摘要:建模和仿真将真实系统及其物理性质抽象化为适当的数学形式，并采用数学方法求解以模拟真实系统行为或性能。为综合能源系统在各时间尺度的物理过程建立恰当的数学模型并进行仿真验证，是分析系统运行规律、优化运行策略以及评估运行性能的基础。文中围绕电气热综合能源系统建模和仿真问题，首先介绍了电、气、热子系统和耦合设备的机理模型，总结了建模的研究进展与技术难点。进一步，从仿真框架、算法以及改进策略3个方面介绍了综合能源系统仿真技术所取得的研究进展。特别地，总结了仿真算法中数值法、半解析法、解析法的原理、应用现状及其难点。最后，围绕现存技术难点，从建模和仿真算法2个方面对未来研究进行了展望。

摘要:对于大规模风电并网的电力系统安全稳定分析，构建合适准确的风电场模型至关重要。首先，梳理了现有风电机组的模型结构以及风电场的动态等值，阐述了风力发电系统的参数辨识方法。其次，介绍了电力系统中风力发电系统常用的时域仿真分析技术，主要综述了电磁暂态仿真、机电暂态仿真、中长期动态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和数模混合仿真技术。然后，简述了风力发电系统建模与仿真的新进展。最后，分析了电力系统中风力发电系统的建模及其仿真技术面临的挑战与瓶颈，并结合新型电力系统的需求，对其建模与仿真技术进行了展望。

摘要:大规模新能源接入使得传统调频资源无法满足新型电力系统的调频需求。电解铝作为典型的高载能负荷，其大容量、易调节的负荷特性使其具备极大的调节潜力。文中针对电解铝自身的控制特性，提出一种参数随频率变化的自适应控制策略，通过控制饱和电抗器使电解铝参与一次调频。该策略使得电解铝响应速度较快的同时保持了平稳的出力曲线，并加快了频率的恢复。为保证多次电解铝调频对生产效率、产量的影响较少,文中建立了电解铝参与调频对工艺流程影响的量化模型，并在此基础上提出电解铝参与调频后的能量恢复策略。在保证频率恢复不受较大影响的前提下，尽快使得电解铝回到初始工作状态。最后，通过算例验证了控制策略以及恢复策略的有效性与普适性。

摘要:随着风电渗透率的不断提高，电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大，传统频率控制方法效果减弱，频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题，先于一次调频动作的快速频率响应（FFR）已成为解决低惯量系统频率稳定问题的重要手段。首先，建立风-火-储电力系统频率响应模型，分析FFR调频资源对低惯量系统频率响应的影响；其次，基于模糊逻辑推理，提出了一种超级电容参与风电调频的储能动态响应优化策略以控制储能，使其能够动态响应系统频率变化，在频率跌落期遏制频率跌落，在频率恢复期调控储能恢复功率以维持荷电状态稳定；最后，对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，所提策略能够利用超级电容快速动态响应系统频率变化，从而为低惯量系统提供功率支撑，弥补风电调频的不足，相较传统的风电机组虚拟惯量控制策略，在减小最大RoCoF及抑制最大频率偏差效果上均有大幅提升。

摘要:随着柔性交直流配电系统的迅速发展，电力电子装置和恒功率负载等非线性元件的大规模接入使系统的暂态稳定性问题日趋严重。首先，建立了双环控制下AC/DC与DC/DC换流器并联的具有恒功率负载的交直流配电系统数学模型，并进行非线性泰勒展开。其次，根据非线性解耦理论将原始高阶系统解耦成一系列低阶子系统，确定主导解耦子系统并采用相平面法和逆轨迹法对其进行暂态稳定性分析，通过实物仿真验证理论分析的有效性。然后，基于非线性解耦原理引入非线性参与因子概念，对状态变量进行参与因子的计算，提出恒功率负载扰动下控制参数影响稳定性的分析方法，进一步给出控制参数的可行域。最后，利用PLECS软件搭建了恒功率负载下双环控制的交直流配电系统，仿真及实验验证了所提方法的有效性。

摘要:电动汽车的激增加剧了交通网和气电配网的深度耦合；微网的广泛渗透，通过多种能源转换设备将地理位置毗邻的多能负荷聚合于气电配网的受端。由于电动汽车用户的出行策略和微网的多能需求将引起配电网潮流的波动，传统研究中采用的交通、微网独立规划方法可能造成电网运行电压越限或线路过载的问题。因此，能源-交通深度耦合的新型电力系统亟需更全面的规划模型来满足各主体安全性和经济性的需求。为解决上述问题，文中提出多微网接入的气电-交通耦合系统的协同规划模型。考虑到微网的多能互补特性，协同规划模型在微网中引入氢能系统，通过合理配置微网能源转换设备提高微网内部气转电的效率，进而降低微网的用电需求，提高气电配网运行安全性。在规划过程中，考虑到各主体对隐私保护的需求，建立了分布式求解框架实现各子系统的求解过程分散自治。最后，基于中国浙江省某地数据验证了所提协同规划模型和分布式求解策略的有效性。

摘要:随着双源无轨电车在城市电动公交领域展现出高效的服务能力，交通网与电网的耦合进一步加深。考虑到双源无轨电车短期内无法完全取代电动公交车，为有效调度两种车型，解决当前城市公交系统生命周期成本高、车辆配置数量多的问题，对双源无轨电车与电动公交车的配置与调度进行联合建模。首先，搭建交通网-电网耦合的城市公交系统运行框架，并考虑道路交通信息建立城市公交的速度模型。然后，分析不同类型公交车的运营模式，综合考虑公交车能耗差异与分时电价，精细化运营成本建模，建立以生命周期成本最小化为目标的城市公交系统生命周期成本模型，并采用遗传算法对模型进行求解。最后，采用中国上海市公共交通现有双源无轨电车路线的数据进行仿真验证。结果表明，所提精细化模型可以在完成既定行程表的情况下，减少车辆配置数量，降低生命周期成本，满足不同规模混合公交车队的合理配置与调度优化。

摘要:高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波，导致同步相量测量装置（PMU）的基波频率测量出现较大偏差，影响各类频率相关应用的效果。因此，文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其抑制方法。首先，建立了频率测量算法的频域特性模型，基于此推导了单个间谐波和对称次/超同步间谐波影响下的基波频率振荡数学模型，揭示了间谐波干扰下的基波频率测量误差机理。其次，根据频率的振荡行为，建立了多分量叠加的拟合模型，提出了基于傅里叶变换和最小二乘法的短时窗频率振荡分量抑制方法，大幅降低了基波频率偏差。最后，仿真和现场录波数据测试表明，所提方法极大降低了频率测量误差。

摘要:随着新型电力系统中信息域与物理域耦合程度的加深和网络攻击技术的快速发展，电力工控系统正面临定制化网络攻击威胁，其中，高隐身虚假遥控指令注入(HFCI)攻击已成为破坏能力最强的网络攻击类型之一。文中提出一种电力工控系统HFCI攻击检测方法。首先，利用优化卷积神经网络模型对IEC 60870-5-104协议业务流量进行浅应用层HFCI检测并过滤异常报文；然后，通过HFCI厂站级指令威胁度评估模块和HFCI系统级指令风险判断模块，对深应用层的HFCI攻击指令进行检测；最后，通过IEEE 30节点仿真系统，验证了所提HFCI攻击检测方法的准确性和泛化能力。

摘要:在直流输电系统接地极线路配备阻抗监视系统的背景下，可利用高频测量阻抗特性实现故障距离的精确计算。然而，分析发现直流系统接地极线路在不同故障条件下可能产生相同的高频测量阻抗，这意味着测量阻抗与故障距离间不是一一映射关系，由单一测量阻抗难以得到准确的故障距离。文中分析了高频测量阻抗的重合特性随注入信号变化的特征，提出了基于复频率信号注入的故障测距方法，并给出了复频率的选定策略。该方法改进了基于高频测量阻抗幅相特性的接地极线路故障测距方法，实现了故障位置的准确计算。最后，通过仿真算例充分验证了所提测距方法的可行性和精确性。

摘要:在柔性直流换流器故障电流相位受控特性的影响下，传统距离保护在柔性直流交流送出线路发生单相经过渡电阻接地故障后易出现不正确动作行为。文中分析了柔性直流交流送出线路单相接地故障时的电气量分布规律，利用柔性直流交流送出线路单相接地故障期间换流站侧负序电流受抑制的新特征，提出一种基于综合序分量的新型单相接地距离保护。所提保护方案从理论上消除了过渡电阻的影响，可基于单端量准确计算故障位置。此外，该保护也适用于柔性直流并网于弱系统场景。最后，通过仿真验证了所提保护方案的有效性。

摘要:随着新能源的接入和直流馈入受端电网规模的增大，制约频率安全的故障由直流闭锁等永久性功率冲击故障向短路故障等短时功率冲击故障转变，频率特性及对策适应性不明确。文中基于频率动态响应过程梳理关键要素含义，计及新能源、直流等动态响应过程分析短时功率冲击下关键要素特性的变化。结合关键要素对频率特性的影响，从最大频率变化率、最大频率偏差及到达时间、准稳态频率偏差和频率时空分布4个方面研究短时功率冲击下的频率特性。最后，探讨受端电网应对短时功率冲击下频率问题的对策。

摘要:新型电力系统背景下，构建典型源荷时序场景可为日前、日内电力生产组织提供场景支撑。为进一步提升基于统计学方法生成的时序场景质量，减少典型源荷时序场景数量，提出一种基于抽样概率区间修正的典型源荷时序场景生成方法。首先，考虑新能源历史波动特性对预测误差时序抽样概率区间进行修正，采用首次抽样时刻拉丁超立方抽样和后续时刻修正概率区间随机抽样的形式对时序场景进行抽样生成；其次，基于聚类方法得到典型时序场景；然后，基于源荷“逻辑与”运算，从系统安全角度对典型源荷时序场景组合进行约简；最后，以中国西北某省的实际数据为基础构建IEEE 39节点源荷时序场景算例，验证所提方法的有效性和可行性。

摘要:暖通空调（HVAC）系统作为智能楼宇的耗能主体，实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而，并行考虑以上两种因素时，系统优化模型的耦合项增加，求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性，但节能效果一般。面对以上挑战，提出协同考虑空气质量与热舒适度的HVAC系统双层优化控制策略。首先，基于RC等效电路的热动态模型和楼宇内部物理结构，精确刻画各区域温度和空气质量的耦合关系；然后，以能耗成本最低及用户舒适度最优为目标，对HVAC系统的运行策略进行优化，为解决模型的耦合问题，对HVAC系统进行双层优化控制，上层优化送风质量流量，下层优化通风率，并采用滚动优化方法修正误差；最后，在夏季制冷场景下，对不同舒适度系数下的双层优化控制结果进行分析，并与其他控制策略进行比较。结果表明，所提方法能兼顾经济性和用户舒适度。

摘要:用电负荷数据的完整性与有效性在负荷预测等应用中具有重要意义。传统的缺失数据补全方法缺乏对用电负荷和多种外部时空关联信息的挖掘，难以获得高精度的补全结果。文中提出了一种双通道生成对抗网络，对缺失的负荷数据进行补全。首先，根据负荷的周期性变化特征和时空关联性构建三阶负荷张量，并将影响负荷变化的多种外部因素构建为三阶辅助信息张量。然后，为满足两种张量的双输入需求，在生成对抗网络的输入层引入双通道机制，通过卷积与反卷积运算提取张量的特征；为提升网络对张量数据的训练效果和补全精度，将张量分解损失引入原始损失函数，并采用改进的混沌映射粒子群优化算法联合优化超参数和网络。最后，在真实负荷数据集上开展数据补全实验。结果表明，所提方法能够对随机缺失率不超过50%、连续缺失不超过3天的负荷数据进行准确补全。

摘要:传统电力线通信方案的硬件设计较为复杂。DC-DC变换器具有发送数据的潜能，可进行功率/数据复合传输。文中提出一种基于四进制频移键控（QFSK）调制的电力电子开关调制方案，通过调制开关频率将数据信息嵌入原始脉宽调制(PWM)信号中，使得电压纹波携带数据的频率特征；再通过基于滑动离散傅里叶变换的解调方案实现数据接收，最终实现功率/数据的同步传输。首先，证明了PWM信号与电压纹波频率一致的关系；然后，给出数据调制与解调的方案；以负载突变工况为例，通过对Buck变换器建模，分析功率变换暂态过程对通信的干扰影响；最后，搭建由两个Buck变换器组成的实验平台，验证了所提方案可实现20 kbit/s的通信速率；并以光伏优化器为应用背景，验证了所提方案的有效性。

摘要:在中国30余年的高压直流输电工程实践中形成了一套高压直流输电保护系统定值体系。文中结合近年来在应用中出现的复杂案例，对以下保护的定值整定依据开展了进一步探讨：阀短路保护启动定值需避开与换流阀并联的阻容回路的充电电流；换流器过流保护过负荷段定值整定依据是直流控制系统失控造成直流运行电流超过控制的过负荷目标值，以及控制目标电流超过所设定的运行时间；直流低电压保护阈值及延时定值的整定需兼顾保护的后备功能，不确保与换相失败保护双桥原理长延时段配合。另外，深入探讨了交直流系统间、金属回线运行方式下直流保护间，以及高压线路再启动与低压再启动间的定值配合问题。最后，提出了高压直流输电保护系统的定值及定值间的配合应有一定的规范性和适度的灵活性的建议。

摘要:建立准确的电池储能系统电磁暂态仿真模型是研究其动态对电网稳定性影响和控保策略设计的重要基础。现有研究多基于国外仿真平台，缺乏国产化ADPSS新一代仿真平台的建模分析与对比。针对该问题，依据主流型号电池储能单元的低/高压故障特性和并网标准设计了通用低/高电压故障穿越控制方法，分别基于ADPSS和MATLAB平台构建某型号电池储能系统仿真模型。通过仿真数据与设备制造商封装模型测试数据的对比发现，与APPSS相比，基于MATLAB的仿真结果与设备制造商响应特性的一致性更高。进一步分析主电路、控制电路和测量电路的区别，针对ADPSS仿真平台，提出了ADPSS仿真模型差异模块的参数和结构校核方法，形成了ADPSS平台电池储能系统电磁暂态高精度建模方法。通过与设备制造商封装模型的故障穿越响应特性对比，验证了校核后的ADPSS电池储能系统电磁暂态建模方法的有效性。