半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 随着新能源规模的发展和电网特性的变化,传统调节资源的调度空间越来越小,亟须有效拓展电网调节资源,推动“源随荷动”传统模式向“源荷互动”协同模式转变。在未改变现有智能电网调度控制系统结构的前提下,提出了可调节负荷资源参与电网调控的技术架构和若干技术。可调节负荷资源通过聚合商运营平台汇聚后与调度端负荷调控平台对接,构建调控机构-聚合商-负荷资源三级业务体系,实现调控机构与聚合商的监视、控制和市场等数据的实时交互,支撑负荷资源通过功率连续调节参与全网调度优化。中国华北电网对北京地区有序充电桩和分布式储能集群开展了168 h闭环控制,验证了文中所提技术路线的可行性。该路线陆续支撑了多个第三方负荷主体参与华北调峰辅助服务市场。最后,对大规模可调节负荷资源参与电网调控需面对和解决的技术问题进行了思考和展望。
    • 随着智能电网和能源互联网的快速发展,电力通信网(EPCN)承载的业务越来越多样。为提高EPCN资源利用率,降低网络风险,保证电力业务的可靠传输,提出了一种区分电力业务保护质量的链路故障差异化保护(DLFDP)策略。首先,基于电力通信业务流特征,分析链路失效风险,对EPCN中业务风险进行建模。其次,根据业务重要度和链路风险度提出了基于服务质量的3类保护模型,考虑负载均衡的影响,将网络中的业务向风险较低的链路上进行疏导,在为高重要度业务分配独立保护路径的基础上,复用P圈来保护高风险链路,同时降低网络的阻塞率和风险。仿真结果表明,DLFDP算法可以更加高效地利用网络资源,降低网络中的业务风险和链路风险,同时降低网络的阻塞率
    • 针对储能系统不规则充放电导致的电池组一致性变差及单体电池过充/过放问题,研究铅炭电池组一致性变化规律,提出考虑电池组一致性的储能系统功率控制策略。采用包含储能电池组、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据对所提功率控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效降低电池组荷电状态(SOC)变化范围,提升电池健康状态,提高电池组一致性,减少过放电池数量,增强储能系统双向调节能力。
    • 近年来柔性直流电网得到了广泛关注和快速发展,柔性直流电网的稳定是保证交直流混联电力系统正常运行的重要前提。文中针对柔性直流电网,首先建立了不同控制方法下电压源型换流站和柔性直流电网的线性化模型,构建了以柔性直流电网中直流电压振荡模式为分析目标的柔性直流电网线性化互联模型。基于此,提出了一种物理意义更加明确的虚拟阻尼分析法,并对其概念和原理进行了介绍。然后,提出了能够评估电压源型换流站控制对柔性直流电网稳定性影响大小的虚拟阻尼指标,定量刻画了不同控制方法下电压源型换流站对柔性直流电网中直流电压振荡模式的影响。进一步,基于该虚拟阻尼指标,提出了适用于柔性直流电网中换流站控制参数的协调优化方法,提升了直流电网的小信号稳定性。最后,以一个三端柔性直流电网为例,详细展示了电压源型换流站虚拟阻尼的计算方法,并在包含下垂控制的复杂十端柔性直流电网中验证了多换流站参数优化方法的有效性及其相比于传统参数优化方法的优势。
    • 随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网络,依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后,通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明所提方法有效且快速。
    • 能源和交通是人类社会发展的两大核心问题。随着电动汽车保有量的逐年攀升,电力系统与交通系统这2个人造系统将经由深度交互作用而融合,同时海量异质车辆用户也将作为社群环节嵌入其中,构成复杂的信息-物理-社群系统。在特大城市电力-交通融合网络(IETN)中,为使全系统运行在安全、经济、可靠的状态,可在信息采集的基础上,通过调节指令与价格信号等多重手段对融合系统中的各环节进行控制或引导。文中对系统互联视角下的城域IETN协同进行了描述,从发展趋势、技术与政策、架构与运行、关键技术与存在问题等角度对2个系统融合的现状与未来潜力进行了探讨。将传感技术与IETN相结合,通过信息采集、分析优化、信号下发等环节对车辆用户的运行状态进行监测与调控,可使融合系统在综合能效、运营服务能力、拥堵状况等多方面指标有所改善。
    • 分析了当今配电网规划的需求,确立了柔性负荷资源纳入规划的重要作用。从能量互动方式、调度响应方式、用户及设备类型3个角度提出柔性负荷的分类方式与分类结果。针对柔性负荷接入对配电网规划的影响,从负荷预测、电力平衡、规划优化、规划方案评估四大环节分析了现有规划方法的适应性与不足之处,并提出相应的改进思路与建议。最后,围绕柔性负荷建模、配电大数据挖掘与应用等新型关键技术进行了综述,并对未来配电网建设发展趋势进行了总结与展望。
    • 随着电力系统中电力电子装置渗透率越来越高,电气量的宽频特性越来越显著,并引发了新的涉网稳定问题,对电力系统信号的监测频带范围和响应速度提出了新的要求。因此,提出了一种快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。利用空间谱估计的“超分辨率特性”实现了短时间窗的宽频测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。最后,在硬件上实现该方法,通过仿真测试、硬件测试以及现场测试,验证了所提方法的有效性。
    • 由于虚拟同步机(VSG)控制技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG控制无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量。当电压长时间不平衡时将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及系统运行性能。针对此问题,文中提出一种采用二阶广义积分器对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG的VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现3种控制目标,即定子电流正弦且平衡、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG的VSG控制系统的控制性能。最后,所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。
    • 文中构建了电网公司与多个用户的需求响应主从博弈模型。其中电网公司基于预测得到的下一年负荷持续曲线,选取合适时间段制定需求响应补贴策略,通过降低峰值负荷减少输配电建设成本,提高输配电整体收益;而用户根据电网公司在某时段制定的需求响应补贴价格决定在该时段的响应量来获取额外收益。文中对主从博弈模型的存在性及求解思路进行了分析,并给出了博弈均衡解的求解流程。算例表明,电网公司可基于所构建模型得到峰荷时段的补贴价格,且电网公司及用户均可通过需求响应而获益。此外算例还分析了可避免输配电容量单位成本变化对电网公司需求响应收益的影响。
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      全选
      • 周勇良,余光正,刘建锋,宋子恒,孔培

        优先出版日期:2020-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20191212003

        摘要:准确的风电功率预测对海上风电安全并网具有重要意义。不同于陆地,海上具有气象因素复杂、风机出力波动显著等特点,使得海上风电功率预测精度难以满足工程实际要求。针对以上问题,文中提出一种基于改进长期循环卷积神经网络(LRCN)的预测模型,用于超短期海上风电功率预测。首先,采用改进LRCN进行初步功率预测,即构建多卷积通道分别提取不同层次变量的时序特征,并通过具有前瞻性的改进Adam优化器提升网络收敛效果。其次,利用摇摆窗算法与波动特征聚类识别预测时段的出力波动类型。再次,针对不同的波动类型建立对应的误差修正模型,并输入经Xgboost算法筛选出的强相关特征因子,实现误差修正。最后,采用实际海上风电场数据进行实验,其结果表明所提方法能够有效预测超短期海上风电功率,且预测精度高于多种传统预测模型。

      • 张志坚,荆龙,赵宇明,吴学智,王晶晶,杨晋升

        优先出版日期:2020-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20191119001

        摘要:为了防止大功率并网逆变器网侧LCL滤波器所导致的谐振问题,通常采用无源阻尼方法进行谐振抑制。但是传统的无源阻尼方法未考虑数字延时对系统稳定性的影响,通过在离散域和连续域建模结合奈奎斯特稳定判据分析,指出采用准比例-谐振(QPR)控制时,低开关频率下的数字延时角会导致无源阻尼方法在谐振频率附近出现负穿越。这个特性会导致电流环不能稳定运行,并进一步指出QPR控制下的无源阻尼系统稳定性不受电网阻抗变化的影响。为了保证低开关频率下电流环的稳定性,提出采用具有低通特性的超前环节补偿QPR控制器谐振频率相位滞后的方法,给出了超前补偿的设计步骤。最后,仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。

      • 杨龙,吴红斌,丁明,毕锐

        优先出版日期:2020-07-08  DOI: 10.7500/AEPS20200202002

        摘要:新能源电网中负荷对各特征因素更为敏感,当面对海量特征数据时,短期负荷预测方法面临着新的挑战。针对含有高维特征数据的新能源电网,提出一种考虑特征选择的双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络短期负荷预测方法。先将样本数据按密度进行聚类后映射到权重诱导空间中,通过定义一种间隔量度数据结构,以间隔之和最大为目标函数。为实现解空间的稀疏性,将正则项添加到目标函数中,并采用梯度下降法求解特征权值。经过预试验确定特征选择阈值等超参数,从而选出所需的特征因素。最后,使用Bi-LSTM网络基于选择后的数据进行负荷预测。以中国某地区新能源电网为例,验证了该方法的有效性,结果表明其与传统方法相比,具有更好的准确性和适用性。

      • 宋雨浓, 林舜江, 唐智强, 何森, 卢艺, 毛田

        优先出版日期:2020-07-02  DOI: 10.7500/AEPS20200302005

        摘要:文中提出一种基于动态车流的电动汽车充电负荷时空分布概率建模方法,所建立的模型由交通路网模型、车辆时空转移模型和居民出行概率模型3个部分组成。交通路网模型考虑了车辆过红绿灯的影响,将道路分为3段计算车流密度。车辆时空转移模型反映了交通路况对行驶速度和耗电量的影响,行驶车辆可根据交通路况动态调整速度和行驶路径。居民出行概率模型基于NHTS2017数据集,得到出行目的地和出发时间的联合概率分布模型,进而抽样模拟出行链。以某市路网模型为例,采用蒙特卡洛法仿真预测电动汽车充电负荷的时空分布特性,并与现有方法的仿真结果及实际充电负荷曲线进行对比分析,验证了所提概率模型的正确性和有效性。

      • 高晖胜, 訾鹏, 黄林彬, 王冠中, 谢欢, 赵天骐, 辛焕海

        优先出版日期:2020-07-02  DOI: 10.7500/AEPS20191022007

        摘要:大规模新能源并网导致现代电力系统的旋转惯量相对减少,频率动态特性变差。为支撑系统频率,通常要求新能源发电装备具备一定的惯量模拟或一次调频等附加控制功能,但目前在新能源的最优频率支撑方面研究较少。文中以最优控制为切入点,初步探讨了当参与调频的新能源存在能量约束时,作为并网接口的电力电子装备的最优功率支撑轨迹以及近似的最优控制结构。首先,从理论上推导并给出了多机系统的频率共模分量,并指出该共模分量主导了电网的频率跌落特性。然后,基于高斯伪谱法研究了能量约束下电力电子装备在系统频率跌落时的最优支撑轨迹。最后,探索了电力电子并网装备支撑电网频率的最优反馈控制结构,指出虚拟惯量控制加下垂控制近似于最优的控制结构,且在可调用的能量较小时单独使用虚拟惯量控制优于下垂控制。仿真验证了理论分析和所讨论的频率最优控制结构的合理性。

      • 桂林, 陈俊, 王凯, 王博, 王光, 王祥珩

        优先出版日期:2020-07-02  DOI: 10.7500/AEPS20200211004

        摘要:中国已投运大中型水电站发电机主保护技改工作日渐增多,受制于发电机现有分支引出方式和电磁型电流互感器(TA)的安装条件,虽经发电机主保护定量化设计,最终选择的主保护配置方案仍存在保护死区。以中国滩坑水电站发电机主保护技改为例,由于电磁型TA安装受限,不得不选择次优的主保护配置方案,导致技改后发电机的运行仍存在安全隐患。大型发电电动机因为转速高、风洞空间小,上述矛盾更加突出。中国深圳抽水蓄能电站发电电动机技改工程中,基于柔性光学TA绕制灵活的优点,在不改变发电机现有分支分组和铜环引出的前提下,通过光学TA的灵活装设虚拟分支引出方式,实现了接入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合,在定量分析的基础上优化了深圳抽水蓄能电站发电电动机主保护配置方案,消除了主保护死区。

      • 李骥, 张慧媛, 程杰慧, 王子琪, 郜宁, 李伟

        优先出版日期:2020-07-01  DOI: 10.7500/AEPS20200319002

        摘要:随着跨区互联结构的日益完善及分布式电源的大规模接入电网,为充分利用区域间现有调度资源的互补效益,研究了基于源荷状态的跨区互联系统协调优化调度。以送受端电网总运行成本及网损为目标函数,首先根据送受端源荷状态,判断送端储能设备充放电状态及功率跨区流动状态。其次,考虑实际系统运行的各项约束,利用改进的基于粒子群算法的多目标搜索算法寻优,优化送端储能充放电功率、跨区联络计划及受端调峰火电机组出力。最后,以中国新疆地区实际电网为算例进行仿真计算,仿真结果表明,所提跨区优化调度策略可显著提升送受端电网运行效益,充分发挥互联区域的互济合作。

      • 王莹鑫, 徐永海, 陶顺, 宋晓庆, 安哲, 王同勋

        优先出版日期:2020-07-01  DOI: 10.7500/AEPS20200217010

        摘要:随着电力系统的电力电子化程度不断加深,电力系统电压、电流信号中的超高次谐波成分持续增加。超高次谐波测量频域宽、幅值小且波动性大,传统谐波实时监测设备难以满足需求。文中对现有的典型超高次谐波检测采样方法(全采样、等间隔采样、首末两周期采样)进行了理论推导,比较其在幅值波动情况下的误差大小。在此基础上,提出了一种合并等间隔采样方法,结合波形特点对采样后的数据进行重组,在保证误差精度的同时有效降低了数据存储量。最后,通过案例对上述采样方法进行了验证。

      全选

      2020年第44卷第13期

        >能源转型与电力支撑
      • 薛禹胜,黄杰,王放,张萃云,钱锋

        2020,44(13):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20191008004

        摘要:为尽快实现净零排放,积极应对气候变化,需要全球在碳源减排及碳汇增容2个方面取得更具变革性的突破。应对气候变化需要多种减排措施,其成本及效果均有较大差异,当前碳市场研究已为不同减排行为提供差异化的商品种类和激励力度,但如何具体确定并落实差异化激励力度以及如何协同不同商品种类间的交易流通,目前还缺乏统一分析框架和决策支撑方法。在能源领域的信息物理社会系统视角下讨论碳市场的调控机制设计,在详细剖析碳减排行为的多重属性及其交互机理的基础上,重新设计了碳市场不同商品间的交互框架,即商品内部遵循各自市场规律分类监管,商品间通过多层当量实现协调,注重碳减排和碳抵消行为的多重效益,规避由于刚性链接、离散调控、多头调控等问题所产生的市场冲击及市场振荡。通过基于混合仿真的沙盘推演,支撑碳市场架构设计及调控决策。

      • >学术研究
      • 肖居承,何光宇,张思远,王治华,常乃超,卢强

        2020,44(13):9-16, DOI: 10.7500/AEPS20191027004

        摘要:由于可再生能源装机比例增大,传统机组预留大量事故备用,运行经济性显著降低。为此,首先提出了事故备用分散转移(DTCR)的概念:将原本集中在发电侧和电网侧的部分事故备用向用电侧分散转移。然后,提出了DTCR的效益评估方法和参考指标:观测到DTCR的边际效益递减现象可作为选取合理分散备用容量的参考;提出经济负载率阈值,可用于定量评估产生DTCR效益的经济负载率区间。最后,结合14节点至300节点等5个IEEE标准系统,并计及风机和需求响应的影响,分析了DTCR的效益大小、产生机理、影响因素和适用场景。结果表明,DTCR能够在日常调度中持续产生经济效益,优化潮流分布和降低网损。

      • 李翔宇,赵冬梅

        2020,44(13):17-24, DOI: 10.7500/AEPS20190909011

        摘要:对虚拟电厂(VPP)中各类资源进行优化配置是其参与电网优化调度的重要前提。针对不同特性资源动态聚合与量化评估的难点,文中提出了“灵活性可调资源-聚合调节特性-优化目标建模”的VPP多级优化配置体系。首先,在灵活性可调资源层面建立了不同分布式电源、可控负荷以及储能的可调灵活性与随机性模型。其次,在聚合调节特性层面,一方面对各类资源灵活性整合得到VPP对外可调灵活性,另一方面对各类资源灵活调节的概率密度函数通过卷积运算求得VPP的随机性模型。接着,在优化目标建模中基于投资组合理论建立包含VPP建设和运维成本、参与电能市场和辅助服务市场获利在内的净现值模型,在静态优化配置基础上,分析关键要素的动态效应。以中国某地区实际电网为例,验证了所提方法的正确性和有效性。

      • 程鑫,许亮,周姝灿,刘正超,林勇,龚贤夫

        2020,44(13):25-31, DOI: 10.7500/AEPS20190717008

        摘要:大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后,提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在中国南方某地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性。

      • 何晨可,韦钢,袁丁,朱兰,李扬

        2020,44(13):32-38, DOI: 10.7500/AEPS20190920001

        摘要:建立了电动汽车区间负荷模型和充换放储一体化电站(简称一体站)区间负荷紧急支撑模型,提出一体站区间负荷紧急支撑策略及其孤岛区间负荷供电范围划分策略。基于区间理论分析,以系统孤岛负荷、开关动作次数和网损分别作为不同层的优化目标,建立主动配电网故障恢复多层优化区间模型。提出混沌模拟退火帝国竞争算法对故障恢复区间模型进行优化,并提出基于仿射数的区间Dist-Flow法用于潮流计算。算例结果表明所提方法快速、有效。

      • 陈璐,杨永标,徐青山

        2020,44(13):39-47, DOI: 10.7500/AEPS20190829004

        摘要:因具有较好的空间热储能特性,聚合空调负荷调控已纳入常态化电力系统运行中,但调控策略很大程度上将破坏负荷群的多样性,带来聚合功率振荡、响应潜力不稳定、反弹负荷过大等问题。针对这些问题,文中重点分析了调温控制对单体、聚合空调功率和响应潜力的影响,建立了基于调温控制的聚合空调功率时变特性模型及聚合方法。然后,基于分时段调控架构,构建了基于时变互补特性的聚合空调两阶段调控模型,并提出了相应的响应调控和负荷恢复策略,提升了空调群聚合质量。最后,基于15 000台空调仿真分析了外界温度、调温幅度等因素对聚合功率的影响,同时将分时段空调群调控策略应用于需求响应事件,结果表明了所提方法的有效性。

      • 徐广达,张利,梁军,孙东磊,赵龙,韩学山

        2020,44(13):48-55, DOI: 10.7500/AEPS20191118003

        摘要:能源互联网建设可实现居民用电设备的状态感知,为需求价格弹性的评估提供全新的数据支持。以此为前提,提出一种基于设备用电特征的居民电力需求价格弹性评估方法。首先,根据需求价格弹性的定义,分析居民用电设备的使用特征与自弹性、交叉弹性的关联性,揭示用电设备可调整性对居民用户电价响应行为的客观约束。其次,针对居民用户因数量庞大且主观响应意愿存在差异而导致的设备用电调整不确定性,结合与用电特征关联的设备可调整性分类,构建基于设备用电调整模糊推理的居民电价响应行为分析模型。最后,将响应结果对应到需求价格弹性矩阵计算,完成居民电力需求价格弹性评估。算例分析验证了所提的方法的合理性与有效性。

      • 黄丽平,王逸飞,郭俊韬,许根利,狄方涛

        2020,44(13):56-63, DOI: 10.7500/AEPS20190923003

        摘要:极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑电网载荷均衡度及 N - 1 安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再校验思想,提出了一种新的 N - 1 安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力系统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性。

      • 孙黎霞,白景涛,周照宇,赵晨昀

        2020,44(13):64-72, DOI: 10.7500/AEPS20191225003

        摘要:为进一步提升电力系统暂态稳定评估的准确率,依据电力系统暂态过程数据的时序特性,建立了一种基于双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的暂态稳定评估模型。该方法通过Bi-LSTM网络建立底层量测数据与电力系统暂态稳定类别之间的非线性映射关系,采用准确率、F1指标和FPR指标综合评估Bi-LSTM网络模型性能的优劣,在此基础上,采用t分布随机近邻嵌入(t-SNE)降维方法和k最近邻(KNN)分类器进一步提升暂态稳定评估的准确率。新英格兰10机39节点系统算例表明:所提模型比传统的机器学习模型和部分深度学习模型拥有更好的评估性能。通过可视化方法和网络预测分数对评估模型进行分析,结果表明Bi-LSTM网络模型具有较强的电力系统暂态过程特征提取能力,适用于电力系统暂态稳定性的评估。进一步研究了底层输入数据的归一化模式和方法对暂态评估模型的影响,结果表明z-score归一化方法要优于min-max归一化方法,采用总维数归一化模式的模型评估性能更好。

      • 冷亚军,吴宗育,赵文会,黎忠雪

        2020,44(13):73-80, DOI: 10.7500/AEPS20191005003

        摘要:黑启动方案的优选和评估对电力系统在大面积停电后的快速恢复具有重要的意义。熵权法是黑启动方案评估中常用的权重确定方法,但却存在指标权重分配差别过大,无法体现决策矩阵微小变化等缺点。基于此,文中提出了一种新的权重方法——基于近邻传播聚类的权重确定方法,并将其用于黑启动方案评估。首先,利用近邻传播聚类算法对指标完全情况下的黑启动方案进行聚类,得到全指标黑启动方案聚类结果。其次,依次隐藏每个指标,再采用近邻传播聚类算法对黑启动方案进行聚类,得到缺失指标情况下的黑启动方案聚类结果。再次,根据结构相似性思想,对全指标黑启动方案聚类结果和缺失指标黑启动方案聚类结果进行相似性计算,得到指标权重,并采用线性加权法完成对所有黑启动方案的完全排序。最后,在中国广东电网黑启动数据集上对文中所提方法进行验证,实验结果表明所提方法具有较高的准确性。

      • 刘琪,王守相,吉兴全

        2020,44(13):81-88, DOI: 10.7500/AEPS20190509002

        摘要:分布式发电、储能及柔性负荷在配电网的大量接入引起配电网潮流的频繁变化,构建准确、简洁的节点注入功率与运行参数的函数模型对主动配电网的规划和运行至关重要。结合配电网辐射状拓扑结构,提出了一种对节点注入功率变化具有宽适应性的潮流灵敏度分析模型。所提灵敏度分析模型具体包含节点注入功率对线路损耗的二次形式的灵敏度模型、节点注入功率对节点电压的线性形式的灵敏度模型和节点注入功率对线路潮流的二次形式的灵敏度模型。对灵敏度模型应用于存在弱环网的配电系统时的有效性进行了分析,利用IEEE 33 节点配电系统和含环网的IEEE 123 节点配电系统进行仿真分析,仿真结果证明了所提灵敏度模型的有效性。

      • 施永,徐冬,于鸿儒,苏建徽

        2020,44(13):89-97, DOI: 10.7500/AEPS20190712002

        摘要:在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种类繁多,以及商业化电源广泛使用造成的电源模型难以获得等原因,给微网机理建模带来了很多困难。为解决上述问题,通过建立微网系统公共连接点电压频率响应模型结构,利用在微网中采样的运行数据以及系统辨识方法对模型中传递函数进行辨识,并利用辨识得到的模型对微网系统二次电压频率控制器进行参数优化。所提方法不仅可以在微网内部结构以及电源模型未知的情况下对微网进行建模,而且所建模型阶次低,便于调节器参数设计使用。最后,在微网实验平台上对所提方法的有效性进行了实验验证。

      • >研制与开发
      • 陈夏,辛妍丽,唐文虎,郑明

        2020,44(13):98-105, DOI: 10.7500/AEPS20191024002

        摘要:在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。

      • 张丙旭,许刚

        2020,44(13):106-114, DOI: 10.7500/AEPS20191014006

        摘要:考虑电动汽车(EV)并网后用户的差异性需求,提出一种计及需求差异的EV并网优化控制策略。首先,根据需求差异将并网EV集细化为刚性集、可削减集及灵活集3个子集,并分别建立充放电控制模型。其次,建立用户行为模式模型,描述用户行为模式的分布特征,进而制定计划功率需求。最后,以实际功率与计划功率偏差及功率波动最小为目标,提出并网EV的滚动时域优化策略,每一轮优化将可削减集及灵活集中EV功率增量作为最优控制变量在充放电控制模型约束下求解。实验分析证明,所提优化策略保证了实际功率符合计划功率的同时兼顾了用户的差异性需求,对并网过程中随机动态因素具有一定的鲁棒性。

      • 杜文龙,杨洪耕,马晓阳

        2020,44(13):115-122, DOI: 10.7500/AEPS20190812007

        摘要:在非同步采样条件下,若电网采样信号中谐波和间谐波相邻,会出现严重的频谱干涉问题,且无法识别出信号中实际频率成分。针对以上问题,提出了一种基于快速独立分量分析(FastICA)的频谱分离算法测量谐波和间谐波参数。首先构建了多频率成分模型,将频谱中的谱线表示为多个频率成分分量的叠加,然后利用FastICA算法和最小二乘法得到频率成分参数,最终实现了对相邻多频率成分的测量。仿真结果表明,该算法可以在需求谱线数较少的情况下准确识别频率成分并保持较好的测量精度,且具有一定的抗噪能力。

      • 杨景刚,刘洋,刘瑞煌,袁宇波,马大俊,陈武

        2020,44(13):123-134, DOI: 10.7500/AEPS20191108001

        摘要:适用于直流配电网的电力电子变压器(PET)需要中压直流端口,而现有基于模块化多电平换流器(MMC)结构的PET拓扑可同时提供中压交流、中压直流、低压直流和低压交流端口,但这类PET需要四级电能变换,使得电路结构复杂,体积和重量较大。文中提出了一种适用于直流配电网的多端口MMC谐振型PET拓扑。该拓扑采用混频调制策略,同时在MMC桥臂支路中并联一组LC谐振支路、中频变压器和全桥电路实现中压直流和低压直流端口的功率解耦输出。该PET拓扑仅使用三级电能变换即可提供所需的多端口特性,具有电路结构简单、体积重量较小等优势。针对该PET拓扑,提供了等效电路分析、控制策略和参数设计方法。最后,通过仿真和实验结果验证了该PET拓扑的可行性。

      • 袁佳歆,张哲维,周航,甘鹏程

        2020,44(13):135-142, DOI: 10.7500/AEPS20190920011

        摘要:随着高压直流系统短路电流水平的提升,故障电流可能超出断路器遮断容量,或使其体积与成本急剧增加。使用故障限流器抑制故障电流上升速度,能够降低对直流断路器性能的要求。其中,永磁饱和型故障限流器具有无需外加控制、自动响应、无需外加励磁电流和损耗较低等优点。目前限流器参数设计主要针对稳态电感值,考虑暂态特性的参数设计及优化方法仍待研究。为此,文中提出一种用于直流系统的永磁饱和型故障限流器参数优化设计方法。首先,介绍了该类型限流器的工作原理。其次,提出了限流器优化设计的约束条件和优化目标函数,以成本最低为目标进行了限流器参数优化设计。最后,建立了有限元和电路仿真模型进行仿真计算,并研制了一台限流器样机,进行了试验。仿真和试验结果表明:采用所提方法可以设计出符合要求的限流器,降低了限流器成本,减小了直流断路器分断过程中的应力。

      • 章坚民,夏燕,倪琳娜,胡瑛俊,杨思洁,邱程峰

        2020,44(13):143-149, DOI: 10.7500/AEPS20190627003

        摘要:态势可视化是低压配电网现代化监管关键技术之一,为此提出配电变压器为中心低压配电网(TCDN)概念作为研究及工程应用的对象和目标。清晰美观的接线图自动生成是TCDN态势可视化的前提,接线不对称性和负荷不对称性是低压配电网的关键特点,因此提出2类适合态势感知的分相接线图布局设计。提出了TCDN分相接线图自动生成原理,基于该原理的接线图,既能确保三相四线主干线和三相用户的接线对称性,也能清晰识别出单相双线用户导致的接线不对称性。对于提出的虚拟全单相接线图形,基于其单线束扇形图形设计参数和排列顺序,提出了单线束初始布局以及缩放和旋转参数计算方法以生成初始图形,再进行基于力导的美化计算以得到较为美观的图形。基于提出的原理,得到的虚拟全单相接线图形可以分解组装得到分相接线图。案例验证了该方法的快速性和有效性,其电压态势时序图片可以很好地察觉含单相户用光伏、单相及三相负荷变化下的低压配电网动态运行特性。

      • 冷华,钱玉麟,朱吉然,唐海国,张伟伟,张海文

        2020,44(13):150-156, DOI: 10.7500/AEPS20190529007

        摘要:各地配电自动化建设尚处于大规模试点阶段,很多区域的故障信息感知和定位手段有限,不同性质的停电事件信息又来源于多个业务系统,在条件有限的情况下实现停电事件精准分析的需求尤为迫切。文中结合电力公司的停电管理实际业务流程,设计停电信息资源池功能,综合分析变电站、馈线、台区、用户多层主网和配电网数据,在分层分级研判基础上建立信号可信度模型。结合DS证据理论算法融合分析,多维度灵活地挖掘分析停电事件,提高故障点定位的容错性,满足在差异化场景下构建可靠的结构化停电信息资源池实现数据的共享发布。

      • >工程应用
      • 屠竞哲,易俊,王超,潘艳,陆晓东,张健

        2020,44(13):157-165, DOI: 10.7500/AEPS20190809002

        摘要:在大容量直流和高比例新能源集中接入电网的背景下,研究了考虑光伏动态特性影响的直流大功率扰动引发功角电压交互失稳问题。首先,从理论上推导了两机等值系统发电机转子运动方程和电动机负荷运动方程;然后,分析了直流大功率扰动引发功角和电压交互作用导致系统失稳的物理机理;最后,进一步分析了光伏低电压穿越期间不同有功/无功特性对系统稳定性的影响规律,通过吉泉直流实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,两侧发电机功角拉开和负荷母线电压跌落(电动机电阻减小)形成恶性循环最终导致系统失稳,不同的光伏低电压穿越有功/无功特性对系统稳定性的影响需要通过理论结合仿真综合分析。

      • 李利利,汪志成,王岗,周文俊,杨乐勇

        2020,44(13):166-171, DOI: 10.7500/AEPS20190313005

        摘要:为量化评估中长期电量计划和交易合同可能对电网运行带来的安全风险,解决电量合同执行的受限因素定位与调整难题,提出了一种基于安全约束机组组合的中长期电量安全校核两阶段优化方法。阶段1严格考虑电厂的电量约束,以断面潮流越限量最小为目标建立电量校核优化模型,获得电量约束下的最优机组组合方案;阶段2则考虑电网运行约束,建立电量安全校正优化模型,通过调整机组组合方案来消除断面越限。通过统筹电力电量平衡和电网安全的两阶段优化调度,获得电量合同的可执行性结论,以及不可行时的原因定位和调整方案。实际系统算例分析验证了该方法的有效性和实用性。

      • >综述
      • 李建林,李雅欣,吕超,赵伟,周京华

        2020,44(13):172-183, DOI: 10.7500/AEPS20191125006

        摘要:随着电动汽车动力电池的第一个退役高峰期的来临,废旧动力电池的后续处理对环境和社会资源提出严峻挑战,储能电站是退役动力电池梯次利用的有效途径,研究退役动力电池梯次利用关键技术及其发展现状具有重大现实意义。针对梯次利用电池面临的主要问题及技术难点,首先详细介绍了国内外一些梯次储能示范工程,总结梳理了当前行业内存在的相关政策与标准。在此基础上,对退役电池梯次利用过程中的电池分类筛选、重组、热失控特征、均衡控制及电极材料回收等关键技术展开研究,并着重分析不同方法及控制策略的优缺点。最后结合国内外电动汽车发展趋势,对梯次利用电池的商业应用模式进行探讨与展望。