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
      • 谢晔源, 袁庆伟, 段军, 姜田贵

        优先出版日期:2024-07-10  DOI: 10.7500/AEPS20231118001

        摘要:由于具有成本低、体积重量小和可靠性高等特点,送端采用二极管整流器(DRU)、受端采用模块化多电平换流器(MMC)的送出方案在远海风电送出领域备受关注。鉴于DRU不能构建交流电网且无法倒送有功功率,文中提出一种具备黑启动和构网能力的远海风电经DRU-MMC送出新方案。新方案在DRU-MMC送出技术的基础上增加了常规小容量电压源型辅助换流器、耗能单元和必要的快速开关,通过直流海缆复用和快速开关倒闸拓扑重构,分别构建黑启动电源低压回路和风电传输高压回路,实现黑启动和功率传输2种工况在线切换;提出辅助换流器在不同运行阶段的构网控制策略,解决海上交流电网构建、DRU无功补偿和谐波抑制等问题,消除DRU-MMC送出方案对风电场类型的限制。最后,通过经济性分析和算例仿真,验证了所提方案的优越性和有效性。

      • 伊博宇, 陈益广, 张少凡, 王守相, 赵倩宇, 黄弈俊

        优先出版日期:2024-07-09  DOI: 10.7500/AEPS20231114004

        摘要:极端灾害会对输配电网造成不同程度的破坏,影响电力系统正常运行。在故障发生后,合理的恢复策略有利于快速恢复供电,减少停电损失。针对极端灾害造成输配电网同时多重故障的场景,提出一种可以统筹输配电网资源的基于多时段安德森加速的输配协同灾后恢复策略。以恢复过程中最小运行成本为目标函数,计及输配电网的机组运行状态、故障修复顺序,并同时考虑配电网的灵活资源响应、故障修复顺序以及网架重构和孤岛划分策略,采用全并行目标级联分析法对模型进行求解。为了解决由网架拓扑变化带来的目标级联分析法内循环收敛性差的问题,将扩展到多时段的安德森加速法应用于求解过程。T30D2和T57D8算例表明,所提方法不仅可以有效降低灾后恢复过程中的失电损失,还可以显著提高计算速度,并且对于接入多个主动配电网的大规模网架有良好的适应性。

      • 陈杉桐, 陈谦, 鞠平, 陈巨龙, 张政伟

        优先出版日期:2024-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20230814002

        摘要:电源聚合模型对新型配电网的分析计算仍然至关重要。电力系统传统电源为机理明确、特性相近的发电机,较易建立等值聚合模型。随着高比例的新能源电源接入配电网,其时变性与非线性给电源等值建模带来了巨大挑战。首先,构建了聚合电源的模型结构,根据负荷小扰动且不考虑短时时变性,辨识模型的6个参数。其次,针对新能源电源时变性,假定模型中传统发电机内电势不变,利用Taylor公式展开功率平衡方程,解算与时变性相关的4个模型参数。针对上述4个参数构造欧氏距离,并据此判断电源侧内部是否发生时变,若是则继续利用Taylor展开法解算;若电源侧内部无时变且负荷满足小扰动要求,则再次对6个模型参数进行辨识,即适时校正电源侧时变带来的误差积累。后续可按此规则持续延展。最后,通过算例验证了所提方法的可行性与有效性,采用上述规则即可得到计及时变性的、适用于含高比例新能源配电网相关的持续分析计算的等值电源模型。

      • 闫旻睿, 于淼, 万克厅, 齐冬莲

        优先出版日期:2024-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20230815010

        摘要:随着微电网信息化和智能化水平提升,恶意信息攻击对微电网安全稳定运行的威胁也更加严重。相比于配电网,微电网系统规模小,可再生能源渗透率高、调节能力弱,故面对信息攻击时也更加脆弱。为针对信息攻击分析微电网信息物理系统的脆弱性,首先,建立了考虑控制策略与可再生能源出力不确定性的微电网物理侧模型和基于数据流的考虑信息攻击的信息侧模型。其次,为分析信息攻击,建立了攻击方法-攻击对象关联矩阵和考虑攻击者和调度中心行为的双层规划模型。然后,基于负荷重分配特性和Shapley值法,提出了基于攻击后果的脆弱性指标计算方法和脆弱性评估流程。最后,对38节点算例进行仿真,针对信息攻击评估了微电网信息物理系统的脆弱性情况,并分析验证了所提方法的有效性以及对制定防御策略的指导意义。

      • 李鹏, 余涛, 李立浧, 张孝顺, 潘振宁, 黄文琦, 黄展鸿

        优先出版日期:2024-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20231226004

        摘要:新型电力系统快速发展背景下,海量多源异构信息与多类型业务深度耦合,电力系统运行面临着强复杂性、随机性等挑战。同时,加快构建灵活智能的新型电力系统是能源发展的重要战略,亟须形成具备智慧性、自适应性、安全性的电力人工智能技术体系,推动新型电力系统智能化转型发展。文中对电力人工智能技术的演变过程与研究现状进行回顾总结;分析了以预训练多模态大模型为基础的新一代电力人工智能(AI EPS)的技术框架、原理与关键技术方法;提出了电力大模型技术在电力系统感知预测、调控决策与运行规划等场景的应用方案;阐述了基于电力大模型的电力通用人工智能面临的技术难点与应用瓶颈。最后,对电力通用智能技术应用进行了总结与展望。

      • 陶文嘉, 冯亮, 彭克, 肖传亮, 赵学深, 陈佳佳

        优先出版日期:2024-07-04  DOI: 10.7500/AEPS20231229002

        摘要:近年来,由极端灾害引发的配电网上级电源停电事故屡次发生。配电网单纯在运行层面进行供电恢复策略的制定时,常会出现电源资源不足的问题,难以保证重要负荷的持续、可靠供电。针对上述问题,提出了基于光储优化配置的配电网供电恢复方法,以达到资源高效利用与负荷可靠保供的最优均衡。首先,采用Beta分布模型拟合光照强度分布,建立了计及时序特性的光伏出力模型。其次,构建了配电网光储选址定容和极端灾害下动态孤岛划分的双层供电恢复优化模型,其中,上层模型考虑了投资与运维成本、线路损耗和负荷失电成本,下层模型则以恢复的负荷量最大为目标函数,通过深度优先搜索算法实现孤岛初步分区,利用功率裕度和能量裕度指标对孤岛进行动态划分,进而实现极端灾害下负荷供电的最大恢复。最后,通过算例对比不同策略的恢复效果和成本,验证了所提方法的可行性与优越性。

      • 穆云飞, 吴志军, 王从善, 余晓丹, 贾宏杰, 张韵

        优先出版日期:2024-07-03  DOI: 10.7500/AEPS20230828010

        摘要:园区综合能源系统(PIES)参与碳交易时面对碳交易价格、能源价格长期不确定性以及可再生能源短期不确定性的多重冲击,如何在有限的总成本预算下通过优化配置PIES各设备容量提高系统的鲁棒性,即应对不确定性波动的适应性问题有待进一步研究。因此,提出了基于信息间隙决策理论(IGDT)-效用熵的PIES优化配置方法。首先,建立基于能源集线器的多能流与碳交易量耦合模型,用于描述碳交易量与多能流间的耦合关系。接着,建立确定性的PIES优化配置模型,以得到优化配置总成本的基准值,进一步考虑PIES决策者可接受额外投资的能力,以确定总成本预算限额;针对两类不确定性,利用IGDT处理碳交易价格与能源价格的长期不确定性,利用效用熵模拟风光出力的短期不确定性。然后,引入鲁棒性系数描述PIES对不确定性波动的适应性,在总成本不超过预算限额的前提下,建立以最大化鲁棒性系数为目标的优化配置模型,用于提高PIES对不确定性波动的适应性,求解得到总成本预算下的优化配置方案。最后,以中国北方某PIES为例,验证所提PIES优化配置方法的有效性。

      • 刘静, 徐宪东, 刘龙飞, 张力沛, 贾宏杰, 肖石

        优先出版日期:2024-07-03  DOI: 10.7500/AEPS20231218009

        摘要:为降低海上油气田碳排放,运营商正积极推进海上风电与海上油气田联合开发。现有面向平稳源荷关系的调度策略难以应对不确定性海上风电的接入。为降低运行成本,提升风电消纳能力,提出一种燃气轮机机组与海上风电协同的海上油气田综合能源系统(OIES)日前优化调度策略。首先,阐述了计及海上风电的多油气平台互联OIES典型结构。然后,提出多燃气轮机机组等负载率协调运行的风功率波动平抑策略和最低负载率动态管理的风电消纳水平提升策略。最后,构建了考虑电-气-油耦合约束、燃气轮机机组运行约束以及风电不确定性的鲁棒日前优化调度模型。中国北方某海上油气田算例分析结果表明,所提策略能有效降低总运行成本和弃风率。

      全选

      2024年第48卷第13期

        >综述·观点
      • 徐式蕴,王一鸣,孙华东,毕经天,兰天楷

        2024,48(13):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20230808004

        摘要:2016至2023年间,美国、澳大利亚和英国共发生了11起新能源大规模脱网事故,严重威胁电网安全稳定运行。文中介绍了这些事故的基本情况,总结分析了事故失稳过程特征和机理,并指出系统强度不足、新能源控制策略不合理、非预想故障防控手段不足是事故发生的主要原因。最后,结合中国电网实际,提出了保障新型电力系统安全稳定运行的建议。

      • >专栏:碳达峰·碳中和与电力能源转型
      • 李建林,赵文鼎,梁忠豪,缪惠宇,袁晓冬

        2024,48(13):9-18, DOI: 10.7500/AEPS20231209001

        摘要:光伏(PV)电解水制氢技术是实现PV消纳和绿电制氢的重要手段。在波动电源输入状态下,电解槽制氢系统运行稳定性及制氢经济性存在较多问题。针对这些问题,提出基于混合电解槽制氢系统的PV制氢方案,采用碱性电解槽(AEL)制氢系统与质子交换膜电解槽(PEMEL)系统相结合的方法,提出混合电解槽制氢系统功率优化控制技术和容量配置方法,在实现不同类型电解槽组合运行、合理配置的基础上,提升制氢性能。结果表明,与单一AEL制氢技术相比,混合电解制氢系统的制氢量提升了5%,波动率大幅降低,制氢成本相较于PEMEL电解水制氢系统大幅降低。采用功率优化控制技术后,同等功率运行下,制氢量提升。单一电解槽处于波动工况时,采用阵列轮换方式保证了电解槽系统安全运行。

      • 尹德强,姚良忠,程帆,徐箭,吴鸣,翟冬阳

        2024,48(13):19-29, DOI: 10.7500/AEPS20240108007

        摘要:利用风电等新能源制氢是提高新能源消纳能力的一种有效技术手段。为适应风电及负荷功率的波动性并确保制氢电解槽高效运行,提出一种考虑制氢效率优化运行需求的氢-储-风直流微网功率协调控制方法。根据制氢电解槽优化运行区间和直流母线电压波动范围,将直流微网划分为正常运行模式(即制氢电解槽优化运行)和极端运行模式(即制氢电解槽非优化运行)。在正常运行模式下,通过电解槽的自适应下垂控制和电池储能含虚拟电容的变系数下垂控制,将电解槽运行点维持在优化运行区间内,保证电解槽高效安全运行;在极端运行模式下,通过氢/储控制策略灵活切换以确保直流微网电压安全。所提协调控制方法不但可快速抑制风电及负荷功率波动所引发的直流母线电压波动,而且可维持制氢效率处于较高水平。最后,通过PSCAD/EMTDC的仿真算例分析验证了所提方法的有效性和优越性。

      • 袁铁江,张一瑾,戈阳阳,田雪沁,杨紫娟

        2024,48(13):30-39, DOI: 10.7500/AEPS20230821002

        摘要:大规模多领域的氢能应用会对电力负荷的规模、结构及分布产生影响,进而给电源规划带来新的挑战。为此,文中提出一种考虑跨领域氢负荷的电源低碳规划模型。首先,计及工业、交通和供热领域的氢负荷,构建包含常规火电机组、碳捕集机组、新能源机组以及氢能系统的电-氢系统结构,并基于系统动力学理论对多领域的氢需求进行预测;其次,引入阶梯碳交易机制,在满足系统常规约束和氢能设备约束的前提下,考虑电、氢负荷需求,建立以投资、运行、碳交易以及弃电成本之和最小为优化目标的电源低碳规划模型;最后,以中国西北某地区的实际数据为例进行算例分析。结果表明,引入氢负荷和碳捕集电厂后的电源低碳规划模型能够优化电源结构、提高能源利用效率、降低系统碳排放量。

      • 陈威,王永恒,沈欣炜,杜云飞

        2024,48(13):40-49, DOI: 10.7500/AEPS20230720001

        摘要:随着“双碳”目标的深入推进,新能源汽车的发展成为解决交通-能源领域碳排放问题的重要途径。文中提出一种计及碳排放流的光储充一体化电站和汽车加氢站的联合规划方法。首先,采用蒙特卡洛方法对新能源汽车的时空特性进行随机抽样,考虑充能站位置、规模和能源供应等因素,以系统经济性最优为目标建立规划模型。然后,引入碳排放流理论,结合潮流计算及电力网络分析方法,将碳排放成本纳入目标函数。最后,以中国南方地区某城市片区主动配电网为例,对不同光伏出力、新能源汽车渗透率场景的规划结果进行分析,验证了所提方法的有效性。

      • >学术研究
      • 李勇,常樊睿,彭衍建,高酉松,周年光,禹海峰

        2024,48(13):50-59, DOI: 10.7500/AEPS20230814004

        摘要:惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升,电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显,准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此,文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先,分析了频率与惯量的数学耦合机理,揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后,根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数,分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法,以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法,两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步,鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差,提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略,形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后,分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法所需数据量少,仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估,评估结果准确性高且时效性强。

      • 陶玉昆,杨飞飞,和萍,李从善,季玉琦

        2024,48(13):60-68, DOI: 10.7500/AEPS20230603001

        摘要:风电机组具备主动频率响应能力成为未来风电并网的前提条件,但频率支撑阶段与转速恢复阶段间控制策略切换不当可能引起系统频率二次跌落。针对这一问题,文中提出一种风电机组柔性频率响应策略。首先,在初始运行点将风电机组非线性模型线性化,分析初始运行点对风电机组出力特性的影响;其次,基于风电机组线性化模型推导包含风电和火电的电力系统频率响应传递函数,分析系统参数对频率响应动态特性的影响;然后,研究频率二次跌落和转速恢复间的矛盾,利用分段函数和Logistic函数构造附加功率参与因子,通过形状系数调节风电机组输出电磁功率;最后,基于MATLAB/Simulink平台进行仿真对比研究。仿真结果表明,所提出的策略在消除频率二次跌落的同时,具有良好的转速恢复过程。

      • 虞景行,黄济宇,张勇军,钟康骅

        2024,48(13):69-78, DOI: 10.7500/AEPS20231031007

        摘要:以稳态特征量为输入的数据驱动稳定评估模型在新型电力系统安全稳定研判中有重要的应用前景,但需要在模型设计中解决节点数量庞大和网络结构复杂带来的关键特征聚焦难题,并提供失稳模式等更为丰富的评估信息。因此,设计了一套基于稳态信息输入实现大电网主导失稳机群预测的深度学习稳定评估模型。首先,提出一种图和节点特征异构的动态池化降维模型,可伴随特征聚合过程,按节点特征相似性动态归并节点,实现大规模电网拓扑、节点数量和特征的并行降维。然后,提出一种单机扫描型主导失稳机组分类器模型,通过全局注意力聚合将全网机组的相对运动信息集成到每台发电机特征向量中,使主导失稳机组辨识模型在结构上可以应对发电机组数量变化,具有很好的泛化能力。最后,在实际大规模电网中进行模型验证,并可视化地分析了关键环节的作用效果和应用性能。

      • 张梓麒,陈中

        2024,48(13):79-88, DOI: 10.7500/AEPS20230907004

        摘要:能源变革背景下,分布式光伏、储能系统及互动型负荷规模化接入配电网。在调控优化模型中,由于资源特性的差异,配电网及用户侧等多元主体既有潜力作为具有灵活性的控制变量,也可能仍为具有随机性的参数。当负荷互动能力强、储能配置容量大、预测误差小时,这些主体可能表现出灵活性;反之,则可能表现出随机性。文中首先研究了灵活性和随机性的转换机制,基于聚合功率的鲁棒优化结果,推导了多元主体在控制变量和参数之间的一般性转换条件。然后,考虑时序耦合下聚合功率可行范围或波动范围最优,基于两阶段鲁棒优化,刻画了控制变量的可控区间和参数的不确定区间。最后,通过算例验证了转换条件及刻画方法的有效性,为电网多层级协同优化问题的建模和快速求解提供了支撑。

      • 施沁琳,汤波,余光正,张宇,王皓靖,来鑫

        2024,48(13):89-99, DOI: 10.7500/AEPS20230621001

        摘要:分布式电源和灵活可调负荷大量接入配电网,使其源荷特性与供需关系日益复杂,分布式储能系统(DESS)对优化有源配电网运行特性具有重要作用。针对电网规划过程中实际网架结构不明确、DESS功能复合性强,但规划场景单一导致难以实现全局优化的问题,提出一种基于优先指数的分布式储能序次规划方法,从需求层次分析的角度表征储能配置综合需求,指导储能的优化配置和有序接入。首先,提出一种基于配电网用户需求分析的优先指数构造方法,以确定各用户接入DESS的优先级;其次,计及风光出力不确定性,提出基于序次优化的分布式储能多目标规划模型,以确定网格化配电网中DESS的接入位置和容量;最后,建立用户储能需求改善度评价体系,为储能规划的方案制定提供理论支撑。选取某实际供电网格仿真验证了所提方法与模型可促进新能源消纳,有效指导高比例新能源配电网储能布局规划。

      • 黄蔓云,徐启颖,孙国强,卫志农,孙康

        2024,48(13):100-108, DOI: 10.7500/AEPS20231106005

        摘要:高级量测体系的发展和智能电表的广泛应用,为配电网三相状态估计提供了丰富的终端量测信息。同时,大量的智能电表数据给配电网通信系统提出了更高的通信带宽和实时存储要求。为了缓解量测拥堵和时延现象,文中引入事件触发机制代替传统量测数据的周期性采样,在保证有效量测信息及时上传的同时减少通信成本和投资。在此基础上,针对配电网实时状态感知问题,提出了基于鲁棒集合卡尔曼滤波的配电网三相动态状态估计方法,在正常运行场景下,能够保持与无偏估计加权最小二乘法相近的估计精度。该方法对于坏数据也有较强的鲁棒性。

      • 董晓红,孔华志,丁飞,王明深,余晓丹,穆云飞

        2024,48(13):109-119, DOI: 10.7500/AEPS20230421001

        摘要:随着电动汽车市场份额逐年上升,受限于区域内动力电池容量大小的电动汽车充电负荷占总用电负荷的比例不断提高。为此,提出一种考虑电池老化的电动汽车中长期充电负荷预测方法。首先,构建考虑电池老化的区域电动汽车电池总容量预测模型,预测电池老化带来的总容量衰减以及更换新电池和车辆数目增长带来的总容量上升。其次,构建考虑温度变化的动力电池老化特性估计模型,预估每次充电后电池最大容量、可充电量和续航电量,当电池最大容量不足以保证车辆安全运行时,对车辆更换新电池。最后,构建考虑充电成本的车辆行为仿真模型,模拟车辆出行和充电过程;借助模糊C均值法对不同种类电动汽车充电负荷进行划分,通过蒙特卡洛模拟与线性加权确定区域内电动汽车中长期负荷。仿真结果表明,随着车辆使用时间的增加,年负荷曲线波动程度不断变大;相较于新车,电池老化后单位车辆周均用电负荷峰值出现的时间会提前,且负荷峰谷差也会增大。

      • 郄聃,万海洋,张桐菲,孙晓光,王志强,刘文霞

        2024,48(13):120-129, DOI: 10.7500/AEPS20230908002

        摘要:为提高灾前、灾后电力抢修物资与抢修人员调度的协调性和鲁棒性,提出一种计及故障信息和物资需求双重不确定性的灾前电力抢修物资预布局与灾后协同调度策略。首先,灾前针对灾情预测信息和电力抢修物资的双重不确定性,考虑决策者对风险的偏好程度,建立基于均值-条件风险价值(CVaR)的双层物资调配分布鲁棒优化模型,上层以电力抢修物资配置成本最小为目标对物资中转点的选择及预置电力抢修物资的数量进行优化,下层基于均值-CVaR工具搜索最恶劣故障场景分布,并鲁棒优化故障场景下中转点到故障点的电力抢修物资分配策略,以求得故障损失成本;其次,灾后考虑物资和抢修人员调度的时序耦合约束,建立以停电损失最小为目标,以中转点分配至各故障点物资的种类及数量和抢修人员的调度计划为决策变量的混合整数线性规划模型;最后,通过118节点实际配电网系统进行仿真分析,验证了所提策略的有效性。

      • >研制与开发
      • 占领,胡彬,王垚鑫,年珩

        2024,48(13):130-137, DOI: 10.7500/AEPS20230717007

        摘要:电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低,电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题,建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型,分析了锁相环阻尼和初始角速度变化对暂态同步稳定性的影响规律。提出了基于频率偏差反馈矫正的锁相环附加阻尼控制方法,以提升并网逆变器的暂态同步稳定性。针对不存在稳定平衡点的严重电网故障带来的暂态失步问题,提出了锁相环输出角速度动态补偿方法,实现了故障恢复后系统的稳定运行。最后,搭建硬件在环实验平台,对理论分析和控制方法进行了验证。

      • 郑健,李霞林,郭力,刘红岩,黄玉辉,庞秀岚,李晓峰

        2024,48(13):138-146, DOI: 10.7500/AEPS20230608002

        摘要:高比例变流器接入弱电网后,容易产生由“外环控制-锁相环-弱网”交互影响主导的低频动态现象。网络侧线路参数、变流器控制参数因技术保密等原因往往难以完全获取,导致低频动态稳定性分析模型难以构建。因此,提出了一种基于数据驱动的低频动态稳定性分析模型参数辨识方法。首先,通过最小二乘回归算法辨识出网络参数矩阵;其次,建立系统矩阵,采用基于奇异值分解的动态模式分解算法将其重构,代入对应控制环节,通过求解一组线性方程即可同时获得所有变流器外环及锁相环的控制参数;然后,结合设备侧模型,构建完整的系统小信号稳定性分析模型;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建2个新能源场站接入系统的算例,以验证参数辨识的准确性以及模型的有效性,并进一步分析系统的低频动态稳定性。

      • 汪娟娟,王泽昊,刘岳坤,冯俊杰,傅闯

        2024,48(13):147-159, DOI: 10.7500/AEPS20230728002

        摘要:模块化多电平换流器(MMC)在对称工况下的建模与稳定性分析已经得到了广泛关注。实际工程中的MMC会处于不对称运行工况,如桥臂电感不对称、交流侧电压不对称等,不对称工况下的导纳建模与稳定性分析需要进一步展开研究。目前,考虑系统多频耦合的导纳模型与定量的导纳降维方法是不对称工况稳定性分析的难点。因此,文中主要建立了适用于不对称工况的MMC导纳模型,并对适用于MMC不对称工况下小扰动稳定性分析的矩阵降维方法展开研究。该降维方法基于导纳矩阵的向量范数,适用于“黑箱”系统及各种不对称工况,可定量评估各阶导纳矩阵的降维误差量。以中国鲁西背靠背异步联网工程广西侧为例,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所建模型的准确性及所提降维方法在多种不对称工况下的适用性。

      • 宋国兵,杨佳怡,常仲学,张晨浩,徐瑞东

        2024,48(13):160-170, DOI: 10.7500/AEPS20220929015

        摘要:换流器技术变革导致线路边界的无源元件弱化甚至被取消,仅凭单端电气量特征难以实现全线范围内的故障识别。针对该问题,文中充分发挥换流器的高可控性,主动构建换流器对区内、外故障的特异性响应特征,建立与单端量保护具有配合关系的有源边界,进而实现单端全线范围的故障识别。在此基础上,进一步讨论有源边界特性的附加控制策略和关键参数的选择依据,并分析有源边界响应在故障回路中的传播规律,进而设计与之配合的单端全线速动保护判据。仿真验证结果表明,所提方法在高阻故障时仍能够可靠识别,提高了传统单端量保护的可靠性和灵敏性。

      • 李晓波,张世乐,彭超红

        2024,48(13):171-183, DOI: 10.7500/AEPS20230922007

        摘要:灵活接地系统中,基于稳态故障特征构成的单相接地保护普遍存在耐过渡电阻能力低的问题,并联小电阻投入后该问题进一步突出。文中研究了并联小电阻投入后故障线路与非故障线路低频暂态零序电流中暂态直流分量比值关系,发现暂态直流分量比值仅与对地电容有关。分析了故障线路与非故障线路低频暂态零序电流畸变率之间比值关系,进一步提出了一种基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统单相高阻接地故障选线方法。通过比较特定时间窗口内各馈线低频暂态零序电流畸变率的大小实现故障选线,并可准确区分母线故障与出线故障。该方法能够避免零序电压互感器断线与零序电流互感器极性反接的影响,且受故障距离影响小。同时,该方法采用暂态故障特征构成选线判据,有利于克服并联小电阻投入后稳态故障分量微弱的问题,对互感器精度要求不高。最后,通过实时数字仿真和实验平台分别验证了所述方法的准确性和有效性。