半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 电力行业是中国煤炭消耗和碳排放最大的单一行业。实时、准确、全面的计量电力碳排放是挖掘电力碳减排潜力、引导电力用户互动减碳的基础与前提,也是支撑碳市场的数据基础。为此,以联合国气候变化公约提出的“可测量、可报告、可核实”的“三可”原则为基本设计理念,基于电力系统碳排放流分析理论,提出了电力系统全环节碳计量方法,实现电力系统源、网、荷三侧电碳信息的“分钟级”实时碳计量和“用户级”精细碳计量。在此基础上,设计了电力系统全环节碳计量系统,介绍了电力碳表系统的基本概念和实现形式。基于中国江苏常州市的实际系统运行数据和负荷数据开展了仿真验证,仿真结果验证了所提方法的有效性。最后,对电力能源系统碳计量领域需要进一步研究的关键问题进行了展望。
    • 随着新能源并网规模不断扩大,能源形式更加灵活多变,电力系统调度运行面临新的挑战。随着系统复杂度和不确定性增加,传统基于物理模型的优化方法难以建立精确的模型进行实时快速求解,而深度强化学习(DRL)可以从历史经验中自适应地学习调度策略并实时决策,避免了复杂的建模过程,以数据驱动的方式应对更高的不确定性和复杂度。文中首先介绍了新型电力系统调度运行问题;然后,介绍了DRL原理及其分类算法;接着,分析了各类DRL算法在求解新型电力系统调度决策问题时的优势与劣势;最后,对需进一步研究的方向进行了展望。
    • 为了促进海上风电并网消纳并提高沿海含电转气(P2G)工业园区运行能效,文中提出了一种考虑综合需求响应和能量梯级利用的含P2G综合能源系统优化调度方法。首先,构建含P2G综合能源系统架构。其次,针对系统风电消纳问题,提出多能负荷削减转移与能源耦合转换相结合的综合需求响应模型。然后,针对系统能效较低的问题,挖掘系统能量耦合及梯级利用关系,建立含P2G的各能量耦合设备的梯级利用模型,结合氢能实际使用需求,实现氢能高品位使用。最后,计及风电出力预测误差,以系统运行成本最小为目标,采用综合能源利用率及碳排放量为量化指标,构建综合能源系统随机优化调度模型。仿真算例验证了所提方法的有效性。
    • 可解释人工智能(XAI)作为新型人工智能(AI)技术,具有呈现AI过程逻辑、揭示AI黑箱知识、提高AI结果可信程度的能力。XAI与电力系统的深度耦合将加速AI技术在电力系统的落地应用,在人机交互的过程中为电力系统的安全、稳定提供助力。文中梳理了电力系统XAI的历史脉络、发展需求及热点技术,总结了XAI在源荷预测、运行控制、故障诊断、电力市场等方面的电力应用,并围绕解释含义、迭代框架、数模融合等方面展望了电力系统XAI的应用前景,可为推动电力系统智能化转型与人机交互迭代提供理论参考与实践思路。
    • “碳达峰?碳中和”目标下,中国将建立以风、光等新能源为主体的新型电力系统。随着能源结构和系统形态的改变,电力系统供需双侧的不确定性将显著增强,供需失配等系统风险将愈发突出。准确评估系统风险水平对新型电力系统的规划和运行都具有重要意义。文中分析了新型电力系统的典型风险特征,论述了一套适用于新型电力系统的风险评估理论体系。首先,梳理了描述系统风险的三级风险指标体系,涵盖了供需失配的上行和下行风险以及碳排放相关的风险;然后,总结了体现新型电力系统风险特征的风险评估方法,在状态产生环节刻画多源风险因素,在状态分析环节计算多级风险指标;最后,探讨了与风险评估有机融合的系统薄弱环节辨识方法,为风险预控提供量化决策依据。
    • 电网中新能源渗透率的提升导致电力系统在局部时段灵活性严重不足。针对现有处理电力系统灵活性和供需不确定性过于保守或冒险的问题,提出一种数据驱动的分布鲁棒优化调度模型。首先,考虑风光出力的时空相关性,基于Copula理论构建出力集合。结合场景法与区间法对电力系统灵活性需求进行量化,引入灵活调节因子表征各类资源参与灵活性调节的能力,建立灵活性供需平衡约束。其次,考虑电动汽车等需求侧资源的灵活性供给能力,以灵活性资源运行成本与电网灵活性缺额惩罚成本最优作为目标函数,建立数据驱动的两阶段分布鲁棒模型。为降低保守性,采用综合范数对其概率分布进行约束,减小了灵活性需求出现极端情况的概率。针对两阶段鲁棒模型求解问题,利用零和博弈思想将模型解耦为主问题和子问题,采用列与约束生成算法进行迭代求解。最后,仿真算例表明,所提模型相比于传统不确定性模型对提高电力系统灵活性裕度与经济性具有积极作用。
    • 作为一种与电能互补的二次能源载体,氢能有望在未来低碳能源系统中发挥关键作用。为探究新型电力系统背景下的氢经济,文中聚焦耦合电力与其他能源领域的关键环节——电制氢技术,对其进行技术经济分析与应用前景展望。首先,从技术发展水平、能源系统中的应用两个角度综述国内外电制氢技术研究现状;然后,建立电制氢经济模型,基于新型电力系统技术特征开展新型电力系统背景下的电制氢技术经济分析;最后,从各地氢能发展政策、终端氢需求潜力及对新型电力系统的支撑作用3个方面对电制氢技术进行应用前景展望。
    • 新型电力系统下,能源消费模式逐渐多样化,用户用电行为特征更加多元与复杂,增加了电力系统负荷精准预测的难度。聚焦新型电力系统环境下的多元用户侧的柔性负荷资源,总结并分析了现有的多元用户的用电特征建模技术和用电负荷预测技术。首先,从多源数据采集与预处理、用电特征提取、用户群体分类、关联因素分析4个环节对多元用户的用电特征建模技术进行归纳分析,总结了技术发展现状及存在问题。其次,分析了考虑需求响应的用电负荷预测发展趋势,并从多元用户侧的荷性可调资源和源性负荷资源两个方面对用电负荷预测技术进行了归纳分析,总结了多种类型用电负荷预测的研究思路。最后,讨论了新型电力系统下多元用户用电特征建模与用电负荷预测研究所面临的挑战,并结合新型电力系统和人工智能方法的特点,给出了参考性的建议与展望。
    • 随着“双碳”政策的推进与新型电力系统建设的深化,以分布式光伏与电动汽车为代表的新型源荷发展迅速,占比达到新高度。新型源荷功率的波动性和随机性对配电网的安全运行和灵活性提出了新的要求和挑战。针对柔性配电网建设的多样性、差异化特点,剖析了配电网各层级对交直流互联的需求,介绍了其在低压台区内实现源荷高效接入、低压台区间互联实现功率转移与故障支援、中压馈线实现供电能力与灵活性提升、区域层面实现新型源荷“大时空”匹配与区域间的互联互济4个层次的核心作用和研究进展。围绕交直流混合配电系统结构、优化规划、运行控制和故障恢复,对未来交直流混合配电系统的技术发展方向进行了展望。
    • 构建新型电力系统是中国国家能源战略的重要发展方向,保障新型电力系统的网络安全意义重大。首先,文中深入分析了新型电力系统环境下电源结构、电网形态、业务模式、技术基础等方面的变化引入的网络安全风险。其次,结合现有的网络安全防护措施,从可信接入、智能感知、精准防护、联动响应等方面提出面向新型电力系统的网络安全防护需求。最后,对未来新型电力系统网络安全关键技术涉及的接入安全、内生安全、数据安全、通信安全、安全评估与仿真验证等重点研究应用方向进行探讨和展望。
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      全选
      • 黄玲玲, 石孝华, 符杨, 刘阳, 应飞祥

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20231101006

        摘要:图卷积网络(GCN)具有很强的数据关联挖掘能力,近年来在风电功率预测领域获得了广泛关注。然而,传统的基于GCN模型的超短期风电功率预测难以同时处理影响风电功率的两大核心因素(风速与机组状态信息)的双模态问题,基于此,提出了一种基于双通道图卷积网络(DCGCN)的海上风电场超短期功率预测模型。首先,建立以理论功率曲线为基准的机组状态指标模型,定量表征机组状态变化对其发电能力的影响;其次,构建海上风电场图拓扑,建立基于风速和状态邻接矩阵的风电场各机组捕获的风速与机组状态信息的关联关系模型;最后,建立基于DCGCN的风电场超短期功率预测方法。算例结果表明,所提模型有助于提高风电场功率预测模型的训练效率和预测精度。

      • 江昕玥, 张思, 王韵楚, 徐立中, 杨莉, 林振智

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20231205002

        摘要:随着高比例新能源接入和国家“双碳”目标的不断推进,燃气机组运行灵活、启停迅速、碳排放强度低的优势更加引起重视。然而,即使考虑了合同外用气需求和顶峰发电用气需求,相对固定甚至紧张的日供气量仍然很难应对不同气象条件下的天然气需求变化,这将直接影响到新型电力系统的经济性和可靠性。基于此,文中提出一种考虑天然气柔性供应约束的气-电协同优化调度策略。首先,设计了有限气源供应下多日统筹分配和用气考核的天然气柔性供应机制;其次,提出了考虑风光不确定性和气-电市场价格波动传导的调度风险评估方法;然后,以系统运行成本和风险成本最低为目标构建了系统多日调度优化模型;最后,以修改的某省级含天然气供应的电力系统为例,验证了所构建模型的有效性。算例分析结果表明,结合天然气柔性供应机制的多日调度能够实现气机出力在每日不同负荷需求和风光出力之间的灵活调配。

      • 杨帆, 曹九宙, 叶灵玥, 李东东, 林顺富, 赵耀, 沈运帷

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20231220005

        摘要:由于交直流混合微电网中分布式电源的成本各异,按照容量比例分配功率的下垂控制易造成系统成本较高,提出基于增量成本的下垂控制。为进一步解决线路阻抗不匹配对功率分配精度的影响,充分考虑微电网的经济运行,提出基于一致性算法的分级分布式控制策略。该控制策略分为子网级控制与系统级经济控制。子网级控制在基于增量成本的下垂控制中引入频率/电压二次控制项和成本二次控制项,恢复交流频率与直流电压,同时实现子网之间的分布式电源的经济功率分配。在系统级经济控制中引入“相对频率指数”与“相对电压指数”,构造双向互联变流器的的本地控制策略,并进一步引入基于一致性算法的功率二次控制项,实现各分布式电源增量成本一致,从而达到系统全局最优的经济运行。最后,对交直流混合微电网模型进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。

      • 杨晨, 谢晔源, 段军, 王宇, 任铁强, 张君君

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20230719001

        摘要:模块化多电平矩阵式换流器(model multilevel matrix converter,M3C)是目前柔性低频输电系统完成频率变换的主要电力电子设备。M3C包含9个桥臂,应用在高压大功率场合串联模块数目众多,对其设备子模块的生产提出了特殊试验需求。在M3C桥臂稳态电压和电流分析基础上,设计了一种应用于数个串联桥臂子模块(阀段)的对拖运行试验系统,可对其进行等效功率运行测试,以辅助M3C设备的生产和出厂测试。提出了对拖试验系统的控制策略,搭建了由两组4个串联子模块构成的阀段对拖试验系统,进行了相关试验验证。试验结果表明,所提出的试验系统能够满足M3C桥臂串联子模块的等效功率运行试验,并且对电源功率消耗要求不高。

      • 刘秋华, 姜亚熙, 张正延, 杨圣城, 邓一鸣, 李铭钦

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20231006001

        摘要:随着新能源大规模并网,电力系统电力电量平衡面临新的挑战,迫切需要优化市场结构,建立新型电力系统平衡机制。鉴于德国和英国电力市场的成功经验,文中从平衡单元构成、平衡责任方权限、现货市场、平衡市场、不平衡结算以及市场透明度6个方面对德国和英国电力市场平衡机制进行了介绍和比对分析。最后,针对中国电力电量平衡现状,从平衡机制市场化、平衡主体培育、平衡主体责权利、现货市场时序等方面提出了中国构建新的电力电量平衡机制的相关建议。

      • 苏运光, 陈连杰, 高源, 司鹏, 黄昆, 许花

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20230815001

        摘要:为解决输电网潮流图自动生成中厂站布局与线路布线问题,提出基于动平衡布局的输电网潮流图自动生成方法。针对厂站布局,首先,在力导向算法的基础上引入基于图纸中心点的惩罚函数,解决力导向算法布局不均匀的问题,提高布局的均布度;然后,利用厂站分布率参数控制算法平衡次数,引导厂站向图纸边界运动,解决布局自动适应给定图幅大小的问题;最后,通过位置映射变换将围绕图纸中心点的椭圆分布转换为矩形分布,解决引入惩罚函数布局均匀但不符合传统输电网潮流图绘制习惯的问题。针对线路布线提出以构建通道树为中心的布线方法,有效降低布线交点个数,提升布线效果。所提布局与布线算法在实际工程应用中取得了良好的效果,通过案例验证了输电网潮流图自动生成的正确性和有效性。

      • 刘凯, 王永平, 王俊生, 崔恒丰, 施健, 王松

        优先出版日期:2024-06-14  DOI: 10.7500/AEPS20231106007

        摘要:针对基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统因以晶闸管作为换流器件而存在的换相失败问题,以集成门极换流晶闸管(IGCT)在中国某背靠背高压直流工程中的应用为基础,首先介绍了IGCT型高压直流的拓扑及基本运行原理。接着,从兼顾换相失败抵御效果和IGCT阀的关断应力角度提出了适应IGCT阀的关断策略。在此基础上,研究了不同类型交流故障对故障电流峰值的影响,提出了利用故障扰动系数动态调整电流控制器参数的策略,实现故障电流抑制和故障期间直流功率的稳定输送。最后,通过实时数字仿真(RTDS)验证了所提策略的正确性和有效性。

      • 谢桦, 刘哲, 王云嘉, 陈奇芳

        优先出版日期:2024-06-13  DOI: 10.7500/AEPS20231019004

        摘要:当前中国大力推动城市公交车全面电动化,优化配置充电桩是公交充电站建设的关键。文中提出了计及道路交通指数影响的公交充电站充电桩优化配置方法,首先,综合考虑公交线路交通专用道启用时段和季节性附加能耗,提出了基于道路交通指数的充电桩优化配置模型的典型运行场景提取方法,构建了基于公交线路交通指数的公交车能耗模型;然后,综合考虑规划周期内充电桩配置成本和充电站日充电成本,构建了公交充电站充电桩配置双层优化模型,并设计了基于列生成算法的高维混合整数规划模型求解方法;最后,以某待建公交车充电站为算例开展了有效性验证。结果表明,所提方法得到的配置方案可同时满足接入点配电容量限制和公交通勤要求,并提升充电站运营经济性。

      全选

      2024年第48卷第11期

        >专辑:面向新型电力系统的电力市场关键问题研究与实践
      • 关立,常江,孙大雁,王德林,黄国栋,张瑞雯,赵天辉

        2024,48(11):2-10, DOI: 10.7500/AEPS20230728012

        摘要:省间电力现货市场已连续不间断结算试运行超2年,在落实省间中长期交易的基础上,实现了市场化电力余缺互济和资源大范围优化配置。实践表明,省间现货市场在提升全网保供能力、促进清洁能源消纳等方面发挥了重要作用。文中首先介绍了2022年以来省间电力现货市场试运行情况以及运行成效;其次,从市场框架、出清机制、申报机制等方面对省间现货交易机制进行了分析。最后,结合省间现货市场建设的现状,对未来发展方向进行了展望。

      • 张恒基,王海宁,袁明珠,尹旋

        2024,48(11):11-23, DOI: 10.7500/AEPS20230314005

        摘要:中国电力中长期市场经过多年建设取得了良好成效。但随着新型电力系统建设,整体市场形态发生改变,中长期交易在实现市场衔接与融合、支撑新能源入市与消纳等方面面临新的挑战。文中首先梳理了现阶段下中长期市场的建设关键要点。然后,从交易规则差异性、与现货市场衔接、两级市场协同以及绿电市场运营4个方面对当前中长期市场的交易机制进行回顾与评述。最后,从市场统一与绿色发展的角度对未来中长期市场的建设方向提出建议。

      • 荆朝霞,李煜鹏,赵昱宣,刘肇熙

        2024,48(11):24-36, DOI: 10.7500/AEPS20231030008

        摘要:能源系统低碳转型的背景下,各国电力市场的运行面临多方面的政策边界,为解决政府如何干预市场以实现多维目标的问题,在以两阶段市场竞争理论为核心的混合电力市场的基础上,结合电力市场体系中政府与市场的驱动关系,对混合电力市场展开进一步研究。首先,对传统电力市场的均衡原理和面临的挑战进行了深入分析,并对电力市场中政府干预市场的原因进行分类讨论,包括外部性、市场体系不完善、市场机制不完善、市场竞争不完美等。然后,结合两阶段市场竞争理论对混合电力市场基本结构的意义和面临的挑战进行讨论。在此基础上,提出了包括短期和长期、市场和政府的两维四模块的混合电力市场扩展结构,并对其设计的关键步骤和内容进行了分析。最后,结合中国电力市场建设存在的问题,对混合电力市场中政府干预方式的设计进行了讨论。

      • 徐奇锋,潘巍巍,乔松博,李知艺,罗仁杰

        2024,48(11):37-45, DOI: 10.7500/AEPS20230228004

        摘要:在电力系统低碳化转型的背景下,全国绿色电力交易的启动为绿色电力环境价值实现提供了充分的市场化手段。随着各类交易主体的大规模引入以及用户侧多样化的绿色电力需求,当前的绿电交易机制在提升灵活性和认证可信度方面需要进一步深入研究,亟须优化机制设计以满足海量主体的精细化交易需求与合理价值分配方式。为此,文中提出基于区块链技术的绿电交易双账户机制。首先,通过设置交易账户与消纳账户的双账户管理机制,分别记录绿色属性的流通与消纳凭证的生成;其次,结合绿色属性流通过程进行“证电协同”的交易方式设计,实现绿电交易与绿证交易的有效衔接;最后,从区块链技术的角度对绿电交易进行规则合约撰写、交易各流程事后查证和消纳凭证区块存证,并对交易主体进行历史履约率评价,从而降低市场运营风险。算例实验表明,该机制能够有效提升绿电交易的灵活度与可信度,并在一定程度上缓解可再生能源补贴压力。

      • 张显,石竹玉,常新,王栋,李达,陈春逸

        2024,48(11):46-54, DOI: 10.7500/AEPS20231016002

        摘要:绿电消费评价及认证是绿电市场建设的关键一环,当前对绿电消费的评价和认证缺乏有效的技术证明手段,并且绿电消费评价过程存在绿电消费数据隐私保护的技术难题。文中提出一种基于隐私计算的绿电消费评价认证模型。首先,设计一种新型同态加密方法,支持参与绿电消费评价多方主体的隐私保护。相较于传统的同态加密算法,该方法具有更高的加解密效率,且加解密过程可分解,满足全同态性。然后,提出同态加密与可信执行环境协同的隐私计算模式,解决传统同态加密算法无法支持密文下的非线性运算、计算和存储开销大的问题。最后,基于可信执行环境计算过程可验证机制和区块链存证数据防篡改特性,构建绿电消费评价结果的可靠性保障机制。理论和实验结果表明,该方案可高效计算涉及隐私保护的绿色电力消费评价数据,针对10 000个绿电消费者,仅需0.114 s即可完成隐私保护的绿电消费评价。

      • 郭伟嘉,刘敦楠,谢开,李竹,李根柱,孙田

        2024,48(11):55-63, DOI: 10.7500/AEPS20240408001

        摘要:随着规模化新能源的接入,电网安全保供形势日益严峻。在此背景下,计及新能源的安全外部成本,提出了电能量与平衡调节服务的联合运营与出清机制。将电能量成本与安全外部成本耦合叠加,通过联合出清,以市场化方式精准组织平衡调节服务;以合理的价格体现电能的能量价值与安全价值,从而给出明确的价格信号促进平衡责任的分担。最后,通过算例分析,验证了所提运营机制在经济性与鲁棒性方面均具有显著优势。

      • 瞿颖,肖云鹏,张臣,王秀丽

        2024,48(11):64-76, DOI: 10.7500/AEPS20230206005

        摘要:新能源占比的提升使得电力系统对灵活调节资源的需求显著增加,而传统容量市场仅以保障负荷峰值时段的系统充裕度为目标,仍可能存在因灵活调节能力不足而导致电力供应短缺的情况。为此,提出考虑灵活调节需求的容量市场鲁棒优化出清模型与定价方法,给出不同类型资源的结算规则,并验证所提出的容量市场机制能够满足社会效率、收支平衡、个体理性、激励相容等性质。最后,采用IEEE 118节点系统进行算例验证。结果表明,所提出的容量市场机制能够同时保障负荷峰值时段系统充裕度与灵活调节能力的充裕度,合理刻画灵活调节资源的容量价值,有效区分不同类型资源的有效容量贡献与引起灵活调节需求的责任,有助于引导新能源机组平抑出力不确定性波动,激励灵活性资源提供容量满足系统灵活调节需求。

      • 黄海涛,贾秀锋,程凯,许佳丹

        2024,48(11):77-87, DOI: 10.7500/AEPS20231008009

        摘要:为了适应新型电力系统下容量资源多元化新趋势与投资激励新要求,针对中国发电容量充裕性保障机制建设问题,构建了考虑源储荷多元资源的容量补贴价格机制与容量评估方法。首先,基于边际发电成本理论,揭示了纯电能量市场“缺钱问题”与容量定价原理,提出容量补贴价格制定方法,引入容量调整系数有效激励投资。然后,紧密结合源储荷资源为系统峰荷容量提供支撑的不同特征,建立风光水可再生电源和新型储荷主体有功出力与调度模型,与两态法融合构建各类元件模型,采用序贯蒙特卡洛模拟建立了多元化资源充裕容量的可靠性评估方法。在此基础上,提出分类差别实用化评估方法,克服风光储荷传统评估方法的缺陷,较为科学地反映各类资源对容量支撑的实际贡献,兼顾计算简单透明。最后,算例验证表明,该机制能够实现公平补偿,提供科学的发电投资信号并确保回收,保障发电容量充裕与电价稳定,并且实用化评估方法较好平衡了评估精度与政策实施间的关系。

      • 张洪基,丁涛,黄雨涵,谢刘双飞,贺元康,孙骁强

        2024,48(11):88-99, DOI: 10.7500/AEPS20231022001

        摘要:抽水蓄能电站作为一种有效的电力系统灵活性资源,将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要手段。制定合理的回收抽水蓄能电站建设固定成本方案是支撑系统运行、激励投资的关键问题。在抽水蓄能电站的市场化运行背景下,构建了抽水蓄能电站顺次参与现货-辅助服务市场的容量电费定价模型,实现以经营期内收支平衡为目标定期滚动核定抽水蓄能电站的待分摊成本。同时,考虑抽水蓄能电站容量电费的潜在分摊对象,提出采用效用比例VCG(Vickrey-Clarke-Groves)机制对抽水蓄能电站容量电费进行成本分摊,量化源荷侧分摊主体的替代效益,并将容量电费按比例分摊。实际系统算例的仿真分析验证了所提方法的有效性。

      • 陈达鹏,刘庆

        2024,48(11):100-110, DOI: 10.7500/AEPS20230908004

        摘要:欧洲统一电力市场发展的经验对中国电力市场建设具有重要的借鉴意义。日前电力市场是欧洲统一电力市场建设的基础环节和重要组成部分。首先,梳理了欧洲日前统一电力市场的基本情况,介绍了主要报价形式的概念,进一步总结和对比分析了主要报价形式的特点与应用情况;然后,建立了欧洲日前电力市场出清的基本模型,给出了算法求解的主要流程并分析了其基本原理。同时,进行了算例分析与应用拓展。最后,结合欧洲日前电力市场的研究焦点,分析其未来发展趋势,总结提出了对中国电力市场建设的启示与建议。

      • 张润凡,凌晓波,任欣怡,别朝红,冯凯,曾丹

        2024,48(11):111-121, DOI: 10.7500/AEPS20230415002

        摘要:新能源比例不断提升,省间消纳需求不断增加,构建满足全局资源优化运行的省间市场是促进市场效率提升的关键。文中基于多种块交易及小时交易的时间耦合关系,建立了省间省内两级现货市场出清模型。首先,构建了包含普通小时交易、灵活小时交易、常规块交易、可移动式块交易和扩展链接式块交易多种交易方式的混合整数线性规划模型。其次,为解决省间市场主体较多、块交易时间耦合复杂带来的出清难度大的问题,提出了基于省内出清结果的参与省间市场主体的筛选机制,进一步实现基于各省筛选出主体的省间市场出清,通过融合省间、省内出清结果形成最终中标结果。最后,通过多区域互联的IEEE RTS-96系统算例验证该模型的合理性及其作用效果。结果表明,相较于各省单独出清,省间省内两级市场出清提升了整体社会福利。所提方法在提高求解效率的同时,尽量逼近省间整体出清的全局最优解,实现了社会福利最大化。

      • 白庆立,赵志鹏,靳晓雨,程春田,邓志豪,贾泽斌

        2024,48(11):122-133, DOI: 10.7500/AEPS20230118004

        摘要:以风电为代表的新能源参与现货市场已是大势所趋,但出力不确定性导致其市场竞争力较弱,而电价的不确定性又进一步增大了其承担的收益风险。联合具有灵活调节能力的水电是有效的解决途径,而制定符合决策者风险意愿的竞价策略则是其中亟须解决的关键问题。为此,从价格接受者角度提出了水电联合风电参与现货市场的竞价模型。模型中采用笛卡尔积组合后的典型场景集描述风电出力、市场电价等多种不确定性,采用条件风险价值衡量不确定性导致的市场风险,并以风险因子作为决策者风险偏好纳入决策过程。通过引入0/1整数变量,将模型中的非线性函数转换为混合整数线性规划模型予以求解。以中国西南某省梯级水电站和风电场为背景,验证了模型的有效性,并进一步分析了风险偏好对竞价决策的影响。

      • 张帅龙,郑可迪,刘学,程兰芬,唐翀,陈启鑫

        2024,48(11):134-142, DOI: 10.7500/AEPS20230804004

        摘要:海上风电因具有更高的发电利用小时数,将成为中国实现“碳中和·碳达峰”的重要技术选项。随着海上风电装机容量的不断提升,其出力的间歇性、波动性将对电力系统的安全稳定和电力市场的经济运行造成显著影响。为刻画不同站点间风速的相关性,基于藤Copula理论对海上风电的出力进行建模,并利用C藤Copula函数构建多风电场出力的联合分布模型。在此基础上,提出基于共识聚类的电力市场典型阻塞场景构建方法,并采用简化的中国广东省电网架构数据开展算例仿真计算,对大规模海上风电并网前后电力系统的发电结构、碳排放量、市场电价等关键指标的变化进行实证分析。

      • 张怀宇,夏清,张丙金,谭振飞,董成,孙宇军,赖晓文

        2024,48(11):143-152, DOI: 10.7500/AEPS20230129003

        摘要:随着电力市场改革的推进,华东区域各省级市场均已进入试运行阶段,为统筹兼顾现货市场平稳运营与区域电网安全运行,迫切需要研究更高效的网省协同运行机制。首先,分析了现货市场环境下网省调度协同模式的挑战与改进思路。然后,构建了区域电网调度可行域与省市调度可行域模型,提出可行域模型的降维与线性化处理方法。在此基础上,提出了基于调度可行域的网省协同优化运行机制,重点对网省两级协同运行的业务流程、省市可行域的计算方法进行了探讨。最后,通过区域电网的算例分析,验证了调度可行域模型与两级市场协同运行机制的有效性。

      • 刘士齐,楼楠,张鸿轩,王科,范展滔,杨林

        2024,48(11):153-161, DOI: 10.7500/AEPS20231115001

        摘要:随着南方区域电力市场建设的不断推进,在区域现货市场调电试运行中出现了因机组调频容量调出导致断面越限的案例。为提升安全校核效率,实现调频安全校核流程与现货电能量市场的有效衔接,提出调频辅助服务市场实时安全校核全流程优化策略。文中优化设计了适用于区域电网的精细化断面分类策略,用于快速筛选调频单元封闭类断面、联络类断面以提升安全校核效率。针对不同类型断面,设计了考虑第三方独立储能及可调节负荷的典型调频调出场景,并将随机的自动发电控制(AGC)指令转化为确定性的调频容量调出场景。在此基础上,针对区域现货市场建设中各阶段的不同需求,提出两种调频安全校核与现货市场的衔接路径。最后,根据南方区域调频市场实际运行情况,验证了所提方法的准确性和有效性。

      • >学术研究
      • 李宜哲,王丹,李家熙,贾宏杰,周天烁,刘佳委

        2024,48(11):162-172, DOI: 10.7500/AEPS20230813002

        摘要:综合能源系统(IES)熵态机理与分析方法为面向可再生能源集成的IES能量品质分析提供了一种新的理论基础。针对不同的能源系统规模和场景,如何系统性求解大规模能源系统熵态分布是后续系统规划、运行和能量管控等亟须解决的基础问题之一。在IES熵态理论的基础上,进一步梳理了系统熵态分布的计算体系与思路;根据熵增流求解的需要,定义了一些关键计算矩阵与计算列向量;结合IES㶲流模型和熵态网络的定义,考虑能量枢纽(能源站)熵增流转化与分配机制,建立了基于顺序求解和联立求解的IES熵态计算模型,通过算例验证了两种计算模型的正确性与有效性,并讨论了两种计算方法的异同与适用性。

      • 殷晨旭,孙永辉,谢东亮,张兆卿,周伟,孟雲帆

        2024,48(11):173-183, DOI: 10.7500/AEPS20231204009

        摘要:考虑到现有综合能源系统多目标优化存在主观性,文中提出一种基于非合作博弈理论的单主体多目标协同优化方法。首先,建立耦合配电网络、配气网络和能源站的电-气互联综合能源系统模型。为使优化调度结果更贴近现实,在配气网模型中采用可变压缩比的压缩机模型,并考虑其非线性耗量特性。其次,基于非合作博弈理论,将能源站单一利益主体的经济性目标和环保性目标视为完全平等且理性的虚拟博弈者,其策略空间由系统内各设备约束组成。再次,为确保博弈模型存在纳什均衡解,在新增辅助变量和约束作用下将收益函数(目标函数)转为拟凸的可微函数。采用凸松弛方法处理模型中非凸非线性约束,并提出非线性迭代策略加速松弛收紧。为便于求解出纳什均衡,使用Nikaido-Isoda函数重构收益函数,将原模型转变为全局最优问题。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

      • 宋宇航,陈宇帆,魏延岭,高山

        2024,48(11):184-196, DOI: 10.7500/AEPS20230621004

        摘要:针对电动汽车充电路径规划问题,提出了一种适用于强化学习的环境建模方法。该方法基于城市道路网格与充电站地理位置分布等现实情况,将电动汽车的基本行驶路径分为三段进行表达。在三段式表达方法的基础上,提出了状态空间、动作空间、状态转移与奖励函数的设计方案,将充电路径规划建模为马尔可夫决策过程,并利用Q学习方法与深度Q网络(DQN)方法求解。实验结果表明,基于三段式表达法的强化学习环境设计方案具有可解性与可迁移性,考虑了电动汽车从道路驶向充电站过程中的降速转弯等现实场景,同时将充电动作简化为一种行驶方向选择,提升了基于Q学习与DQN的强化学习算法效率。

      • 王耀健,顾洁,温洪林,金之俭

        2024,48(11):197-207, DOI: 10.7500/AEPS20230420001

        摘要:预测未来几个小时的风电出力对于电力系统的安全经济运行以及风电参与电力市场至关重要。由于风电功率序列具有强随机性与非平稳性,需要对其不确定性进行刻画建模。同时,考虑到机组设备老化、叶片污染及风电场环境变化等因素会影响风电机组的出力特性,从而使得风电功率预测模型参数存在时变,增大了风电功率预测难度。文中提出了一种基于在线高斯过程的短期风电概率预测方法:首先,利用高斯过程回归模型对风电功率预测问题进行建模;然后,结合结构化内核插值与Woodbury恒等式,降低高斯过程计算复杂度,实现高斯过程的快速求解;最后,采用分块缓存与更新的方法实现高斯过程模型参数与超参数实时在线更新。经2014年全球能源预测大赛发布的风力发电数据验证,结果表明所提算法具有较好的预测性能,同时具有自适应性,可以有效应对模型参数时变问题。