半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 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。
    • 文中提出了一种基于模块化双有源桥变流器的直流变电站方案,将双有源桥模块按照输入端并联、输出端串联的结构级联而成,可以将输入端的直流低压升压至输出端的直流中高压,并且具备功率双向流动能力。模块化双有源桥变流器的直流高压出线连接到高压直流电网,各个模块的直流低压出线可分别连接到低压分布式电源和负荷。双有源桥模块内部使用结构紧凑的高频变压器实现输入端和输出端的电气隔离。提出了适用于模块化双有源桥变流器的串并联均衡控制,具有高效可靠且无需通信的特点,各模块的串联输出端的电压和并联输入端的电压保持相同的斜率关系。电磁暂态仿真结果表明该直流变电站总有功功率在各模块之间均匀分配,各模块的输入直流电流和输出直流电压能够保持均衡。
    • 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,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自稳性和抗扰性;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。
    • 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。文中基于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为目标函数,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,并利用求解工具集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。
    • 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。
    • 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对单输入单输出系统的分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,相比一次侧注入扰动,还具有成本低、操作简单的优势。为此,提出了二次侧注入扰动的变流器次超同步频段任意功率因数下广义阻抗测量方法。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,根据测量原理给出了该频段二次侧注入扰动的变流器广义阻抗测量方法。所提方法是现有广义阻抗测量方法的推广,通过仿真分析可验证所提方法的有效性。
    • 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。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。
    • 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对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,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。
    • 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。
    • 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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      全选
      • 李永刚, 吴滨源, 李建文, 李戎, 严丽, 孙伟

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20200328001

        摘要:大量参数未知的商用逆变器接入电网,宽频域谐波劣化问题严重,影响自身及其他设备正常运行。基于在线数据和数值分析方法,建立和求解逆变器谐波源和谐波耦合导纳的矩阵模型是解决该问题的关键步骤。文中提出一种灰箱宽频域矩阵模型,并提出基于数值回归拟合的求解方法:首先,利用端口电压、电流频域关系对矩阵模型的具体形式进行推导;然后,将逐步回归算法推广到复数域以求解矩阵模型参数;最后,通过MATLAB/Simulink的逆变器并网仿真系统验证所提模型和算法的有效性。结果表明:所提灰箱宽频域矩阵模型及求解方法可量化逆变器自身谐波源作用、背景谐波电压与并网谐波电流之间的直接耦合及交叉耦合关系,为分析谐波劣化机理提供参考,其精度及求解用时均优于其他模型及其他复数域多元回归算法。

      • 关慧哲, 陈颖, 黄少伟, 沈沉, 徐得超, 李晓萌

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20200324007

        摘要:针对电力系统暂态稳定预防控制在线计算的复杂性,提出一种基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制方法。通过将暂态稳定预防控制建模为样本空间映射问题,该方法利用数据驱动方法训练生成模型,建立从暂态失稳运行空间到暂态稳定运行空间的映射。模型通过调整电网中发电机的有功出力,提高电网的暂态稳定裕度,使电网运行点满足暂态稳定校核的要求。与传统优化建模方法相比,所提方法通过神经网络的前馈推断求解控制策略,无需迭代求解,极大地提高了求解效率。基于新英格兰39节点系统的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。

      • 汪涛, 虞晓阳, 文继锋, 曹冬明, 田杰, 董云龙

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20200226007

        摘要:以模块化多电平柔性直流换流器为研究对象,分析子模块过电压特点,研究子模块在运行中的瞬态过电压和暂态过电压问题。子模块瞬态过电压包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断过电压和二极管反向恢复过电压:针对子模块IGBT关断过电压,提出一种两电平关断技术抑制关断电压尖峰;针对子模块二极管在旁路开关动作时反向恢复过电压,提出一种抑制二极管反向恢复过电压的旁路方法。文中同时分析了系统故障造成的暂态过电压,提出一种带耗能回路的子模块拓扑,以提高换流器故障穿越能力,并可有效减少子模块级联数量。针对模块化多电平换流器在不同故障工况下的过电压问题,提出了多级过电压保护相互配合的控制逻辑策略,并提出一种冗余供电方案,解决了模块化多电平换流器启动过程中的黑模块过电压问题,提高了系统运行可靠性。最后,给出实验和仿真波形验证了瞬态、暂态过电压理论分析的正确性和保护方案的有效性。

      • 谭笑, 王主丁, 舒东胜, 孙杰

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20200218004

        摘要:随着分布式电源渗透率的提高,分布式电源对配电网规划方法和结果的影响研究更具现实意义。采用概率规划方法,建立了涉及分布式电源的变电站个数及馈线条数优化简化模型,模型目标为变电站和中压线路的相关总费用最小,并考虑了线路的容量约束;提出了中压主干线与分支线长度的近似计算模型,并考虑了负荷变化、分布式电源随机性和线路负荷转供率对停电时间和停电费用的影响。基于模型求解获得的变电站优化个数、馈线优化条数和最小总费用,定义了相应的三大类置信变量。算例表明了概率规划对于变电站个数和馈线条数选择的意义以及分布式电源的替代作用。

      • 范成围, 陈刚, 史华勃, 刘畅, 滕予非

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20200119002

        摘要:电力系统频率振荡是近年来最受关注的频率稳定问题之一。调速器死区对于频率振荡的影响不可忽略,但是目前的研究方法仅能分析单一死区环节,缺乏对于多死区系统的分析方法。为了解决上述问题,文中根据描述函数法的原理,定义应用于非线性组合系统的扩展描述函数,能够定量描述含有多个非线性环节系统的输入、输出关系。然后,基于多调速器的统一频率模型,将配置不同死区的水电和火电机组的原动机和调速器等效为单一的扩展描述函数。在复平面上结合扩展描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹与发电机的奈奎斯特曲线,分析系统的稳定性。最后,根据 2条曲线出现交点的条件,计算出使系统产生频率振荡的扰动临界振幅。所提方法能够定量反映多个死区环节的幅值对频率振荡的影响,实际电网仿真验证了利用死区配置抑制超低频振荡的有效性。

      • 戴理韬, 高剑, 黄守道, 唐祥龙

        优先出版日期:2020-07-29  DOI: 10.7500/AEPS20191118001

        摘要:现有水电站多采用恒速发电系统,不仅会造成周期水能捕获效率下降还会导致机组运行环境恶化。水轮机的变速运行是克服上述弊端的关键,文中对水力发电领域变速恒频技术的应用与发展进行了综述。首先,概述了水电站常见类型以及恒速发电系统原理,并归纳了变速发电系统的优缺点;其次,介绍了变速恒频技术的主要实现方法及运行原理,对比了各变速系统的特性及差异,并分析了各系统的适用性及应用前景。最后,分析了变速恒频水力发电技术的重点与难点,并对其未来发展方向进行了展望。

      • 李军徽, 侯涛, 穆钢, 严干贵, 李翠萍, 胡达珵

        优先出版日期:2020-07-24  DOI: 10.7500/AEPS20200320002

        摘要:电池储能可快速吞吐功率,被视为优质调频资源,但过度充放电会导致其调频能力不足。文中提出一种改善的储能系统参与一次调频效果的控制策略。首先,将储能调频死区设置在机组死区范围内,并结合电网频率特性分析储能调频死区变化对频率的影响。在此基础上,基于权重因子和荷电状态(SOC)恢复提出储能参与的一次调频策略:在频率波动超过储能调频死区时,为避免电池过度充放电提出储能调频系数计算方法,同时引入控制虚拟惯性和虚拟下垂出力比重随频率变化而调节的权重因子,进而设计了调频控制方法;在频率不超过储能调频死区时,兼顾储能恢复需求和电网承受能力,提出储能SOC恢复方法。仿真结果表明:所提策略能有效改善电网频率波动和储能SOC。

      • 王一铮, 庞凯元, 文福拴, 薛禹胜, 孙轶恺, 高美金

        优先出版日期:2020-07-24  DOI: 10.7500/AEPS20200327001

        摘要:用户侧能源转型以终端电能替代和分布式可再生能源开发利用为主要途径,能够促进能源系统向清洁、低碳方向发展。在促进用户侧能源转型的背景下,研究了含多个决策主体的区域能源定价与管理策略。首先基于Stackelberg博弈提出了多主体交互的区域能源定价与管理机制。然后,基于用户收益对有限理性用户的激励特性,构建了包含能源供应者(ES)与多个用户代理(UA)的双层优化决策模型。在所构建的模型中,上层ES确定从能源生产者处购能的策略、所拥有设备的运行状态和能源价格,决策目标是出售能源的利润最大与出售化石能源的惩罚成本最小;下层各个UA分别根据能源价格配置电能替代设备,并调整用能策略,决策目标是各自投资与用能成本最低。接着,应用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件以及强对偶理论、增量法、互补松弛条件转化方法,将非凸非线性的双层优化问题转化为单层的混合整数线性规划问题。最后,以某含有居民取暖热负荷、工业热负荷、燃油汽车和光伏发电资源的区域为例,说明所提出策略的可行性与有效性。

      全选

      2020年第44卷第14期

        >观点
      • 廖侃,丁肇豪,舒隽,陈杰,赵进

        2020,44(14):1-8, 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。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。

      • >学术研究
      • 肖居承,何光宇,张思远,谢邦鹏,赵文恺,刘锋

        2020,44(14):9-18, DOI: 10.7500/AEPS20191027003

        摘要:随着大量可再生能源并网和直流投运,导致系统惯性降低、事故备用短缺、低频风险增大。为了解决该问题,提出了事故备用分散转移(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。首先,给出了DTCR的系统设计和实现思路。然后,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(ICR)、可靠延时响应(RLR)和最优动态控制(ODC)。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IEEE 39节点系统仿真验证了该方法的有效性。DTCR方案有助于缓解事故备用负担和提升系统安全性。

      • 万炜,袁辉,王冠中,徐路遥,蒙志全,辛焕海

        2020,44(14):19-25, DOI: 10.7500/AEPS20200109008

        摘要: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对单输入单输出系统的分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,相比一次侧注入扰动,还具有成本低、操作简单的优势。为此,提出了二次侧注入扰动的变流器次超同步频段任意功率因数下广义阻抗测量方法。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,根据测量原理给出了该频段二次侧注入扰动的变流器广义阻抗测量方法。所提方法是现有广义阻抗测量方法的推广,通过仿真分析可验证所提方法的有效性。

      • 严干贵,刘莹,段双明,李洪波,穆钢,李军徽

        2020,44(14):26-34, 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的问题,分配不当会劣化储能电站运行效率。文中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充放电功率-效率模型,提出使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和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。

      • 郝丽丽,王国栋,王辉,黄梅,徐晓轶

        2020,44(14):35-43, DOI: 10.7500/AEPS20190911002

        摘要:为避免大量电动汽车(EV)无序充电对电网安全、经济运行的影响,提出了基于电动汽车入网(V2G)辅助服务的配电网日前调度方法。首先,基于智能电网和物联网的历史及实时信息建立EV充放电模型,并进行EV辅助服务参与者的筛选和分类。其次,建立了考虑V2G辅助服务的 2层配电网最优经济调度模型。上层模型以网损成本、EV用户成本和系统总负荷均方差最小为目标,优化充电站的充放电功率和电压调节设备的工作状态;下层模型以EV的充放电状态转换次数最少和充电站功率与上层优化结果偏差最小为目标,计算每辆参与辅助服务EV的充放电功率。最后,算例系统仿真验证了所提方法的有效性。

      • 黄伟,柳思岐,叶波

        2020,44(14):44-53, 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。

      • 彭元泉,麦志远,艾维,李明琪,晏寒婷,董洁

        2020,44(14):54-61, 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。文中基于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为目标函数,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,并利用求解工具集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。

      • 孙峰洲,刘海涛,陈庆,于淼,韦巍

        2020,44(14):62-70, 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 V a c 2 -P V a c 2 - Q 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。数值仿真结果表明,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优化能力。

      • 周鹏,张新燕,邸强,岳家辉,邢琛

        2020,44(14):71-78, DOI: 10.7500/AEPS20191224010

        摘要:采用虚拟同步机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。基于虚拟同步机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,双馈风电机组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,提出了一种虚拟同步机控制的双馈风电机组无锁相环预同步控制策略。通过在虚拟同步机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,并提出在无功功率-电压环中引入虚拟阻抗,实现了双馈风电机组快速地平滑并网。最后,通过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机控制的双馈风电机组并网的有效性。

      • 张金龙,鲍颜红,黄磊,徐泰山,周剑,徐伟

        2020,44(14):79-85, 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,提出了输电断面热稳定功率极限区间在线识别方法。首先建立输电断面热稳定功率最小极限(PTTC)和最大极限(OTTC)的优化模型,然后基于关键热稳模式筛选,采用改进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了技术手段,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。

      • 龙雪梅,杨军,吴赋章,詹祥澎,林洋佳,徐箭

        2020,44(14):86-93, DOI: 10.7500/AEPS20191011008

        摘要:文中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,利用出行链和原点-终点(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。通过在中国北京市三环路网和相应电网上的仿真,验证了所提电动汽车充电负荷预测框架的有效性。仿真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。

      • >研制与开发
      • 王永明

        2020,44(14):94-100, 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问题,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IEC 104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。文中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,二次设备防误技术可提升设备状态感知能力和远方误操作风险管控能力,保障电网设备远方操作的安全性。

      • 张琦,孙亮,申家锴,李平,李卫东

        2020,44(14):101-110, 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。

      • 颜湘武,崔森,宋子君,孙雪薇,孙颖

        2020,44(14):111-120, 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,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自稳性和抗扰性;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。

      • 曹帅,向往,鲁晓军,林卫星,文劲宇

        2020,44(14):121-129, DOI: 10.7500/AEPS20191122007

        摘要:混合型模块化多电平换流器(MMC)具有交直流解耦控制、抑制故障电流、维持并网电压等独特优势,在基于模块化多电平换流器的风电并网系统中具有广阔的应用前景。已有基于混合型MMC的交直流故障穿越策略大多仅考虑直流电网本体,并未结合风电并网考虑暂态能量转移与耗散的问题。首先,研究了基于混合型MMC的风电并网系统在交直流故障期间的暂态发展过程,归纳出能量转移机理,分析了不同故障阶段的关键因素。然后,提出了一种具备故障识别能力的自动限流耗散方法,研究了加入限流耗散措施后的暂态能量转移变化。最后,在四端风电直流电网下验证了自动限流控制及耗散方法的有效性。

      • 薛花,任春雷,王育飞,钦佳南,张宇华

        2020,44(14):130-140, 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。

      • 朱大朋,苏建徽,汪海宁,张健

        2020,44(14):141-147, 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1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,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2种解决办法,并进行了仿真和实验验证。

      • 王勉,唐芬,赵宇明,吴学智,牛靖凯,许泽富

        2020,44(14):148-155, DOI: 10.7500/AEPS20190909001

        摘要:为了提升直流微电网的稳定性,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中,使变换器具有直流电机的外特性。但传统参数恒定的虚拟直流电机控制较难在提供惯性与阻尼支撑的同时实现较佳的动态性能。针对该问题,文中以Buck变换器作为研究对象。首先,建立虚拟直流电机控制小信号模型,分析了负载功率突变时转动惯量和阻尼系数对输出电压动态特性的影响。在此基础上,提出了虚拟直流电机参数自适应控制,给出了转动惯量和阻尼系数自适应调节原则和参数整定方法。最后,仿真与实验结果表明,相比传统虚拟直流电机控制策略,所提控制策略使系统在提供惯性和阻尼支撑的同时具有较快的响应以及较小的超调,可较好地抑制直流母线电压的波动。

      • 王建勋,张逸,张嫣,邵振国,黄毅标,杨朝赟

        2020,44(14):156-163, 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,提出协调采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。

      • 韦明杰,石访,张恒旭,徐丙垠,王鹏

        2020,44(14):164-171, 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。

      • >讨论园地
      • 管敏渊,沈建良,楼平

        2020,44(14):172-178, DOI: 10.7500/AEPS20190623002

        摘要:文中提出了一种基于模块化双有源桥变流器的直流变电站方案,将双有源桥模块按照输入端并联、输出端串联的结构级联而成,可以将输入端的直流低压升压至输出端的直流中高压,并且具备功率双向流动能力。模块化双有源桥变流器的直流高压出线连接到高压直流电网,各个模块的直流低压出线可分别连接到低压分布式电源和负荷。双有源桥模块内部使用结构紧凑的高频变压器实现输入端和输出端的电气隔离。提出了适用于模块化双有源桥变流器的串并联均衡控制,具有高效可靠且无需通信的特点,各模块的串联输出端的电压和并联输入端的电压保持相同的斜率关系。电磁暂态仿真结果表明该直流变电站总有功功率在各模块之间均匀分配,各模块的输入直流电流和输出直流电压能够保持均衡。

      • >综述
      • 贺帅佳,阮贺彬,高红均,刘俊勇

        2020,44(14):179-191, 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。