摘要:“碳达峰、碳中和”背景下，未来新型配电系统将面临分布式电源、电动汽车等新元素的大规模接入。为了实现安全、高效、绿色、智能的发展目标，配电网可能呈现多环自相似柔性互联的“蜂巢”形态。首先，阐述了蜂巢拓扑结构在配电网中应用的优势，明确了蜂巢配电网的3个核心特征：区域自治与分层分群运行、多接口模块化设计、节点和支路的广义柔性，并结合配电网现状及发展趋势分析核心特征的构建基础；然后，总结了蜂巢配电网在规划、运行以及交叉学科方面的关键问题；最后，结合新方法、新指标给出关键问题的研究思路。文中工作为蜂巢配电网的系统研究与实际构建提供了思路和方案。

摘要:快速准确的电力系统暂态稳定分析对电力系统安全稳定运行有着重要意义。现代电力系统设备元件日趋复杂多样导致系统非线性日益增强，作为电力系统暂态稳定分析传统方法的时域仿真法过于耗时。针对此问题，提出了一种基于时空图卷积网络模型的暂态稳定分析方法，将短时仿真与神经网络预测相结合，减少暂态稳定分析所需时间，可用于多种仿真分析场景。该方法将暂态稳定分析建模为样本空间映射问题，利用数据驱动方法训练神经网络模型，建立从暂态过程电网空间结构与时序潮流数据到暂态稳定的映射。模型通过同时提取暂态过程故障前、故障中、故障后的电网空间结构特征和时序潮流特征来实现对系统暂态稳定的快速准确判断。与传统暂态稳定分析方法相比，所提出的方法仅需进行短时间仿真分析，提高了分析效率。与其他机器学习模型相比，时空图卷积网络模型同时挖掘电力系统暂态过程的空间特征和时间特征，引入了更多与稳定性相关的先验知识，具有更优的特征挖掘能力和分析性能。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、有效性和优越性。

摘要:为了便于风电机组参与一次调频，提出了一种基于分段频率变化率(ROCOF)的风电机组一次调频自适应控制方法。将ROCOF分为3个区间，在ROCOF小和中两区间内采用变下垂综合惯性控制，在大区间采用改进短时功率增发控制。在改进短时功率增发控制中，设计了功率整形函数来调节风电机组功率增发量，从而适应不同的ROCOF值。采用含双馈风电机组的四机两区域模型验证所提策略的有效性，在不同扰动场景下，将基于ROCOF的自适应控制方法与自适应惯性控制方案进行比较，结果表明前者的调频性能优于后者。

摘要:风电场（WPF）功率预测和发电计划曲线执行精度较低，虽可配置电化学储能系统（EESS)加以改善，但EESS单位投资昂贵，亟须探讨能够兼顾WPF发电曲线偏差校正目标和EESS小型化要求的容量规划方法。为此，提出了一种考虑WPF计划外超标偏差功率曲线短时净偏差电量自归零特性，面向偏差考核电量降低的小规模EESS容量规划方法。定义了影响发电曲线偏差校正效果(GDCE)的超标偏差功率幅度和净偏差电量归零度特征，建立了GDCE与两个特征和储能容量间的关系模型，以及综合考虑超标电量比技术约束和投资收益率经济目标的EESS容量规划模型。算例表明，GDCE与特征间具有较强的相关性，所提方法能够考虑此特性并满足发电曲线偏差校正要求，可为WPF投资规模适度的EESS提供技术支持。

摘要:在对独立微网电源容量进行优化配置时，为了在保证供电可靠性的前提下进一步提高经济性，提出一种考虑源荷不确定性与激励型需求响应(DR)的含热泵储能(PHES)的独立微网电源容量优化配置方法。首先，给出含PHES的独立微网基本结构图，基于该结构图阐述PHES的工作原理并建立PHES的简化数学模型；其次，基于鲁棒优化方法构建不确定场景集；然后，建立考虑激励型DR的双层鲁棒容量优化配置模型；最后，采用内嵌混合整数线性规划的遗传算法对模型进行求解。算例结果表明，将PHES这一储能成本低、不受地理条件限制的新型储能替代成本较高的电池储能作为系统储能方案，能够进一步提高经济性；考虑源荷不确定性与DR两者共同作用对配置结果的影响，能够完善独立微网优化配置模型，使计算得到的配置结果更为合理。

摘要:微能源网是能源互联网末端的微型综合能源系统，对提高可再生能源发电消纳率、实现碳减排的目标具有支撑作用，其运行效率常受制于可再生能源发电的不确定性和多能耦合的协调调度。在此背景下，提出一种计及多能共享的互联微能源网两阶段协同调度模型：第1阶段考虑可再生能源发电出力的不确定性，建立计及多能共享的互联微能源网的能量管理模型，实现互联综合能源系统的多能协同管理；第2阶段建立基于非合作博弈的共享能源价格出清模型，利用广义纳什均衡确定共享能源的交易结算。采用交替方向乘子法对上述两阶段优化问题进行分布式求解，可有效保护微能源网主体的信息安全和隐私。最后，采用算例对所提方法的可行性和有效性进行验证。

摘要:在区域型综合能源系统（IES）内各负荷间耦合程度逐渐增强和对更准确、可靠的用能预测需求日益提高的背景下，提出一种基于耦合特征构造及多任务学习的IES冷热电负荷短期预测方法。首先，从特征工程的角度利用耦合特征挖掘算法构造IES冷热电负荷耦合特征变量，提取不同能源负荷需求间的耦合特征，进而将负荷历史数据、耦合特征变量及气温等外生变量作为模型输入，利用多任务学习的共享机制建立IES的负荷预测模型，使得各能源预测子任务间的高维特征及模型参数能够通过基于长短期记忆神经网络搭建的共享学习层相互借鉴，以实现对负荷间耦合特征的充分挖掘和利用。以美国亚利桑那州立大学坦佩校区IES为例，通过预测结果精度对比和深度学习模型可解释性研究，证明所提出的预测方法可以有效提高区域型IES冷热电短期负荷预测的精度。

摘要:分布式光伏短期功率预测缺乏同时空气象数据。传统方法直接借助邻近集中式光伏站点数据进行功率预测，忽略了地理位置偏移带来的气象信息时移，难以满足预测精度要求。文中提出了一种考虑气象信息时移的混合预测方法。在机理驱动模型中，采用最优时移对气象数据进行偏移修正；在数据驱动模型中，引入时间模式注意力机制削弱气象数据偏移的影响。然后，通过Stacking集成学习框架将两种方法进行融合，形成机理-数据混合驱动模型，进一步提高预测稳定性及准确率。基于分布式光伏和公共气象站点实际数据进行的案例分析表明，所提方法能够有效利用偏移地理位置的气象数据，实现更高精度的分布式光伏发电功率预测。

摘要:为了满足电力系统优化运行对预测误差区间评估结果越来越高的可靠性要求，改善传统的区间评估方法在发生小概率风电爬坡事件时较差的适应性，提出了一种基于爬坡特征分类和云模型的风电功率预测误差区间评估方法。通过对每类数据分别建立模型以提高不同爬坡类型下评估方法的适应性。首先，利用改进的旋转门算法识别爬坡后得到爬坡特征，并基于爬坡特征对预测误差进行分类，对上爬坡类误差和下爬坡类误差分别建立云模型，对非爬坡类误差采用K-means算法得到不同预测误差类型所对应的区间范围。然后，以风电功率和爬坡特征数据共同作为模型输入，以预测误差类型为输出，建立评估模型，从而得到风电功率预测误差评估区间。最后，利用Elia网站的风电数据进行算例分析。结果表明，所提方法的风电功率误差区间评估效果更优。

摘要:为准确刻画区域电供暖负荷特性以支撑电网改造和需求侧管理，提出了基于个体时空行为模拟的区域电供暖负荷特性仿真建模方法。该模型引入智能体建模方法，以家庭成员作为最小决策单元，采用家庭成员、家庭网络、住宅区域三层结构。首先，考虑出行行为和人体热舒适度，建立家庭成员供暖温度决策模型；其次，考虑家庭成员情感交互、出行时序及经济因素，建立家庭供暖温度决策模型；最后，考虑天气温度、住宅保暖性能并结合电供暖设备运行策略，建立区域供暖用电负荷模型。采用某住宅区域家庭数据为算例进行仿真，验证了模型的有效性，并对负荷特性的相关性、敏感性因素进行了深入分析。

摘要:随着电力现货市场建设的推进，可控高压输电技术具备通过市场主导的能量管理方式实现对系统资源进行优化配置的能力。文中基于Benders分解方法对交直流混联系统的交流潮流安全约束机组组合（SCUC）优化调度问题进行求解。将直流系统的运行模式等效为虚拟电机对（VM）模型以跟踪市场运行参数变化进行基于安全约束经济调度（SCED）的市场出清，并建立了考虑偏差控制、直流系统过网网损和转运费的优化调度SCUC和市场出清SCED的协调模型，提出了考虑静态安全校核的交直流混联系统在电力现货市场环境下一体化协调出清的方法。通过基于电压源换流器的高压直流系统直接参与批发市场的出清应用为例，验证了市场出清模型和方法的有效性。

摘要:随着可再生能源及柔性负荷渗透率的大幅增长，电力系统运行随机波动性增强，电网运行形态及系统特性发生较大改变。针对传统无功分区方法在匹配源荷双重特性变化中的不足，提出一种面向新型电力系统潮流频繁波动的无功鲁棒分区方法，在计及电网物理特性的基础上，利用电网的拓扑结构特点增加区域划分的鲁棒性。首先，提出一种名为“混合边权”的无功网络拓扑边权定义方法，为电网结构划分提供标度；然后，设计了基于并行GN算法的电网分区流程，并引入一种基于可达矩阵的分区连通性判断策略；最后，以IEEE标准算例分析了混合边权参数的特性，并以中国东部某区域电网为例进行验证。结果表明，所设计的无功分区策略能够有偏重地得到质量较高的分区结果，且能在潮流频繁波动情况下有效地稳定分区边界节点。

摘要:低压用户窃电导致线损电量增加，对台区线损异动进行归因分析是识别窃电用户的有效途径。低压用户通信异常多发，可导致用电信息采集系统主站数据失真，易误导窃电检测。利用配变终端可就地完整准确采集台区数据的特点，提出基于边缘计算的低压用户窃电检测方法。首先，在通信正常和异常的条件下，分析台区窃电用户用电量与线损电量的关联关系；然后，在配变终端窃电检测模块中对真实的台区线损和用户用电量进行归因分析来识别窃电用户；最后，基于高损台区实际数据的仿真分析，验证了所提方法相比于在主站侧采用异常数据以及采用不同缺失数据填补算法修复后的数据进行窃电检测时的优势。

摘要:LCC-S(一次侧LCC、二次侧LC串联)型无线电能传输(WPT)系统具有发射侧输出电流恒定以及对耦合机构错位的高容忍性等优点，近年来被广泛应用。然而WPT系统固有的非线性特性可能会导致系统失稳，因此文中以LCC-S型WPT系统为研究对象分析系统出现的不稳定现象。首先，将谐波状态空间(HSS)理论引入WPT系统建模，给出了将时域中的状态空间方程转化为HSS方程的方法，该建模方法考虑了系统中各次谐波的相互耦合作用，具有更高的精确度。其次，基于Pade近似等值延时环节，推导了基于HSS理论的闭环控制模式下系统的小信号模型。通过特征值的分布研究控制器参数以及硬件参数对WPT系统稳定性的影响规律。最后，通过仿真和实验验证了所建数学模型的准确性以及理论分析的正确性。

摘要:虚拟同步发电机(VSG)在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡和稳态偏差的问题。控制中增加暂态阻尼环节可以抑制振荡、避免稳态偏差，但存在较大超调问题。通过建立VSG在2种扰动下的有功闭环小信号模型，依据根轨迹分析振荡抑制效果，进一步结合零点分析超调，得到暂态阻尼策略下VSG超调的原因和特性，并提出2种基于有功暂态补偿的VSG功率振荡抑制策略：暂态前馈补偿和暂态反馈补偿。2种改进策略均可以提升系统的暂态阻尼，有效抑制VSG有功振荡，既不会增大稳态偏差，又能大大减小超调。通过MATLAB/Simulink仿真及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。

摘要:部分遮蔽是导致光伏阵列输出功率损耗以及组件失配的主要原因之一。文中针对网状连接拓扑的光伏阵列提出了一种基于改进蜉蝣算法（IMA)的重构方法，通过改变光伏阵列内部的电气连接均匀分布光伏阵列上的阴影，以此来均衡光伏阵列的行电流。在10×10和10×7光伏阵列的10种阴影情况下，将IMA与数独重构方法及其他6个启发式算法分别通过失配损耗和功率提升百分比2个评估标准进行了比较，并给出了由IMA重构后的光伏阵列辐照分布图。结果表明，IMA可有效提高光伏阵列输出功率，降低失配损耗，输出PV曲线均趋向呈现单个峰值，并且重构结果均优于其他方法。此外，基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性。

摘要:为了合理地进行配电自动化改造且在有效提升电网风险抵御能力的同时保证投资经济性，研究了面向供电可靠性提升的配电终端与开关选型选址问题。首先，分析了分支馈线中负荷在典型故障下的供电恢复条件。然后，定义了便于理解以及建模的逻辑算子，进一步得到负荷在设备不同布点以及类型下的停电时间函数。最后，搭建了适应不同网络架构的配电终端与开关选型选址0-1二次规划模型，同时对“二遥”终端、手动开关、保护开关、“三遥”开关以及联络开关进行精确布点。通过IEEE标准测试馈线以及实际馈线配合数学求解器进行测试分析，证明了所提模型在对终端与开关选型选址时兼具合理性和有效性，能够高效地辅助配电网改造规划工作，初步解决配电自动化改造过程中“装什么、装在哪”的实际痛点。

摘要:交直流混合配电网是从交流配电网向直流配电网过渡的有效解决方案。为提升交直流混合配电网传输容量与供电可靠性，多端供电结构逐渐被广泛采用。从两端电源供电结构入手，研究当发生单极接地故障时的直流侧故障特征及接地方式。通过对故障回路的分析，研究了发生故障后电流的阶段性特性，推导故障电压与电流的时间表达式，并通过数学简化得到故障过电流峰值与达到峰值时刻的简单计算式。在此基础上，通过实例给出了选择接地电阻阻值的方法。研究分析了当两侧回路参数不对称时的故障电流振荡现象和规律，并提出基于等效拆分法的四阶微分方程回路计算方法进行故障电流计算。仿真结果表明，所提出的计算方法和接地方式适用于两端电源供电的交直流混合配电网的直流侧，有助于交直流混合配电网的安全、稳定、可靠运行。

摘要:文中提出一种利用风电场内运行状态相似的风电机组数据采集与监控（SCADA）数据提升异常检测结果准确性的方法。首先，基于实际数据的分析结果，提出了风电机组运行状态的相似性比较原则，进而提出了基于互信息特征选择算法和迭代自组织数据分析聚类算法的运行状态相似性评估方法。然后，在考虑状态变量短时相依性的基础上,利用待检测风电机组的历史SCADA数据构建了基于支持向量机的确定性估计模型，利用相似风电机组的历史SCADA数据构建了基于核密度估计的组合概率估计模型。进一步，利用确定型估计模型和组合概率估计模型分别对目标变量的异常状态进行自检测和外部检测，通过2次检测结果的互相印证来提升异常检测结果的准确性和可靠性。最后，基于一个实际风电场内所有风电机组的SCADA数据和对比实验验证了所提方法的可行性和准确性。

摘要:高比例新能源接入使得电网运行不确定性增加、运行方式调整更频繁、评价指标更多。然而，复杂关联的多维指标随运行方式而变化，仅依靠人工已难以准确把握运行方式的优劣，且重复的安全校核易导致评价指标计算缓慢。因此，为提升运行方式调整效率，快速、准确的运行方式评价十分必要。首先，从安全性、稳定性、经济性3个维度提取基于电压-无功直流潮流、暂态稳定评估等计算的指标；然后，通过熵权-模糊层次分析法对多维指标进行融合标定，增强运行方式评价的可观性；最后，为实现运行方式快速评价，引入具备置信解析度的高斯过程回归来构建评价模型。采用改进的IEEE 39节点系统与中国西北某省级电网进行验证，结果表明所提方法能快速、准确、灵活地评价运行方式，可在运行方式编制过程中提供快速调整反馈结果，辅助提升运行方式的编制效率。

摘要:温控负荷能够向电力系统提供多种辅助服务，在提高系统稳定运行能力的同时减少碳排放量，因而已成为国内外研究的关注热点。文中结合国内外研究成果，从参与机制、聚合模型、响应特性、终端层控制方法及架构、电网层控制策略5个方面对温控负荷提供电力系统辅助服务的关键技术进行综述。温控负荷的响应特性和终端层控制方法是构建和落实温控负荷多种控制策略的基础。文中以响应潜力、响应速度以及调控时间尺度为视角对温控负荷的响应特性进行分析，着重从控制与优化的角度对电网调度中的温控负荷控制策略进行分类与介绍。最后，结合“双碳”发展目标对温控负荷进一步的研究方向进行了展望。