场实验验证。分析结果表明,该方法测量精度高,且参数测量过程安全快捷、操作简便,不影响配电网正常供电。

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      • 王蓓蓓, 胥鹏, 赵盛楠, 丛小涵, 陈浩, 高博, 李雪松, 蒋宇

        优先出版日期:2020-04-27  DOI: 10.7500/AEPS20191016001

        摘要:随着智能电网的深化建设与互联网新型技术的快速发展,未来电网将进入“互联网+”时代,系统中个体将实现广泛互联。在此背景下智慧能源综合服务发展的困境得以解决,其服务内涵与服务形式将得到不断延伸。文中首先分析智慧能源综合服务现有业务由于技术、数据等原因而无法解决的诸多问题,基于“互联网+”下逐渐广域普及的终端设备及“云大物移智”、5G通信、边缘计算等技术特点,深入探讨未来智慧能源综合服务可能的业务形式,分别提出智慧能源综合服务面向用户侧、配电侧以及能源金融3个方面的未来典型应用场景,并对其顺利开展急需解决的问题进行展望和思考。

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      • 李生虎, 蒋以天

        优先出版日期:2020-04-27  DOI: 10.7500/AEPS20190912001

        摘要:双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间动态交互,影响系统阻尼振荡能力。由于系统状态矩阵由SG和DFIG参数决定,推导振荡模式对受控参数灵敏度的难度增加。针对含DFIG的电力系统,为量化无功调节对阻尼振荡的控制效果,提出阻尼比对SG无功出力灵敏度的解析表达。引入最小阻尼比约束,提出基于无功优化的振荡稳定约束最优潮流(OSC-OPF)模型。根据OSC-OPF拉格朗日乘子,提出稳定约束下网损对SG无功容量的灵敏度。仿真结果证实,所提模型有助于降低风电系统网损并改善其阻尼振荡能力。

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      • 刘晋源, 吕林, 高红均, 刘俊勇, 石文超, 吴勇

        优先出版日期:2020-04-27  DOI: 10.7500/AEPS20190826001

        摘要:随着清洁能源的发展,高渗透率的分布式能源(DG)和电动汽车(EV)给配电网的规划和运行带来诸多影响,例如大量弃电、加剧负荷峰谷差等问题。文中建立了计及DG出力相关性和EV需求响应的规划运行双层模型以减小负荷波动。首先,在DG概率模型的基础上使用相关矩阵法生成具有相关性的DG节点样本;其次,建立多目标规划运行双层模型,上层考虑DG和充电桩的协同规划,下层考虑负荷波动、DG弃电等运行成本,并将所提随负荷波动EV充放电价、DG相关样本等以约束方式表示;接着,在应用Voronoi图法对充电站服务范围划分的基础上确定EV响应量上限并将双层模型转化;最后,应用CPLEX工具包对文章所建二阶锥模型进行求解,通过某“交通网-配电网”关联系统验证所提模型和方法的有效性。

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      • 屠竞哲, 易俊, 王超, 潘艳, 陆晓东, 张健

        优先出版日期:2020-04-27  DOI: 10.7500/AEPS20190809002

        摘要:在大容量直流和高比例新能源集中接入电网的背景下,研究了考虑光伏动态特性影响的直流大功率扰动引发功角电压交互失稳问题。首先,从理论上推导了两机等值系统发电机转子运动方程和电动机负荷运动方程;然后,分析了直流大功率扰动引发功角和电压交互作用导致系统失稳的物理机理;最后,进一步分析了光伏低电压穿越期间不同有功/无功特性对系统稳定性的影响规律,通过吉泉直流实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,两侧发电机功角拉开和负荷母线电压跌落(电动机电阻减小)形成恶性循环最终导致系统失稳,不同的光伏低电压穿越有功/无功特性对系统稳定性的影响需要通过理论结合仿真综合分析。

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      • 冷亚军, 吴宗育, 赵文会, 黎忠雪

        优先出版日期:2020-04-24  DOI: 10.7500/AEPS20191005003

        摘要:黑启动方案的优选和评估对电力系统在大面积停电后的快速恢复具有重要的意义。熵权法是黑启动评估中常用的权重确定方法,但却存在指标权重分配差别过大,无法体现决策矩阵微小变化等缺点。基于此,文中提出了一种新的权重方法——基于近邻传播聚类的权重确定方法,并将其用于黑启动方案评估。首先,利用近邻传播聚类算法对指标完全情况下的黑启动方案进行聚类,得到全指标黑启动方案聚类结果。其次,依次隐藏每个指标,再采用近邻传播聚类算法对黑启动方案进行聚类,得到缺失指标情况下的黑启动方案聚类结果。再次,根据结构相似性思想,对全指标黑启动方案聚类结果和缺失指标黑启动方案聚类结果进行相似性计算,得到指标权重,并采用线性加权法完成对所有黑启动方案的完全排序。最后,在广东电网黑启动数据集上对文中所提方法进行验证,实验结果表明所提方法具有较高的准确性。

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      • 刘健, 张志华, 李云阁, 芮俊

        优先出版日期:2020-04-24  DOI: 10.7500/AEPS20190730008

        摘要:针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。

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      • 何莉萍, 高仕林, 叶华

        优先出版日期:2020-04-24  DOI: 10.7500/AEPS20190729014

        摘要:含金属回线的不对称双极柔性直流电网的短路电流特性分析是其故障类型判别和故障隔离的基础。不对称双极电网发生各种故障时的短路电流具有相似的特性,难以区分。文中针对不对称双极多端直流电网的短路电流特性进行分析。首先,建立直流电网的等效电路,其中换流器和线路分别简化为RLC串联电路和RL串联电路;然后,基于建立的等效电路,分析了单端换流站的短路电流特性;最后,基于单端换流站短路电流特性,分析各换流站的放电回路,研究了不对称双极多端柔性直流电网在各种故障类型下的短路电流特性。张北双极柔性直流电网的仿真结果验证了分析得到的多端柔性直流电网短路电流特性的正确性。

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      • 姚子麟, 张亮, 邹斌, 顾申申

        优先出版日期:2020-04-24  DOI: 10.7500/AEPS20190614002

        摘要:在解除管制的电力市场中,精确预测电价有助于市场各方有效参与市场运营与管理。清洁能源渗透率的提高,给电价预测精度带来了新的挑战。文中选择不同的输入特征变量并结合长短期记忆(LSTM)网络的特点,构建含高比例风电的电力市场电价预测模型对含有风电的电力市场电价进行预测。研究表明,风能和负荷的比值是含高比例风电的电力市场风电电价预测的关键输入参数。LSTM具备时间延迟记忆特点,拥有较好的电力市场时间序列电价预测能力。以北欧市场中DK1电力市场实际数据为基础,采用3种模型进行对比分析,结果表明含有风能和负荷的比值且考虑多时刻信息输入的LSTM模型可以较大地提高低谷时段的电价预测精度。

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      • 王建勋, 张逸, 张嫣, 邵振国, 黄毅标, 杨朝赟

        优先出版日期:2020-04-24  DOI: 10.7500/AEPS20191210002

        摘要:现代工业园区具有用电量大、敏感设备多、电压等级高等特点,为缓减电压暂降对现代工业园区用户造成的巨大经济损失,克服现有治理方案手段单一、成本高以及可实施性差等不足,提出协调应用电网侧和用户侧治理措施、优化配置切换型与补偿型治理设备的电压暂降综合防治方案。首先,对用户侧多个同类型与不同类型暂降治理设备的性能、成本进行分析,建立各治理设备的成本模型;其次,对输配电线路的改造成本分别进行建模,并建立线路改造后园区年度暂降次数模型;最后,建立综合防治后治理方案的最大净现值目标函数,利用粒子群优化算法求解获得园区最优的暂降治理设备配置方案。通过对某现代工业园区进行实例分析,验证了该方案能综合应用各种治理手段,提高园区电压暂降治理的净现值,具有较好的可行性。

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      • 廖侃, 丁肇豪, 舒隽, 陈杰, 赵进

        优先出版日期:2020-04-22  DOI: 10.7500/AEPS20191117002

        摘要:随着中国电力现货市场建设的不断推进,市场交易体系和交易品种日趋复杂。未来各类交易品种交织关联,将导致电力市场操纵行为日益复杂和隐蔽。各类操纵行为可能会扭曲市场交易结果,影响市场对资源优化配置的有效引导,继而影响电力市场改革的有效性和可持续性,是电力市场建设发展过程中需要重视和严密监管的问题。对此,文中针对性地研究分析了欧美电力市场中存在的操纵行为,通过介绍操纵行为的定义、分类及原理,结合案例总结了电力市场操纵方法的一般规律和对应的市场监管原则。文章在此基础上,结合中国电力市场的发展现状,提出了针对中国电力市场监管体系的启示和建议。

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      • 王洁, 许昌, 韩星星, 辛子扬, 薛飞飞, 李林敏

        优先出版日期:2020-04-22  DOI: 10.7500/AEPS20191024006

        摘要:平坦地形风电场微观选址的优化研究中,常采用带有随机量的元启发式算法,这些算法难以达到全局最优,优化效率较低,且通常需要通过划分网格、增加约束才能得到稳定解。针对这些问题,文中提出了一种专门针对平坦地形风电场微观选址的高效且有稳定优化解的元启发式算法——风力机尾流排斥优化算法。参考范德华力原理,提出了风力机尾流排斥力的概念,用于描述风力机在尾流作用下的相互影响:2台风力机之间尾流作用越大,风力机尾流排斥力也越大。在算法优化过程中,风力机会在风力机尾流排斥力的作用下向使尾流减小的方向不断移动,直到达到最优解。仿真结果表明:风力机尾流排斥优化算法不需要网格约束,优化效率高,能得到确定的优质解,且优化结果符合实际工程要求。

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      • 王宗晖, 陈羽, 徐丙垠, 孙伶雁

        优先出版日期:2020-04-22  DOI: 10.7500/AEPS20190718006

        摘要:分布式馈线自动化(FA)需要馈线实时拓扑信息实现故障定位、隔离以及非故障区段的供电恢复。文中分析了分布式FA应用对馈线实时拓扑的需求,基于IEC 61850建模方法新建了单元拓扑逻辑节点和拓扑片节点来表达馈线拓扑。使用配电终端配置的拓扑片信息和当前的开关设备状态信息,基于深度优先搜索可实现馈线实时拓扑的识别,满足分布式FA应用需求,算例验证了方法有效性。

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      • 李利利, 汪志成, 王岗, 周文俊, 杨乐勇

        优先出版日期:2020-04-22  DOI: 10.7500/AEPS20190313005

        摘要:为量化评估中长期电量计划和交易合同可能对电网运行带来的安全风险,解决电量合同执行的受限因素定位与调整难题,提出了一种基于安全约束机组组合的中长期电量安全校核两阶段优化方法。阶段1严格考虑电厂的电量约束,以断面潮流越限量最小为目标建立电量校核优化模型,获得电量约束下的最优机组组合方案;阶段2则考虑电网运行约束,建立电量校正优化模型,通过调整机组组合方案来消除断面越限。通过统筹电力电量平衡和电网安全的两阶段优化调度,获得电量计划的可执行性结论,以及不可行时的原因定位和调整方案。实际系统算例分析验证了该方法的有效性和实用性。

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      • 王文杰, 杨益平, 杭丽君, 杨成林, 王仕韬, 陈圣伦

        优先出版日期:2020-04-20  DOI: 10.7500/AEPS20190908004

        摘要:模块化多电平矩阵变换器(M3C)作为一种新型拓扑具有诸多优点,但其控制变量较多、控制结构复杂。文中首先对M3C系统的工作原理进行了分析,并建立了其数学模型;在此基础之上,分析并研究了M3C系统的输出电压电流、桥臂电流、桥臂能量均衡、桥臂子模块电容电压等电气参量的控制策略,同时给出了M3C系统整体的控制策略,以实现M3C的稳定运行,且具有较好的动、静态特性。最后,通过建立M3C系统结构的仿真模型及实验平台,对控制方法进行仿真和实验验证,证明了M3C系统控制策略的可靠性及稳定性。

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      • 陈璐, 杨永标, 徐青山

        优先出版日期:2020-04-20  DOI: 10.7500/AEPS20190829004

        摘要:因具有较好的空间热储能特性,聚合空调负荷调控已纳入常态化电力系统运行中,但调控策略很大程度上将破坏负荷群的多样性,带来聚合功率振荡、响应潜力不稳定、反弹负荷过大等问题。针对这一问题,文中重点分析了调温控制对单体、聚合空调功率和响应潜力的影响,建立了基于调温控制的聚合空调功率时变特性模型及聚合方法。然后,基于分时段调控架构,构建了基于时变互补特性的聚合空调两阶段调控模型,并提出了相应的响应调控和负荷恢复策略,提升了空调群聚合质量。最后,基于15 000台空调仿真分析了外界温度、调温幅度等因素对聚合功率的影响,同时将分时段空调群调控策略应用于需求响应事件,结果表明了所提方法的有效性。

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      • 屈星, 李欣然

        优先出版日期:2020-04-20  DOI: 10.7500/AEPS20190812005

        摘要:电力系统综合负荷模型结构是负荷建模领域中最为基础和关键的问题之一。在电力系统仿真计算中,负荷模型直接与变电站高压母线连接,而负荷一般通过高压配电网接入电网,这在现有的综合负荷模型未能体现。文中提出了一种适用于负荷建模的高压配电网建模方法,基于不复杂化综合负荷模型,将高压配电网等效模型集成至负荷模型中,从而构建了一种考虑配电网结构的综合负荷模型。通过仿真分析可知,所提综合负荷模型在模型描述能力、电压适应范围等方面相较于已有的综合负荷模型得到了显著的提高,其2种结构形式在模型综合性能方面相近,而在参数稳定性和维持负荷电压稳定方面有不显著的差异。

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      • 施永, 徐冬, 于鸿儒, 苏建徽

        优先出版日期:2020-04-20  DOI: 10.7500/AEPS20190712002

        摘要:在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种类繁多,以及商业化电源广泛使用造成的电源模型难以获得等原因,给微网机理建模带来了很多困难。为解决上述问题,通过建立微网系统公共连接点电压频率响应模型结构,利用在微网中采样的运行数据以及系统辨识方法对模型中传递函数进行辨识,并利用辨识得到的模型对微网系统二次电压频率控制器进行参数优化。所提方法不仅可以在微网内部结构以及电源模型未知的情况下对微网进行建模,而且所建模型阶次低,便于调节器参数设计使用。最后,在微网实验平台上对所提方法的有效性进行了实验验证。

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      • 王腾飞, 王辉, 冷亚军, 陈波波, 王军杰, 赵文会

        优先出版日期:2020-04-20  DOI: 10.7500/AEPS20190426003

        摘要:为转移可再生能源出力不确定导致的收益风险,引入产出性电力保险,同时考虑可再生能源配额制(RPS)要求,探讨电力市场主体最优交易决策。针对捆绑式可再生能源电力购售,构建了引入条件风险价值的可再生能源发电商与售电公司博弈最优利润模型,并利用逆向归纳法求解在有无电力保险下的最优交易决策。另外,根据RPS要求与用户效益设计了非捆绑式可再生能源电力的交易策略。算例分析结果表明,引入产出性电力保险能有效促进可再生能源发电商投产积极性,节约售电公司成本,降低绿色证书价格波动对售电公司的影响,对售电公司完成RPS要求具有较强的促进作用。

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      • 肖居承, 何光宇, 张思远, 王治华, 常乃超, 卢强

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20191027004

        摘要:随着可再生能源装机比例提升和大容量直流投运,系统事故备用严重短缺,机组运行经济性显著降低。为此,本文提出了事故备用分散转移(decentralized transfer of contingency reserve,DTCR)的概念:将原本集中在发电侧和电网侧的部分事故备用向用电侧分散转移,从而增大机组运行空间,提高运行经济性。然后,提出了DTCR的效益评估方法和参考指标:观测到DTCR的边际效益递减现象可作为选取合理分散备用容量的参考;提出经济负载率阈值,可用于评估DTCR效益的显著程度,并作为启动DTCR方案的依据。最后,结合14节点至300节点等5个IEEE标准系统,并计及风机和需求响应的影响,分析了DTCR效益大小、产生机理、影响因素和适用场景。结果表明,DTCR能够在日常调度中持续产生经济效益,优化潮流分布,降低网损,单位时刻效益率可达0.34%~12%,典型日总效益可达发电成本的2.5%。

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      • 王炳楠, 谭占鳌

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190927009

        摘要:光伏并网逆变器是光伏发电系统中的关键部件。文中通过分析使用欧洲效率、加州效率及中国效率3种指标评价在中国典型Ⅰ类辐照地区运行的光伏并网逆变器的效率所存在的片面性及不准确性,建立了针对光伏并网逆变器效率的评价模型。基于2016—2017年宁夏地区的气象数据,通过在模型中增加了不同光伏组件类型、环境温度、风速、最佳辐射倾角、2 min级的采样间隔等影响光伏并网逆变器在实际运行中性能的关键因素,得到了适合中国典型Ⅰ类辐照地区的光伏并网逆变器效率评价方式,为今后在该气候类型地区光伏电站建设中光伏并网逆变器的选型设计提供更加合理的评价指标,为准确反映光伏逆变器在实际运行中的发电量,更好地测试与评估光伏并网逆变器的发电性能提供参考。

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      • 应有, 孙勇, 杨靖, 洪敏

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190911006

        摘要:针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程中的载荷特性开展研究不足的问题,首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明,电网故障过程可能引起传动链扭振和塔架左右晃动问题。其次,建立Bladed-Matlab联合仿真模型,并基于此研究了电网对称与不对称故障对传动链轴系及塔架左右载荷特性的影响,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,进一步研究了不同有功恢复策略对机组载荷的影响,结果表明,有功功率恢复速率过快会导致机组载荷大幅增加,并得出了“机械友好型”风电机组故障电压穿越控制原则。

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      • 李翔宇, 赵冬梅

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190909011

        摘要:对虚拟电厂(VPP)中各类资源进行优化配置是其参与电网优化调度的重要前提。针对不同特性资源动态聚合与量化评估的难点,文中提出了“灵活性可调资源-聚合调节特性-优化目标建模”的VPP多级优化配置体系。首先,在灵活性可调资源层面建立了不同分布式电源、可控负荷以及储能的可调灵活性与随机性模型。其次,在聚合调节特性层面,一方面对各类资源灵活性整合得到VPP对外可调灵活性,另一方面对各类资源灵活调节的概率密度函数通过卷积运算求得VPP的随机性模型。接着,在优化目标建模中基于投资组合理论建立包含VPP建设和运维成本、参与电能市场和辅助服务市场获利在内的净现值模型,在静态优化配置基础上,分析关键要素的动态效应。以中国某地区实际电网为例,验证了所提方法的正确性和有效性。

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      • 孙峰洲, 刘海涛, 陈庆, 于淼, 韦巍

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190903004

        摘要:为应对交直流配电网中新能源出力的不确定性,以交直流混合配电网电压源型变流器(VSC)为研究对象,提出了考虑新能源波动区间的交直流配电网VSC下垂斜率鲁棒优化方法。该方法在保证系统鲁棒安全的前提下最小化期望场景的网损,并采用列和约束生成算法进行求解。在下垂控制中,提出-P-双下垂控制,在保证线性反馈下垂特性的前提下,将模型的子问题转化为混合整数二阶锥规划问题。此外,为提高子问题二阶锥松弛的精确性,提出了支路损耗限值策略,通过求解支路损耗最优潮流模型,确定每次迭代过程中给定斜率下各支路可能的最大损耗,并在子问题中以此为约束对支路电流进行限值。数值实验结果表明,提出的优化方法可以以微小的经济代价显著提高系统的鲁棒安全性。支路损耗限值策略能有效提高二阶锥松弛的精确性,从而增强子问题对于极端场景的寻优能力。

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      • 贺鸿杰, 张宁, 杜尔顺, 葛毅, 康重庆

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190820005

        摘要:电化学储能在电力系统中扮演着重要的角色,近期对电网侧大规模电化学储能参与电力系统调度运行及控制的研究层出不穷。电化学储能的运行效率和寿命衰减特性受到储能充放电速率、充放电深度和运行温度的非线性影响,这些影响在现有的电网侧电化学储能研究中考虑的并不全面。本文介绍了锂离子电池、超级电容和全钒液流电池三种电化学储能系统的原理与特点,综述并归纳了这三种电化学储能系统运行效率的建模方法和寿命衰减的建模方法。最后,提出了电网侧大规模电化学储能系统运行效率和寿命衰减建模方法有待进一步考虑的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

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      • 林顺富, 颜昕昱, 戴烨敏, 李东东, 符杨

        优先出版日期:2020-04-16  DOI: 10.7500/AEPS20190716004

        摘要:系统谐波阻抗的准确估计是实现谐波责任定量划分的关键。新能源并网场景下用户侧谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗,现有估计方法精度降低甚至失效。文中提出一种基于子空间动态系数回归的系统谐波阻抗估计方法。通过小波包分解将公共连接点(PCC)处谐波电压与电流的观测信号分解成多个子空间,并根据互信息值筛选出解释变量相关度最弱的子空间,以降低解释变量间相关性对回归分析的影响;考虑到网侧谐波波动会干扰PCC处谐波电压与电流间的相关性,将网侧谐波电压视作动态系数,并通过动态系数回归法求解系统谐波阻抗,以降低网侧谐波电压波动对估计结果的影响。仿真分析的结果表明,相比现有方法所提方法拥有更好的估计精度与鲁棒性。

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      • 薛花, 任春雷, 王育飞, 钦佳南, 张宇华

        优先出版日期:2020-04-15  DOI: 10.7500/AEPS20190710005

        摘要:为实现含高比例可再生能源情形下直流微电网母线电压的平稳控制,提出基于微分平滑理论的多直流电力弹簧(DCES)协调控制方法。针对直流微电网多DCES非线性特性与多运行工况,上层设计微分平滑控制方法,直接补偿非线性分量,确保在可再生能源出力波动、系统参数摄动情形下直流母线电压平稳,提升系统稳定性与鲁棒性,同时为下层控制提供电感电流参考轨迹;下层控制设计基于DCES工作模态的模型预测控制方法,通过简化寻优计算量,确保系统动态响应的快速性,无需通信,即可实现电感电流参考轨迹跟踪与各段直流母线电压波动平抑。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。

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      • 贾科, 朱正轩, 赵其娟, 杨哲, 毕天姝

        优先出版日期:2020-04-13  DOI: 10.7500/AEPS20191118006

        摘要:直流配电网故障发展迅速且无固定频率的特征分量,对其故障特征的准确解析有重要的研究意义。从直流故障状态下系统阻抗特性分析出发,重点研究各类直流换流器的频率-阻抗响应。基于DC/DC变换器和模块化多电平换流器谐波通路,根据元件参数特性进行合理等效与简化,建立了上述变换器的高频阻抗模型。所述模型不受换流器控制策略影响,能够精确反应各类换流器的高频阻抗特性。

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      • 胡泽升, 陆俊, 黄瑞, 刘谋海, 徐志强, 王赟

        优先出版日期:2020-04-13  DOI: 10.7500/AEPS20190712014

        摘要:针对智慧能源小区热电耦合系统中能量间纵向转换和用能负荷横向搬移的协同用能优化问题,通过负荷侧需求响应用能精细化建模,提出一种计及需求响应的热电耦合系统用能优化方法。在分析典型热电耦合系统结构框架上,通过用能负荷分类及其用能响应过程的数学建模,建立了含热电耦合系统的能源供给侧与用能负荷侧的能量枢纽方程,实现了用能负荷响应与能源供给之间能量转换的量化描述;其次将用能负荷的需求响应程度表示为可转移负荷参与比和可转换负荷参与比,建立了系统运行成本最小的热电耦合系统用能最优化模型,并提出了灵活尺度多次需求响应参与的模型求解方法。算例结果表明在高可转移负荷参与比和低可转换负荷参与比时,在降低了供给侧峰值段负荷同时实现了系统总成本降低,实现了热电耦合系统用能最优化运行。

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      • 王丹, 黄德裕, 胡庆娥, 贾宏杰, 张聂鹏, 杨志宏

        优先出版日期:2020-04-11  DOI: 10.7500/AEPS20191220007

        摘要:随着综合能源系统和多能源市场的发展,传统需求响应已逐渐向综合需求响应(integrated demand response, IDR)的方向转变。在IDR中,用户既可以通过改变用能习惯,又可通过转换能量来源参与响应,从而实现供需资源协调优化。本文以冬季居民电能、热能需求为场景,首先基于零售侧能源市场参与主体的机理模型,构建零售侧电-热联合双边竞价能源市场框架。其次,提出电、热负荷参与联合市场的竞价策略,进而建立以最大化能源生产者和消费者剩余为目标的电-热联合市场出清模型;考虑不同负荷的控制模式和运行机理,提出电、热负荷响应市场出清信号的控制策略。最后通过算例验证了所提方法在实现供需双侧资源协调优化,促进可再生能源消纳以及用户节能方面的积极作用。

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      • 杜伟, 罗先觉, 王秀丽, 张启文, 李雪

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190528010

        摘要:研究表明,海上油田群电力系统可靠性的优劣显著影响石油生产。考虑到该类电网是一个同时包含发电、输电、变电、配电系统的独立电网,故障时切负荷措施也不同于陆上电网,因此传统可靠性评估的模型和算法不能直接使用。文中基于全系统可靠性评估理论提出一种海上油田群电力系统可靠性评估方法,并建立了全系统可靠性指标体系。在状态采样时,根据全系统可靠性评估理论将全系统分为发输电系统采样和配电系统采样,并建立综合评估方法。在发输电系统状态评估中,考虑到海上油田群电网及其负荷设备的特点,建立基于优先脱扣的切负荷模型。在配电系统状态评估中,考虑了级联故障的影响。最后以某油田群电力系统为实际算例,得出全系统指标并分析4类故障的影响,验证了所提方法的正确性和有效性。

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      • 张逸康, 赵晋泉, 刘子文, 吴海伟, 汪志成

        优先出版日期:2020-03-20  DOI: 10.7500/AEPS20191018003

        摘要:经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少等目标为例,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

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      • 王浩, 杨东升, 周博文, 高筱婷, 庞永恒

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20191124003

        摘要:针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化特征的MTDC线路故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的MTDC系统故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络——并联卷积神经网络(P-CNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性,验证其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。

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      • 刘灏, 毕天姝, 徐全, 崔世界, 时伯年, 薛安成

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190814002

        摘要:随着分布式新能源渗透率不断提高,智能配电网电力电子化趋势明显,可观问题更加严重,亟须适用于智能配电网的同步相量测量装置(D-PMU)研究。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了适用于智能配电网的同步测量面临的科学问题,分别从高噪声和强瞬变环境下的高精度同步相量测量方法、弱通信条件下的时间同步技术、微型同步相量测量装置信息安全技术、装置研制、测试技术与测试平台5个方面,提出了配电网高精度同步相量测量技术的研究思路与框架。同时,初步提出了D-PMU的框架结构、相量测量方法与校准方法。

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      • 唐巍, 李天锐, 张璐, 蔡永翔, 张博, 王照琪

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190609004

        摘要:大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳控制技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压和电流的幅值和相角,采用三相四线制节点导纳矩阵建立了低压配电网的网络拓扑结构;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率的三相四线制线路多时段协同控制模型;通过复数变量拆分和模型凸化以降低三相四线制模型的求解难度,采用CPLEX算法包求出模型全局最优解。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。

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      • 徐箭, 廖思阳, 魏聪颖, 袁佳歆, 杨军, 贾宇乔, 付昊博, 谢博宇, 袁智勇

        优先出版日期:2020-02-26  DOI: 10.7500/AEPS20190829003

        摘要:分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置(D-PMU)的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究的内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。

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      • 杨玉莲, 齐林海, 王红, 苏林萍, 徐永海

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190605007

        摘要:传统的数据缺失重构技术大多依赖数理统计方法和先验知识结合机理分析构建数学模型,但是配电网量测数据具有高维、时变、非线性特征,复杂度高、表征难度大,难以保证高精度重构。文中提出一种利用无监督生成对抗训练方式自主提取数据特征并结合双重语义感知重构约束实现数据缺失重构的方法。其中,基于二维卷积的重构模型和量测数据二维灰度图像化训练增强了模型泛化能力和稳定性。该方法无需先验知识的分布假设与显式物理建模,在保证数据特征提取最大化的同时,有效提高了重构数据的精确性。最后,利用实测数据验证了该方法在重构缺失数据上的有效性。

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      • 程鑫, 许亮, 周姝灿, 刘正超, 林勇, 龚贤夫

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190717008

        摘要:大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后,提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在中国南方某地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性。

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      • 黄伟, 柳思岐, 叶波

        优先出版日期:2020-02-07  DOI: 10.7500/AEPS20190521003

        摘要:建立了园区综合能源系统站-网协同优化双层模型,上层模型采用改进的p-中位模型,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型考虑电、热负荷的需求响应特性,以电-热-气混合潮流为支撑,将可中断负荷与能源站进行协同调度。采用贪婪-变邻域蛛网算法求解上层模型,高效且可得到全局最优解;利用二阶锥松弛技术,将含有非凸气流约束的非线性规划问题转化为二阶锥规划问题,并采用凸-凹步骤法恢复解的确切性。通过算例表明,考虑源荷互动,可以有效降低系统的运行成本,并且使规划出的能源站容量更加经济合理。

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      2020年第44卷第11期

        >观点
      • 杨天宇,郭庆来,盛裕杰,孙宏斌

        2020,44(11):1-9, DOI: 10.7500/AEPS20190811001

        摘要:能源和交通是人类社会发展的两大核心问题。随着电动汽车保有量的逐年攀升,电力系统与交通系统这2个人造系统将经由深度交互作用而融合,同时海量异质车辆用户也将作为社群环节嵌入其中,构成复杂的信息-物理-社群系统。在特大城市电力-交通融合网络(IETN)中,为使全系统运行在安全、经济、可靠的状态,可在信息采集的基础上,通过调节指令与价格信号等多重手段对融合系统中的各环节进行控制或引导。文中对系统互联视角下的城域IETN协同进行了描述,从发展趋势、技术与政策、架构与运行、关键技术与存在问题等角度对2个系统融合的现状与未来潜力进行了探讨。将传感技术与IETN相结合,通过信息采集、分析优化、信号下发等环节对车辆用户的运行状态进行监测与调控,可使融合系统在综合能效、运营服务能力、拥堵状况等多方面指标有所改善。

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      • >专栏:区块链技术在电力系统中的应用
      • 王胜寒,郭创新,冯斌,张浩,杜振东

        2020,44(11):10-24, DOI: 10.7500/AEPS20200102005

        摘要:区块链技术因其支撑的比特币系统而在金融领域受到了广泛关注,也在能源电力领域获得了一些应用尝试。介绍了区块链技术的基本原理,归纳了区块链技术的分权化、不变性、可扩展和分布式4项主要特征。根据服务与管理对象的差别,将区块链技术在电力系统环境中的应用划分为物理、金融、社会3种属性和信息安全、监测分析、交易平台、合约执行、智能决策、行为管理6项功能,分析了各项功能的针对问题和技术原理,并各选取一例典型场景进行具体说明。对于电力系统中规模较大的系统应用,提出基于雾计算与侧链结构的智能调度系统和基于公证人机制的碳排放权与绿证交易系统2套区块链架构。最后,总结区块链技术在电力系统环境下应用面临的瓶颈,并提出解决思路。

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      • >学术研究
      • 罗新宇,段斌,吴俊锋,赖俊

        2020,44(11):25-31, DOI: 10.7500/AEPS20190715010

        摘要:针对风电场数据采集与监控(SCADA)系统的信息安全脆弱性,文中提出了一种基于证据推理的定量评估方法。该方法以系统发现的某个异常作为根节点,将可能导致异常发生的若干假设事件或因假设事件引发的事件作为假设点,构建系统安全脆弱性的可解释性假设链,推理出所有的攻击路径;然后对每条攻击路径进行计算,寻找系统脆弱性的关键路径,将与假设相关的证据作为证据点,采用链接函数连接证据点和假设点,并搭建每条路径的脆弱性贝叶斯网络,进而应用等级反应模型计算贝叶斯网络节点间的条件概率;接着将关键路径作为依据对系统脆弱性进行测评,以假设发生的概率作为安全脆弱性的评判标准,量化证据点的可信度,经贝叶斯网络推理出SCADA系统脆弱性。最后,通过一个实例说明所提方法的具体应用,应用结果表明该方法能够对风电场SCADA系统安全脆弱性进行有效分析,并可找出系统信息安全的薄弱环节,以及可量化信息安全脆弱性评估值,具有较高的测评准确性。

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      • 刘文霞,杨梦瑶,马铁,黄钰辰,李军,刘冰

        2020,44(11):32-40, DOI: 10.7500/AEPS20190717005

        摘要:随着主动配电系统中分布式电源渗透率不断提高,配电网运行对信息系统的依赖程度也不断加深。为降低通信故障场景下的电网运行风险,提出一种失联分布式电源差异化就地控制策略的优化方法。首先,基于故障模式后果分析法,建立通信故障场景与链路有效性状态的对应性模型,形成通信故障场景与链路失效对应性关联关系表。然后,考虑通信故障场景和源荷的不确定性,以包含电压越限、潮流过载(失负荷)的综合风险最小为目标,建立了分布式电源差异化就地控制策略的双层多目标优化模型,并采用区间潮流和智能优化算法进行求解。以IEEE 33节点系统作为算例,验证了策略的有效性,并分析了通信系统配置对策略的影响,研究成果可为主动配电系统中失联分布式电源运行策略的制定提供理论支撑。

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      • 石文超,吕林,高红均,李海波,刘友波,刘俊勇

        2020,44(11):41-51, DOI: 10.7500/AEPS20190603006

        摘要:传统配电网主动管理设备容量有限,需充分挖掘用户侧调节作用,需求响应和电动汽车有序充电作为用户侧重要可调度资源,是主动配电网经济调度切实可行的调节手段。与此同时,风光出力的不确定性给主动配电网调度带来的风险不容忽视。基于此,考虑需求响应及电动汽车有序充电,提出基于信息间隙决策理论的主动配电网经济调度模型。该模型综合考虑网损、分布式发电弃电惩罚、上级电网购电和负荷峰谷差惩罚的调度成本,构建基于价格弹性系数矩阵的实时电价需求响应模型,利用蒙特卡洛模拟分析了电动汽车在有序充电和无序充电时的负荷需求,并考虑主动配电网的多种管理手段,针对不同风险偏好的决策者,制定机会模型与鲁棒模型,为主动配电网经济调度提供决策基础。最后通过改进的IEEE 33节点系统验证了所提经济调度模型的有效性。

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      • 陈丽娟,秦萌,顾少平,钱科军,许晓慧

        2020,44(11):52-60, DOI: 10.7500/AEPS20190730003

        摘要:考虑动力电池的损耗成本,提出一种电动公交车参与电动汽车与电网互动(V2G)的多时间尺度优化调度策略。首先,依据工程经济学原理建立动力电池的损耗模型。然后,在日前阶段的上层以公交公司的日运营成本最小为目标,采用迭代法对电池损耗成本和充电站的充放电计划进行联动优化;下层模型在上层优化结果的基础上,以配电网负荷峰谷差最小为目标,进一步优化充电站的充放电计划。日内阶段对光伏出力和配电网基础负荷功率进行滚动更新,以公交公司日运营成本最小和日前、日内计划偏差最小为目标对日前计划进行修正。最后,从公交公司和电网2个角度对无序充电、有序充电、参与V2G的3种方案进行对比分析,验证了电动公交车参与V2G时的优越性,并通过灵敏度分析表明不同V2G补偿系数下公交公司运营成本的变化趋势。

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      • 严干贵,朱微,段双明,刘莹,蔡长兴,李军徽

        2020,44(11):61-67, DOI: 10.7500/AEPS20190911004

        摘要:针对储能系统不规则充放电导致的电池组一致性变差及单体电池过充/过放问题,研究铅炭电池组一致性变化规律,提出考虑电池组一致性的储能系统功率控制策略。采用包含储能电池组、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据对所提功率控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效降低电池组荷电状态(SOC)变化范围,提升电池健康状态,提高电池组一致性,减少过放电池数量,增强储能系统双向调节能力。

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      • 武昕,梁凯鑫,焦点,尤兰

        2020,44(11):68-77, DOI: 10.7500/AEPS20190505012

        摘要:需求侧空调资源丰富、调控灵活并且具有储能功能,通过合理的聚合管控可对波动性强的清洁能源进行跟踪消纳。为了构建实现电网、聚合商与负荷之间双向互动的信息交互结构,研究了集群空调的分组协同管控方法。拥有云平台的家电商直接作为聚合商沟通电网与需求侧,利用云平台分别与空调和电网进行互动,将物理上分散的空调资源虚拟地聚合为可控整体;聚合商对空调分组管控,各组协同完成消纳任务以保证跟踪精度综合最优。因此,建立了聚合空调组可调节能力评估方法,以用户舒适度和空调物理参数为约束构建了消纳容量分配最优化问题,并通过滑模控制模型控制聚合空调完成跟踪任务。通过实验验证了所提算法在能够有效跟踪清洁能源的同时,对空调的干预更小,保证了用户舒适度。

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      • 李金良,刘怀东,王睿卓,晏淑珍,崔丽瑶

        2020,44(11):78-86, DOI: 10.7500/AEPS20190805008

        摘要:针对综合能源系统能源利用类型多样、输入输出指标涉及范围广的特点,引入运筹学中成熟的综合评价理论,建立了基于交叉超效率CCR模型的综合效率评价模型。该评价模型以相对效率为基础,根据各个综合能源系统经济调度的结果计算各指标值,将指标值代入评价模型计算各综合能源系统的交叉超效率值,进而可以比较综合效率的高低。通过一个小型园区算例分析夏、冬季该园区综合效率差异及原因,验证了所建综合效率评价模型的正确性和合理性,并进一步分析了风机容量和地源热泵容量对园区综合效率的影响,确定了最优的容量配置。对比超效率CCR模型的评价效果显示交叉超效率CCR模型更为合理有效。

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      • 罗志刚,韦钢,朱兰,胡珏,袁洪涛

        2020,44(11):87-94, DOI: 10.7500/AEPS20190829007

        摘要:分布式电源和直流配电方式为城市配电网改造工程提供了一种新出路,科学合理地评价城市配电网改造方案具有重要意义。首先构建了一套城市配电网交、直流改造综合评估的指标体系,考虑了分布式电源配置带来的不确定性影响。以区间直觉模糊数描述决策过程,结合主、客观权重模型分别计算指标权重,进而求解出综合权重,并采用改进逼近理想解排序法确定改造方案的评分方法,充分利用主、客观数据,解决决策中专家偏好模糊问题。算例对IEEE 33节点系统的交、直流改造方案进行了对比分析,验证了所提方法的合理性和可行性。

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      • 王灿,孙建军,余攀,查晓明,王朝亮,许烽

        2020,44(11):95-101, DOI: 10.7500/AEPS20190902002

        摘要:随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网络,依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后,通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明所提方法有效且快速。

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      • 马龙飞,吴耀武,梁彦杰,娄素华,董超

        2020,44(11):102-110, DOI: 10.7500/AEPS20191101006

        摘要:风电出力的不确定性给电力系统规划与优化运行带来较大挑战。对火电机组进行灵活性改造能有效提升电力系统的灵活性、促进风电的消纳。文中利用盒式约束与1-范数约束对不确定风电出力进行建模,考虑火电机组的灵活性改造技术优势和经济耗费,从电力系统价值整体提升的角度出发,建立了以投资费用与系统运行成本之和最小为优化目标的电源弱鲁棒优化规划模型。所提模型改善了传统鲁棒规划模型的保守度,提升了规划方案的经济性。以改进的IEEE-RTS24节点系统与区域电网实际系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了所提模型的鲁棒性与经济性。

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      • 付强,杜文娟,王海风

        2020,44(11):111-120, DOI: 10.7500/AEPS20190705004

        摘要:近年来柔性直流电网得到了广泛关注和快速发展,柔性直流电网的稳定是保证交直流混联电力系统正常运行的重要前提。文中针对柔性直流电网,首先建立了不同控制方法下电压源型换流站和柔性直流电网的线性化模型,构建了以柔性直流电网中直流电压振荡模式为分析目标的柔性直流电网线性化互联模型。基于此,提出了一种物理意义更加明确的虚拟阻尼分析法,并对其概念和原理进行了介绍。然后,提出了能够评估电压源型换流站控制对柔性直流电网稳定性影响大小的虚拟阻尼指标,定量刻画了不同控制方法下电压源型换流站对柔性直流电网中直流电压振荡模式的影响。进一步,基于该虚拟阻尼指标,提出了适用于柔性直流电网中换流站控制参数的协调优化方法,提升了直流电网的小信号稳定性。最后,以一个三端柔性直流电网为例,详细展示了电压源型换流站虚拟阻尼的计算方法,并在包含下垂控制的复杂十端柔性直流电网中验证了多换流站参数优化方法的有效性及其相比于传统参数优化方法的优势。

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      • >研制与开发
      • 周野,刘福锁,常海军,李威,董凌,陈春萌

        2020,44(11):121-126, DOI: 10.7500/AEPS20190507004

        摘要:随着大规模水电集中开发,水电高占比大容量外送电网已具备一定规模,其频率安全问题越发凸显,现有离散的控制策略在控制精度上已难以满足控制需求。提出用于频率紧急控制的水电群精准控制策略,在电网发生故障出现较大功率盈余时采用传统离散切机和水电机组出力快速调节的协调控制策略,实现故障情况下对水电群的精准控制。提出了水电机组出力快速调节方法,通过安全稳定控制系统直接给水电机组调速系统下发水电机组出力快速调节指令,快速调节水电机组出力,代替部分离散切机量,可有效解决现有安全稳定控制系统存在的过控/欠控问题。算例仿真结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。

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      • 唐捷,蔡永智,周来,羿应棋,陈国培,梁尚达,张勇军

        2020,44(11):127-134, DOI: 10.7500/AEPS20191021007

        摘要:低压配电网的线户关系自动识别是智能低压配电网实现的基础。通过分析低压配电网中负荷节点电压所呈现的空间、时间以及时空特性,依托“互联网+”智慧能源发展带来的海量电网运行数据,提出了基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法。通过建立基于基尔霍夫电流定律的优化模型,并将其转化为二次规划问题求解,实现低压配电网线户关系识别。同时为了提高求解效率并解决空房用户的识别问题,提出了一种基于电压时空特性的电能表聚类方法。73用户算例系统和多个试点台区应用效果验证了所提方法的有效性,并分析了电能表计量误差、数据长度对识别结果的影响。

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      • 董俊,李一凡,束洪春,于继来,何婕

        2020,44(11):135-143, DOI: 10.7500/AEPS20190613002

        摘要:配电网拓扑复杂,仅依赖被动的检测方法不能灵敏可靠地反映故障位置。考虑中性点接地方式的变动规则,应用分布式自治模式检测故障前后及中性点变动前后量测到的故障量差异,可实现放射型馈线故障段主-被动联合检出及隔离。首先,利用主干馈线故障点上游与下游的暂态零序电流方向参数构建主干线故障段的被动检出判据;然后,根据消弧线圈补偿度变化前后首端监测工频零序电流相角差构建分支故障段的主动判据,完成放射型馈线故障段的主-被动联合检出;最后,确定故障区段后中性点投入小电阻,根据故障点上游零序电流变化来确定是否需故障隔离。该方法利用中性点运行方式的主动变动及配电自动化完成故障区段定位及隔离,简单易行,可增强配电网单相接地故障定位的可靠性,减小配电网主站负担。

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      • 曾全昊,王丰华,郑一鸣,何文林

        2020,44(11):144-151, DOI: 10.7500/AEPS20191108003

        摘要:为进一步提高变压器有载分接开关(OLTC)故障识别的精度,从OLTC切换过程中振动信号递归图的纹理特征出发,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的变压器OLTC故障识别方法。首先根据OLTC振动信号的相空间分布,基于相点距离映射构建了OLTC振动信号的距离映射递归图(DMRP),然后通过合理选取CNN的网络层数、卷积核尺寸等结构超参数和对卷积核进行降维处理,提出了基于CNN的OLTC故障识别模型。对某CM型OLTC正常与典型故障下振动信号的计算结果表明,DMRP能自适应地对振动信号的相空间相点分布进行描述,所提出的识别模型对OLTC的典型故障均具有良好的识别性能,尤其在轻微故障的识别上相比于现有方法准确率提升了至少10%。

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      • 唐诵,贾冠龙,张成浩,贺之渊,陈敏

        2020,44(11):152-162, DOI: 10.7500/AEPS20190730001

        摘要:为提高多端直流电网在直流故障下的运行可靠性,同时降低对直流断路器分断能力的要求,提出了一种适用于直流电网的预限流型直流断路器拓扑,当电网出现过电流时预先将限流回路投入,并根据故障检测结果决定切除故障线路或恢复正常运行。该拓扑使用辅助电容和半控型器件晶闸管实现了限流电感的快速投切与故障电流快速切除,能有效抑制故障电流,并具备一定的经济性。为验证所提拓扑在预限流和快速分断方面的可行性,在PSCAD/EMTDC中搭建了四端直流电网仿真模型,并通过仿真结果验证了所提拓扑在抑制故障电流、隔离故障线路方面的有效性。

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      • 管月,李磊,张晋川

        2020,44(11):163-170, DOI: 10.7500/AEPS20191126001

        摘要:不带变压器的逆变器缺少电气隔离,安全程度较低。将高频隔离环节引入多电平逆变器,在具备输出电压质量高、开关管电压应力低等多电平逆变器优点的同时,实现高频电气隔离,提高安全程度,因此适用于较高输入电压的应用场合。对此,文中提出一种高频隔离九电平逆变拓扑,分析该拓扑的工作模态,设计多重载波调制策略,研究直流侧电容电压与母线电流间存在的关系,并据此设计出对电容电压存在相反影响的2种开关序列,给出直流侧电容电压均衡策略。最后,在Power Simulation中搭建仿真模型,并制作1 kVA的实验样机,仿真和实验结果验证了所提新型拓扑、控制方法及均压策略的正确性和可行性。

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      • 江友华,帅禄玮,吴琦娜,曹以龙

        2020,44(11):171-180, DOI: 10.7500/AEPS20191106001

        摘要:为了降低双向电子变压器输出端的DC-DC变换电路中的开关损耗,目前广泛采用的是电容-电感-电感-电容(CLLC)谐振电路。其中谐振参数的选取直接影响电子变压器的输出性能。为此,引入量子粒子群优化(QPSO)算法对谐振参数进行智能优化设计。该算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,通过引入量波动方程,增加了粒子搜索能力,解决了粒子群优化(PSO)算法局部收敛等问题。其优化过程首先利用谐振点分区法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及相对损耗率的直接关系,得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用QPSO算法得到电路相对损耗最小的谐振网络参数。最后,以CLLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下、全负载范围内,该优化设计方法与传统基波分析法与时域法相比,效率均提高了1%左右,样机最高效率达97%,从而证明了所提优化方法的有效性。

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      • 祁兵,叶欣,李彬,刘林,程紫运,奚培锋

        2020,44(11):181-188, DOI: 10.7500/AEPS20190610006

        摘要:随着智能电网和能源互联网的快速发展,电力通信网(EPCN)承载的业务越来越多样。为提高EPCN资源利用率,降低网络风险,保证电力业务的可靠传输,提出了一种区分电力业务保护质量的链路故障差异化保护(DLFDP)策略。首先,基于电力通信业务流特征,分析链路失效风险,对EPCN中业务风险进行建模。其次,根据业务重要度和链路风险度提出了基于服务质量的3类保护模型,考虑负载均衡的影响,将网络中的业务向风险较低的链路上进行疏导,在为高重要度业务分配独立保护路径的基础上,复用P圈来保护高风险链路,同时降低网络的阻塞率和风险。仿真结果表明,DLFDP算法可以更加高效地利用网络资源,降低网络中的业务风险和链路风险,同时降低网络的阻塞率。

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      • 李广,薛永端,徐丙垠,杨帆

        2020,44(11):189-196, DOI: 10.7500/AEPS20190924001

        摘要:小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。

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      • >工程应用
      • 屠竞哲,张健,刘明松,潘艳,习工伟,易俊

        2020,44(11):197-205, DOI: 10.7500/AEPS20190609005

        摘要:在大容量直流和高占比新能源集中接入的电网背景下,暂态过电压问题极大地制约了直流输电能力和风电并网容量,亟须进一步深入研究考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理及影响因素。文中从理论推导和仿真分析2个方面开展研究,首先推导了交直流故障后换流站和风机侧暂态电压幅值的理论计算公式;然后分析了交直流故障引发暂态过电压的机理及主要影响因素;最后结合仿真分析了风机低电压穿越期间不同有功、无功特性对暂态过电压的影响,通过实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,风机低电压穿越特性将使得风电场成为换流站之外另一个导致暂态过电压的“无功源”,低电压穿越期间风机有功出力越小及无功出力越大将导致暂态过电压越严重。

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      • 蔡慧,乔适苏,袁健,陈含琪,李璟,潘一洲

        2020,44(11):206-214, DOI: 10.7500/AEPS20190528006

        摘要:针对智能电能表状态评价技术有待完善的问题,基于信息融合理论建立了一种新的低压智能电能表动态评价模型。该模型对低压智能电能表可靠度进行分析的同时,综合考虑计量异常、全事件、电能表过载率、时钟电池异常4种状态因素,采用熵值法实时计算各项指标权值,并且结合地区影响因素,对低压智能电能表进行动态状态评价。基于威布尔分布理论构建电能表可靠度子评价模型,应用贝叶斯公式建立计量异常和全事件子评价模型,引入泰尔指数评价地区影响因素。采用实际运行数据对该评价模型进行验证,结果表明所提模型合理、可行,能够对智能电表进行有效评价。

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      • 辛耀中, 石俊杰, 周京阳, 高宗和, 陶洪铸, 尚学伟, 翟明玉, 郭建成, 杨胜春, 南贵林, 刘金波

        2015,39(1):2-8, DOI: 10.7500/AEPS20141008024

        摘要:首先回顾了中国电网调度自动化系统的发展历程,然后阐述了智能电网调度控制系统的总体结构,接着总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术创新与应用成效,包括特大电网的可观测性大幅提高、特大电网的可控制性得以加强、多调度中心协同运行和在线安全预警的能力大大提升、电网运行的经济性和新能源消纳的能力持续提高、电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击的能力显著增强等。最后,展望了智能电网调度控制系统需要进一步研究的关键技术。

      • 王锡凡, 王碧阳, 王秀丽, 邵成成

        2014,38(17):4-13, DOI: 10.7500/AEPS20140324013

        摘要:为响应“低碳”经济,海上风电作为一种优质可再生能源,在当前的环境压力和未来的能源危机情况下将得到大力发展。文中对海上风电系统的结构及其优化规划方法进行了归纳。首先,介绍了海上风电场选址、集电系统结构、输电系统并网方式;然后对其可靠性评估方法进行了详细讨论。在此基础上阐述了海上风电系统优化规划的模型与算法。最后,对海上风电优化规划的研究方向提出了建议。

      • 卫志农, 余爽, 孙国强, 孙永辉, 王丹

        2013,37(21):196-202, DOI: 10.7500/AEPS20130513006

        摘要:虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。

      • 薛禹胜, 赖业宁

        2016,40(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20151208005

        摘要:大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。

      • 程时杰

        2013,37(1):3-8, DOI: 10.7500/AEPS201209150

        摘要:分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用,对各种类型储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述,提出了针对规模化应用储能技术的评价指标。在此基础上,分析了不同储能技术的发展和应用前景,并预测了其发展的路线图。

      • 余贻鑫, 刘艳丽

        2015,39(2):1-5, DOI: 10.7500/AEPS20141204007

        摘要:智能电网发展的各个阶段,从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。指出其中关键性的障碍,可以明确如何才能最大限度地发挥其潜能,从而为国家提供广泛的社会效益和经济效益。为此,梳理出发展智能电网所面临的11个关键的挑战性问题,强调指出:计量科学和技术以及标准的制定是需要优先发展的重点领域,多学科交叉合作是发展智能电网的必然选择,法律框架和监管、市场设计以及管理改革是智能电网成功实施并获取应得效益的基本保障。

      • 陈旭, 张勇军, 黄向敏

        2016,40(1):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20150330005

        摘要:为适应高渗透率、大规模分布式电源的接入,主动配电网成为当前及未来智能电网研究的趋势。文中综述了主动配电网背景下分布式电源接入、需求侧管理和拓扑结构等因素对配电网电压分布和电压稳定性的影响;从集中控制和分散控制两个方面总结了主动配电网的无功电压控制方法。结合当前研究现状的分析,总结了各种因素影响下主动配电网的无功电压控制研究中存在的一些问题和不足,指出了主动配电网无功电压控制研究中亟待解决的几个问题。

      • 赵俊华, 董朝阳, 文福拴, 薛禹胜

        2017,41(4):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20160813002

        摘要:以多能源互补协调、“信息—物理—社会”系统深度融合为特征的大能源系统正在出现。因此,急需对面向能源系统的数据科学及大数据挖掘理论与技术开展深入研究。在此背景下,初步探讨了数据科学及其在大能源系统中的应用。首先介绍了数据科学的基本理论,并着重讨论了统计学习理论及数据质量理论的重要性。接着,介绍了深度学习、转移学习和多源数据融合等大数据挖掘技术的新进展。最后,对数据挖掘技术在能源系统中的应用现状做了简单回顾,并展望了未来能源系统数据挖掘研究中值得关注的若干问题。

      • 秦文萍, 王鹏, 韩肖清, 刘志娟

        2014,38(1):28-33, DOI: 10.7500/AEPS20130529009

        摘要:无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,其对系统稳定运行具有重要意义。然而,在传统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。文中分别从有功和无功功率两个角度对电力系统可靠性进行研究。在评估中,考虑了有功和无功功率短缺以及由于系统故障引起的电压扰动问题,在事故后采用三级切负荷技术来确定有功和无功功率对电力系统可靠性的影响,并找出最经济的方法来缓解网络参数越限问题。

      • 鞠平, 刘咏飞, 薛禹胜, 李洪宇, 孙黎霞, 周海强

        2017,41(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20160530011

        摘要:随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

      • 夏妍, 李庚银

        2017,41(13):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20161123004

        摘要:配电侧电力市场的建立需要依托配电网内各类资源和电网的友好互动,因而需要科学的激励机制来引导。为此,文中提出了激励配电侧用户与电网日前互动的模式。依据激励相容原理,提出了一种合理有效的电价机制,厘清了配电网内弹性用户对容量节约效益的贡献;依托输电侧日前市场,设计了用户参与配电侧日前互动的架构、过程及结算;基于分散决策思想,模拟了配电网用户自主响应、多轮博弈的日前互动模型。算例表明,文中所述机制能公平分摊互动产生的成本和效益,深度激励用户与配电网的友好互动,促进配电网有效资产利用率的提升,实现配电网与微电网协同运行、互利共赢。

      • 董朝阳, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2014,38(15):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20140613007

        摘要:以化石能源集中式利用为特征的传统经济和社会发展模式正在逐步发生变革,而以新能源技术和互联网技术为代表的第三次工业革命正在兴起。作为第三次工业革命的核心技术,能源互联网力图结合可再生能源技术与互联网技术,推动分布式可再生能源的大规模利用与分享,促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合,最终实现改变能源利用模式,推动经济与社会可持续发展的目的。在此背景下,展望了能源互联网的发展前景,并试图建立其基本的研究框架。首先,给出了能源互联网的初步定义,并概述了能源互联网的基本架构及其组成。随后,针对广域内分布式设备的协调与控制、电力系统与交通系统的融合、电力系统与天然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个核心问题,探讨了能源互联网研究中可能面临的主要挑战。

      • 卢志刚1 ,谢晓伟2 ,李学平1

        2012,36(7):86-91, DOI:

        摘要:为确定复杂环网保护配合中的最优断点集,引入了4个指标作为最优断点寻找的评判依据,建立了寻找最优断点集的数学模型。基于细菌群体趋药性算法的基本原理,提出了计算最优断点集的新方法。较已有的计算断点集方法,所述方法可以快速地找出最优的最小断点集。算例分析证明了该方法的有效性和实用性。

      • 王业磊, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2015,39(21):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20150623001

        摘要:电转气技术(P2G)的出现让电力系统和天然气系统间的能量双向流动成为可能,促进了气-电网络的深度融合,也为解决间歇性可再生能源发电出力的波动性问题提供了新途径;P2G技术使天然气和电能间具有相互可替代性,使多能源市场的联系更加紧密,是未来多能源系统的重要支持技术。在此背景下,针对包括P2G的多能源系统的市场均衡问题,首先采用近年来发展起来的能源中心建模方法对集成了P2G设备、储气装置、燃气机组等多种能源转换装置的多能源系统进行建模。之后,在博弈论的框架下,研究了各个能源中心同时参与多个能源市场时的市场均衡问题,建立了确定市场均衡点的优化模型,并适于采用并行算法求解。最后,采用一个4节点能源中心测试系统和澳大利亚维多利亚州气电联合系统为例对所提出的模型与方法进行了仿真验证。

      • 高辉,李怀良,翟长国,陈良亮

        2013,37(1):186-190, DOI: 10.7500/AEPS201207057

        摘要:为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例-积分-微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用

      • 杨挺, 赵黎媛, 王成山

        2019,43(1):2-14, DOI: 10.7500/AEPS20180706005

        摘要:推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳安全高效的能源体系,需要发展更加智能的新一代电力系统及综合能源系统。人工智能(AI)是当前最具颠覆性的科学技术之一,在计算智能、感知智能和认知智能方面具有强处理能力。人工智能技术在电力系统和综合能源系统中的应用,将改变能源传统利用模式,促进系统进一步智能化。文中主要从人工智能概述、电力系统及综合能源系统对人工智能的需求,以及人工智能在能源领域中的应用几个层面进行综述和分析,最后对人工智能在电力系统及综合能源系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望。

      • 许洪强, 姚建国, 南贵林, 於益军, 杨胜春, 翟明玉

        2018,42(1):1-7, DOI: 10.7500/AEPS20170518001

        摘要:随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。

      • 李鹏, 黄河, 吴小辰, 黄媚, 杨银国, 李凌

        2014,38(1):127-133, DOI: 10.7500/AEPS20130712005

        摘要:电网的安全稳定标准是电网规划和运行的基本准则,中国电网自20世纪80年代以来执行《电力系统安全稳定导则》,对不同严重程度的故障分级设防,为电网高速发展期间保持安全稳定发挥了重要作用。2011年国务院颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》,从负荷损失的角度提出了新的要求,电网公司需重新审视目前执行的安全稳定标准。文中介绍了西方主要发达国家电网执行的安全稳定标准,将其与中国的标准进行比对分析,指出中国下一步修订《电力系统安全稳定导则》需要重点学习和借鉴的内容。