半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 2024年第48卷第3期文章目次
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    • >观点
    • 灵活性资源聚合参考模型与量化指标体系

      2024, 48(3):1-9. DOI: 10.7500/AEPS20230728003

      摘要 (367) HTML (826) PDF 2.27 M (601) 评论 (0) 收藏

      摘要:高比例新能源并网给电网带来了显著的波动性和不确定性,使受端电网面临可调节资源能力不足的问题,需要充分利用大量的灵活性资源参与电网调度并提供辅助服务。然而,灵活性资源的数量众多、分布广泛且特性各异,给资源的集中调控带来了新的挑战,需要以集群的形式对灵活性资源进行管理和调度。为了更加准确地评估集群在电网调控中的作用,需要将灵活性资源进行聚合,并根据应用需求采用适当的量化指标衡量其性能。基于灵活性资源集群在电网调度和电力市场中的应用需求,提出了评估灵活性资源集群可调节能力的量化指标体系。根据物理特性,将其分为类发电机特性、类储能特性和共有特性3类。为了实现不同应用场景下对集群灵活性指标的量化评估,构建了由等效发电机和等效储能所组成的灵活性资源集群的聚合参考模型。此聚合参考模型具有直观的物理意义和良好的多重嵌套特性,并适用于多种时间尺度和多种能量形式,可以被用于计算特定应用场景下的量化性能指标,以及应用于分布式资源集群的异步调度、综合能源系统的联合优化调度、虚拟电厂参与电力市场的投标报价等多个场景中。

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    • >专栏:碳达峰·碳中和与电力能源转型
    • 考虑碳流约束的电力系统能碳安全域模型与计算方法

      2024, 48(3):10-21. DOI: 10.7500/AEPS20230529006

      摘要 (118) HTML (223) PDF 2.53 M (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求,研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效,但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统能碳耦合安全域(简称能碳安全域)模型与计算方法,旨在保证系统安全性的同时减排提效。为完整刻画电力系统的低碳运行能力极限,分别从负荷端和源端角度提出了考虑碳流约束的系统最大供电能力曲线及最大消纳能力曲线模型。基于系统最大供电能力工作点,提出了能碳安全边界仿真拟合计算方法,实现了能碳安全域的降维观测。最后,结合算例验证了所提模型的有效性。

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    • 基于碳捕集-电转气的矿区综合能源系统协同优化调度

      2024, 48(3):22-30. DOI: 10.7500/AEPS20230518008

      摘要 (154) HTML (276) PDF 1.97 M (578) 评论 (0) 收藏

      摘要:“双碳”战略目标下,为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率,提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先,综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用,建立矿区综合能源系统基本模型,并以碳捕集和电转气设备为耦合单元,促进节能减排与可再生能源消纳。然后,引入奖惩阶梯式碳交易机制,以矿区综合能源系统运行成本最小为目标,建立矿区综合能源系统协同优化调度模型。最后,以中国云南某大型煤矿为例,通过设置不同场景进行仿真分析。结果表明,所提模型能够促进矿区综合能源系统低碳经济运行,提高风光消纳率。

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    • >学术研究
    • 基于混合博弈的多区域电-储共享运营模式与经济效益分析

      2024, 48(3):31-41. DOI: 10.7500/AEPS20230530002

      摘要 (110) HTML (277) PDF 1.80 M (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着用户侧新能源设备与储能装置的广泛接入,如何有效地促进新能源本地消纳与降低储能运行成本变得至关重要。针对多区域间电能与储能资源的共享问题,提出了一种基于主从-演化混合博弈的多区域电能-储能共享运营模式。首先,建立主从博弈模型和演化博弈模型进行优化决策。运营商作为领导者根据各区域供需平衡情况,制定区域内部电价;用户作为跟随者,根据区域电价与跨区交易传输费用信息,基于演化博弈模型调整自身用电量与区域选择概率。其次,考虑到各主体利益诉求不同,建立了运营商和用户的收入与成本模型,并以最大化双方收益、最小化与电网交互电量为目标函数,得到运营商的定价策略、共享储能配置与充放电策略,以及各主体的最终收益。最后,通过算例分析验证了所提运营模式的有效性。

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    • 分布式光伏集群功率短期预测的空间互补特性初探

      2024, 48(3):42-50. DOI: 10.7500/AEPS20230518009

      摘要 (151) HTML (241) PDF 1.24 M (554) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着分布式光伏装机容量的快速增长,分布式光伏集群功率预测对电网调度的影响日益增强。分布式光伏集群功率预测存在“先累加后预测”“先预测后累加”以及“先聚类再预测”3种技术路线。通过在含600多个分布式光伏站点实测功率数据集上的实验发现,分布式光伏集群功率预测存在“空间互补”现象,即3类集群预测路线得到的预测误差相比于单个场站的平均预测误差都有所降低。为了探究空间互补现象的产生机理及影响因素,首先从机理分析的角度将其归纳为“出力曲线互补”和“预测误差互补”两类空间互补特性。然后,提出了“空间互补系数”这一概念,对互补效果进行量化评估。最后,探究了集群规模、分布范围、天气类型和聚类簇数4种因素对空间互补特性的影响。结果表明,两类空间互补特性对分布式光伏集群短期功率预测精度提升效果显著,且预测误差互补在精度上优于出力曲线互补。研究结果可为分布式光伏集群划分提供依据,有助于实现更加高效且准确的功率预测。

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    • 融合信息物理社会因素的配电网可靠性评估方法

      2024, 48(3):51-61. DOI: 10.7500/AEPS20230422001

      摘要 (107) HTML (251) PDF 1.68 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析重大社会活动中信息系统先进技术和社会系统应急保电措施对配电网可靠性的影响,文中提出融合信息物理社会因素的配电网可靠性评估方法。首先,为分析信息物理社会系统的相互作用,构建了配电网可靠性的信息物理社会交互框架。然后,通过构建设备发展型和破坏型故障状态转移模型,量化了信息系统中缺陷诊断、风险预警技术作用周期以及社会系统中检修人员技术水平与设备故障率的关系。通过构建设备故障恢复时间模型,量化了信息系统中故障定位技术精度以及社会系统中交通路况、应急物资充裕度与设备故障恢复时间的关系。最后,为了验证框架和模型的有效性,文中建立了一个包含信息物理社会系统基本信息的测试系统。结果验证了信息、社会系统对配电物理系统可靠性的提升作用。

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    • 考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略

      2024, 48(3):62-72. DOI: 10.7500/AEPS20230503001

      摘要 (141) HTML (242) PDF 1.54 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能调度过程的影响,建立多源协同孤岛运行模型;然后,根据所建模型的特点以及决策需求,基于两阶段优化框架制定孤岛运行决策流程,确保失电孤岛区域与含本地电源区域负荷恢复的协调进行;最后,采用IEEE 33节点配电网与29节点交通路网相耦合的算例进行分析,验证所提策略的有效性。结果表明,所提孤岛运行策略可以充分发挥各电源在配电网灾后恢复时的协同能力,实现了有限电能的最优分配和转移,有效提升了配电网灾后恢复效果。

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    • 考虑充电站可调潜力的虚拟惯性功率补偿控制策略

      2024, 48(3):73-81. DOI: 10.7500/AEPS20230601009

      摘要 (128) HTML (150) PDF 2.31 M (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微电网因可再生能源接入导致惯量不足问题,提出了一种协同可再生能源发电的充电站惯性功率控制策略。首先,考虑到电动汽车具有良好的柔性调控潜力,在充电站层面将其等效为广义储能为控制器提供功率响应能力。接着,借鉴虚拟同步机的转子运行特性,提出了虚拟惯性功率补偿控制策略,并配合可再生能源发电提供频率支撑。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了相应的仿真模型进行验证。仿真结果表明,所提出的虚拟惯性功率补偿控制策略能有效利用充电站调控潜力向系统提供惯性支撑功率,提高系统的频率稳定性。

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    • 暂态谐波电网下双馈风力发电机建模与控制技术

      2024, 48(3):82-92. DOI: 10.7500/AEPS20230704007

      摘要 (95) HTML (117) PDF 3.44 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:换相失败、励磁涌流、冲击性负荷等引起的暂态谐波进入电网易造成双馈感应发电机(DFIG)产生变流器过流脱网、机组稳定性破坏等严重后果。为提高暂态谐波电网下DFIG的运行性能,改善其馈入电网的电能质量,首先,建立了暂态谐波电网下DFIG的数学模型;其次,提出了一种基于重复控制调节器的控制策略,在暂态谐波冲击下分别实现了转子电流平衡且正弦和定子电流平衡且正弦的控制目标;然后,分析了所提控制策略的控制性能,包括谐波电压抗干扰性能及控制目标切换后的稳定性能;最后,基于硬件在环仿真平台,对所提控制策略的有效性进行了实验验证。

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    • >研制与开发
    • 基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L2增益负荷频率控制

      2024, 48(3):93-102. DOI: 10.7500/AEPS20230618003

      摘要 (132) HTML (74) PDF 2.03 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对含不确定建模误差和新能源接入的孤岛微电网,提出了一种结合有界L2增益基线控制和扰动补偿的综合负荷频率控制(LFC)方法。首先,推导了微电网的全驱模型,将建模误差和新能源的影响总结成一个综合扰动。为提高系统的鲁棒性,该综合扰动被定义成控制信号的对手玩家。进一步,关于扰动抑制的有界L2增益问题被等价成求解综合扰动和控制信号的零和博弈Nash均衡,由此推导出有界L2增益基线控制器。为改善频率的二次控制,设计了基于五阶广义积分观测器的扰动补偿控制,并在此基础上引入了一种针对发电速率约束(GRC)的新型抗发电速率约束(anti-GRC)措施。最后,搭建了16 MW的新能源-柴油混合微电网仿真模型,并在多种工况下对所提出的综合LFC方法进行测试,验证了其有效性。

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    • 基于多状态量特征的电网安全稳定紧急控制策略制定方法

      2024, 48(3):103-112. DOI: 10.7500/AEPS20230320008

      摘要 (116) HTML (157) PDF 1.71 M (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:高比例新能源大电网的运行方式呈现强不确定性和强非线性,利用单一状态量作为方式字(如断面功率)制定的紧急控制策略失配风险愈发增加。基于扩展等面积准则量化分析理论,分析了节点功率注入空间变化引起主导模式稳定性变化及紧急控制策略失配的机理,提出了一种从海量节点功率注入空间中获取影响策略失配的主导特征挖掘方法。基于主导特征的暂态稳定参与因子,通过主导特征量的分群聚合,提出基于多状态量特征的紧急控制策略扩展方式字确定方法。通过扩展紧急控制策略方式字,降低离线紧急控制策略失配风险,提高紧急控制策略的适应性。最后,以实际电网的算例验证了所提方法的有效性。

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    • 新能源电力系统细粒度并行与多速率电磁暂态仿真

      2024, 48(3):113-121. DOI: 10.7500/AEPS20230426002

      摘要 (108) HTML (112) PDF 2.47 M (399) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着可再生能源的快速发展,电力系统设备类型越来越多,系统振荡特征越来越复杂,对电磁暂态仿真的精度和效率提出了更高要求。基于大规模集成电路设计中所使用的延迟插入法(LIM),提出了新能源电力系统的细粒度建模方法,并结合图形处理器(GPU)的资源优势,实现了算法的并行求解。所提方法将传统交流电网与电力电子设备进行解耦,并基于混合数值稳定性判据和局部截断误差的方法确定了各子系统的步长。然后,通过插值实现了新能源电力系统的多速率仿真。最后,基于GPU硬件平台,以含新能源接入的改进39节点系统为例验证了所提方法的精度,并以不同规模的新能源接入、不同仿真步长的组合验证了所提方法在仿真效率方面的优势。

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    • 配合防孤岛保护的配电网时限自适应重合闸方法

      2024, 48(3):122-132. DOI: 10.7500/AEPS20230719002

      摘要 (128) HTML (232) PDF 2.05 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:有源配电网重合闸之前分布式能源必须脱网,但实际中很多变电站内未安装线路侧电压互感器,导致检无压重合闸方案无法实施。文中提出一种与分布式电源防孤岛保护相配合的时限自适应重合闸方法,通过保护跳闸前的系统侧母线电压来推断线路接入的分布式电源防孤岛保护动作时间,自动调整配电线路重合闸的动作时间,实现重合闸与防孤岛保护的时序配合。所提方法不需要安装线路侧电压互感器,不依赖于通信网络,考虑分布式电源低电压穿越要求的同时实现配电线路的快速重合闸,为电力系统运行的稳定性与供电可靠性提供支撑。仿真及实验结果均验证了该方法的有效性。

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    • 基于多特征符号聚合近似和层次聚类的户变关系识别方法

      2024, 48(3):133-141. DOI: 10.7500/AEPS20230419005

      摘要 (110) HTML (90) PDF 1.49 M (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低压配电台区拓扑档案中可能存在的户变关系异常问题,文中提出了一种基于多特征符号聚合近似(MF-SAX)和层次聚类的户变关系识别方法。首先,运用符号聚合近似表达方法将用户电压时间序列转化为字符串序列,并引入电压波动系数和电压变化趋势两个附加参数对其特征表达进行强化。然后,基于编辑距离生成用户电压曲线相似性矩阵,并结合层次聚类算法实现户变关系的识别。最后,实际算例结果表明,提出的方法相比于现有方法准确率更高,误报更少,能直接应对数据缺失的情况,且具有更高的效率。

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    • 基于副边解耦极板的电容式无线电能传输系统拾取端失谐评估

      2024, 48(3):142-149. DOI: 10.7500/AEPS20230515003

      摘要 (77) HTML (58) PDF 1.69 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于电容式无线电能传输(CWPT)系统,准确评估拾取端回路的失谐程度是维持系统谐振稳定的前提。然而,由于系统拾取端的感应电压无法被直接观测,难以通过测量感应电压和回路电流间的相位差来评估拾取端回路的失谐程度。文中提出一种能够间接测量拾取端感应电压相位信息,评估拾取端回路失谐程度的CWPT系统。基于Z参数建立三端口CWPT系统的数学模型和等效电路,并依托该模型提出一种基于副边解耦极板的耦合机构。分析在感应电压测量和失谐程度评估过程中存在的误差,提出拾取端回路失谐程度的评估校正方法。搭建了带有副边解耦极板的CWPT系统原理样机,实验结果表明,拾取端谐振时的失谐程度评估误差不超过1 Ω,拾取端感性/容性失谐时的失谐程度评估误差分别小于2%和5%。

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    • >工程应用
    • 柔性直流输电系统的高频谐波保护方法与工程实践

      2024, 48(3):150-158. DOI: 10.7500/AEPS20230612002

      摘要 (142) HTML (344) PDF 2.55 M (405) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流输电系统受电力电子设备本身特性以及控制系统影响,在多种运行工况下易出现不同频率的振荡问题。作为实现设备安全和电网稳定运行的决定因素,保护系统应实现对系统谐波的准确监测以及可靠动作。根据高频振荡时的电流能量累积作用,给出了基于反时限动作的电流类谐波保护算法。基于高频谐波电压特性,分别给出了过零点监测保护算法、谐波畸变率保护算法以及宽谐波保护算法,各保护算法相互配合,实现对不同电压振荡类型的全面保护。最后,给出了国内柔性直流工程实践中配置的高频谐波保护,结合保护原理对系统发生高频振荡后的动作特性进行分析,验证了高频谐波保护的有效性和准确性。

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    • 基于公式化限额和最小裕度最大化的电网热稳定限额计算

      2024, 48(3):159-167. DOI: 10.7500/AEPS20230715001

      摘要 (107) HTML (252) PDF 1.46 M (457) 评论 (0) 收藏

      摘要:编制热稳定控制限额是电网调度控制中心的重要工作,也是保障电网安全运行的重要手段。针对新能源大规模并网后潮流不确定性大导致热稳定限额制定难度增大的问题,以预想故障分析为基础计算潮流转移关系并建立电网安全约束,进而提出了基于公式化限额和最小裕度最大化的三阶段电网热稳定限额计算方法,实现了热稳定限额的批量自动计算。第1阶段对输电通道限额进行初始化,第2阶段对故障后易过载的通道按照故障后不超瓶颈设备短时载流能力制定公式化限额要求,第3阶段对转移关系约束存在耦合的通道集合逐次按最小裕度最大化原则计算通道控制限额。对输电资源紧张的通道同时采用公式化限额和通道控制限额要求可以减小保守性,充分释放通道输电能力;对其余通道只采用通道控制限额要求,可减少并简化控制要求。以某区域电网2023年夏季高峰运行方式为例,限额自动计算结果与稳定规程的一致性较好,验证了所提方法的有效性。

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