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
      • 陈殿昊, 臧海祥, 蒋雨楠, 刘璟璇, 孙国强, 卫志农

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240416009

        摘要:针对现有研究云图信息利用不充分、爬坡功率预测误差较大而导致超短期光伏功率预测性能提升受限的问题,提出一种基于多层次云图特征与宽度学习的超短期光伏功率预测方法。首先,提取地基云图的多层次特征作为功率预测模型的图像特征量;同时,引入云层覆盖率与云层变化率作为爬坡识别模型的图像特征量。其次,结合历史功率数据,构建基于宽度学习的光伏功率预测模型与爬坡识别模型。最后,若爬坡识别结果为非爬坡事件,则直接应用功率预测模型得到预测结果;反之,则使用与爬坡事件相关的历史数据对功率预测模型进行增量更新,并基于更新后的功率预测模型得到预测结果。实验结果表明,所提出的方法能够有效提高超短期光伏功率的预测精度。

      • 祝泳琪, 刘友波, 唐志远, 许梓荣, 高红均, 刘俊勇

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240409006

        摘要:高比例分布式光伏接入配电网使得系统的不确定性更加严峻,而配电网的网络拓扑与线路参数等数据很难准确获取,使得基于精确物理建模的传统配电网控制方法难以发挥作用。随着配电网量测装置的普及应用,配电网运行数据的获取愈发容易。文中提出一种基于配电网量测数据的有源配电网无模型电压控制方法。首先,基于配电网历史数据构建Hankel矩阵,建立网络节点电压与储能输出功率的关系;其次,利用局部量测数据,在考虑不确定干扰因素以及储能寿命衰减模型的同时,构建数据驱动预测控制下的配电网电压优化框架,实现控制周期内配电网电压的滚动优化;最后,通过IEEE 34节点标准算例与改进的IEEE 123节点算例仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

      • 高雪倩, 刘畅, 刘文霞

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240120002

        摘要:在中国的“三北”地区,风资源丰富,系统灵活性资源匮乏,供暖期系统内热电占比高,挤占风电上网空间,给系统安全经济运行带来严峻挑战。为提高风电消纳的经济性,文中提出了一种计及备用优化的电热灵活性资源协同鲁棒规划方法。首先,研究各类资源促进热电解耦调峰运行机理及其协同规划机理。在此基础上,建立了min-max-min三层两阶段轻鲁棒规划模型。主问题以规划目标年增量投资成本、运行成本和备用不足风险成本之和最小为目标,优化各类资源投资方案和日前确定性优化调度;子问题在日前调度结果的基础上,计及风电不确定性,以最恶劣场景下备用不足风险最小为目标在日内对设备进行重新调度,搜寻最恶劣场景并评估备用不足风险。基于列与约束生成算法与强对偶理论,进行主、子问题迭代求解。最后,算例验证了模型有效性,并对模型的鲁棒性和风险性进行分析。

      • 戴磊, 王玉冰, 郭思清, 胡昊, 方斯顿

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20231225005

        摘要:岸电系统通过关闭停靠船舶发电设备来降低港口区域的排放,是港口能源-交通融合的中枢装备,其运行和规划对未来港口综合能源系统实现“碳中和”目标具有重要作用。为厘清当前研究现状并指出制约岸电系统发展的瓶颈问题,从岸电系统的环境效益评估、岸电系统的技术标准及其部署方案、岸电系统政策规划及运营策略3个方面对港口岸电系统进行综述。现状分析表明,岸电系统在港口绿色发展中起关键作用,但也指出,目前岸电系统的安装率与使用率呈现较大矛盾。针对岸电系统未来发展,提出如下建议:对岸电系统进行全生命周期效益评估是实现经济规划的前提和基础;能源-交通融合运行水平低是导致岸电系统低使用率的重要原因;多主体运营管理协同是提高岸电系统运营效益的关键途径。

      • 赵波, 唐雅洁, 徐浩, 刘念, 龚迪阳

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240227009

        摘要:随着分布式光伏渗透率的提高,传统能源机组占比持续下降,电力系统所具备的惯量和一次调频能力不断降低。因此,挖掘低惯量系统下分布式光伏的频率支撑能力显得十分关键。基于此,文中首先提出了改进变备用率的电压型分布式光伏虚拟同步机频率主动支撑方法,以增强系统惯量、减少响应时延,提升分布式光伏主动参与系统频率支撑的能力。然后,提出了基于瞬态搜索优化算法的功频参数整定优化选取模型,以求解分布式光伏最优初始备用功率和最佳调频参数,改进了光伏初始备用功率固定的局限性。最后,将所提模型分别应用于单机模型及高渗透率分布式光伏接入的实际台区,以验证其有效性。

      • 刘洪, 王志杰, 徐正阳, 杨白洁, 李俊锴, 张世达

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240202004

        摘要:当前将5G基站作为灵活性资源参与电网互动的研究多关注于5G基站储能资源的利用,忽视了5G基站通信负载的调节潜力。为此,提出了一种基于通信负载站间迁移的配电网运营商(DNO)与移动网络运营商(MNO)日前互动运行方法。首先,构建了DNO-MNO双层互动运行优化模型,其中,DNO是综合考虑系统网损成本与5G基站激励成本的激励策略,并以系统N-1安全运行准则为约束,且以系统总运行成本最低为目标;MNO综合考虑5G基站功耗成本与电网需求响应收益,并以5G基站净运行成本最低为目标制定5G基站功率运行方案;其次,针对下层MNO 5G基站调度模型存在非凸、非线性约束难以解析求解的问题,提出了一种基于可行域迭代的算法实现对模型的精确求解;再次,提出了基于精英遗传算法的DNO内嵌MNO双层互动模型求解算法;最后,通过算例验证了本文所提方法的有效性和实用性。

      • 张兴, 战祥对, 吴孟泽, 韩峰, 付新鑫, 李明

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240114003

        摘要:随着新能源发电渗透率的不断提升,目前以跟网型控制为主流的并网变流器稳定运行受到严峻挑战,具有主动电网支撑能力且弱电网稳定性强的构网型变流器控制技术受到广泛关注。然而,在高渗透率新能源发电条件下,尤其是末端弱电网中,并网变流器采用单一的跟网或构网模式控制难以兼顾稳定性、经济性和电网支撑性能。为此,国内外学者从2种模式的互补特性出发,提出并研究了跟网/构网混合模式控制策略,以期使并网变流器在弱电网下稳定运行的同时,最大限度地利用新能源,并取得优越的电网支撑性能。文中首先从跟网型与构网型变流器的基本控制结构出发,分析了跟网型和构网型变流器控制性能的互补特性;在此基础上,重点梳理了几种不同技术路线的混合模式控制方案,涉及多种单机混合控制策略和多机的场站级混合控制策略,并详细阐述了各方案的技术研究思路、原理和优缺点;最后,对跟网/构网混合模式控制技术的发展进行了展望。

      • 朱玲, 姜涛, 薛峰, 刘福锁, 黄锡芳, 李威

        优先出版日期:2024-09-30  DOI: 10.7500/AEPS20240312004

        摘要:随着新能源替代同步机接入比例的不断攀升,系统电压支撑能力下降,故障点电压跌落可引发规模化新能源进入低电压穿越。为刻画电力系统故障扰动后的稳定运行风险及指导稳定控制措施量选取,扰动引发新能源低电压穿越风险与系统短时有功冲击量的快速准确评估显得尤为重要。为此,从机理解析层面,首先计及故障期间发电机暂态支撑与新能源低电压穿越无功支撑作用,改进传统电压交互因子法,提出适用于大电网的故障扰动期间新能源节点电压跌落评估方法。进一步,基于新能源暂态机电尺度功率响应特性,提出系统规模化新能源低电压穿越短时有功冲击量快速评估方法。最后,以含新能源的New England 39节点系统为例,仿真验证了所提短时有功冲击量评估方法的有效性。

      全选

      2024年第48卷第18期

        >专辑:规模化灵活资源虚拟电厂(二)
      • 宋梦,经昕怡,蔡昀峰,高赐威,严兴煜,任双雪

        2024,48(18):3-13, DOI: 10.7500/AEPS20231226005

        摘要:为促进多层级市场环境下多市场主体的协调优化与权责一体,通过虚拟电厂(VPP)将本地点对点(P2P)交易与批发市场衔接起来,提出一种基于产消者能量和备用联合共享的VPP优化运营方法。首先,将备用需求的溯源交易扩展至配电网市场,并通过自适应交替方向乘子法(ADMM)实现本地能量与备用的分布式出清。然后,建立VPP-产消者双层交易模型,上层VPP收集产消者需求并参与批发市场交易,优化购售价格;下层产消者采用通用高斯分布与机会约束理论量化备用需求、决策能量与备用量。最后,基于二分法对模型进行求解。算例结果表明,所提机制在扩大VPP市场收益的同时实现了对产消者备用成本的溯源分摊,而本地市场增大了产消者与VPP的议价空间。

      • 漆淘懿,惠红勋,叶承晋,丁一,赵宇明,宋永华

        2024,48(18):14-24, DOI: 10.7500/AEPS20240313002

        摘要:高负荷密度的受端城市电网正面临日益严重的调节资源匮乏问题,城市建筑拥有大量中央空调、电动汽车等优质灵活资源,可通过聚合构建虚拟电厂参与城市电网的供需互动。随着需求响应市场的快速发展,灵活资源的市场化定价和交易成为趋势。为此,考虑到建筑和虚拟电厂两者的获益需求,设计了建筑虚拟电厂参与需求响应市场交易的报量报价机制。首先,根据建筑负荷的响应特性,将其分为无损可转移负荷、有损可转移负荷和有损可削减负荷,并分别提出其容量-成本的计算方法。然后,设计了同时保证建筑和虚拟电厂可靠收益的分配方法,以持续激励两者参与市场的积极性。在此基础上,建立了虚拟电厂参与市场交易的报价优化模型,实现不同场景下虚拟电厂的收益最大化。最后,通过算例仿真证明了所提机制在市场交易和收益分配方面的有效性。

      • 谢敏,黄莹,卢燕旋,李弋升,刘明波,王滔

        2024,48(18):25-37, DOI: 10.7500/AEPS20231126001

        摘要:在“双碳”背景下,电-碳多政策并举和多市场并存局面带来了电能环境权益重复奖惩的问题。针对该问题,提出了基于减排量等效的绿色电力-国家核证自愿减排量(CCER)互认方法,将绿色电力的环境权益统一归属至用户侧,并以建筑主体为研究对象对互认方法进行验证。首先,依据减排特性差异,将建筑分为强制性建筑、减排性建筑、零碳建筑3类,以建筑虚拟电厂为CCER互认的代理。其次,针对建筑虚拟电厂内部CCER分配问题,提出了基于Shapley值法的分配方法,以保证分配的公平和合理性。然后,针对建筑主体面临的电-碳协同决策问题,提出了基于能源共享原则的电-碳双层协同交易机制,并基于主从博弈理论构建双层决策模型,结合供需比概念对模型进行凸化。最后,通过算例仿真验证了互认方法的可行性及电-碳双层协同决策机制的有效性。

      • 周亦洲,吴俊钊,孙国强,韩海腾,臧海祥,卫志农

        2024,48(18):38-46, DOI: 10.7500/AEPS20231204002

        摘要:随着中国电力市场和碳市场的不断发展,虚拟电厂(VPP)已成为重要的市场参与主体。文中提出多级电-碳耦合市场下VPP两阶段鲁棒交易策略。首先,分析中国电力市场与碳市场的耦合特性,提出含电力中长期市场、一级碳市场、电力现货市场和二级碳市场的多级电-碳市场交易流程。然后,建立VPP参与多级电-碳耦合市场的两阶段交易模型。其中,第1阶段优化了VPP在电力中长期市场与一级碳市场的交易策略,第2阶段优化了VPP在日前电力现货市场和二级碳市场的交易策略。最后,为平抑VPP内可再生能源出力不确定性对交易结果的影响,建立VPP两阶段自适应鲁棒优化模型,并采用列与约束生成算法实现模型求解。仿真算例结果验证了所提模型和方法的可行性和有效性。

      • 高洪超,李楚一,王冠雄,金泰,胡继业,朱靖恺,陈启鑫,康重庆

        2024,48(18):47-55, DOI: 10.7500/AEPS20231003001

        摘要:由于新能源的渗透率不断提高,电力系统的调节压力日益增大,面临着灵活性短缺的问题。随着虚拟电厂等新兴主体参与到互动中来,广大分布式资源得以被聚合,成为电力系统中不可忽视的调节资源。以面向5G基站的虚拟电厂为研究对象,首先,讨论了5G基站内部子模块响应潜力协同机理,解析构建了不同资源对象的用能模型;其次,分析了规模化5G基站响应的可行域刻画问题,剖析了5G基站响应特性的子模块独立刻画与分类刻画的差异性效果,详细阐述了基于近似闵可夫斯基和的聚合算法中不同方法的可行域偏差;然后,分析了规模化5G基站可行域分类刻画的优势和原理,并基于多个算例进行了有效性验证;最后,基于真实的响应数据展示了规模化5G基站虚拟电厂的响应实证效果。

      • 文淅宇,朱继忠,李盛林,董瀚江

        2024,48(18):56-65, DOI: 10.7500/AEPS20240424007

        摘要:数据中心因其负荷具有时空双尺度可调特性,可被视为庞大且极具潜力的新型需求响应资源,是虚拟电厂的行业案例。然而,在以往数据中心经济调度的研究中,环境效益和租户的计算体验未得到充分考虑,需求响应后的执行效果评估多被忽略。对此,提出基于时空协同的多数据中心低碳经济调度策略。首先,对数据中心工作负载的时空可调特性进行精细化建模,明晰需求响应和可再生能源消纳的具体实现路径。其次,量化租户对需求响应的满意度以保证用户侧服务体验,并在目标函数中引入碳交易成本以引导源侧减碳。最后,在中国广东电力市场日前邀约需求响应模式下,使用典型数据中心数据进行算例分析。仿真结果表明,所提方案能够有效激发数据中心灵活资源的时空调节潜力,在实现整体经济性提升的同时兼顾环境效益和租户满意度。

      • 廖思阳,贺聪,李玲芳,徐箭,孙元章,柯德平

        2024,48(18):66-75, DOI: 10.7500/AEPS20231206002

        摘要:构建以新能源为主体的新型电力系统,亟须挖掘负荷侧灵活调节资源参与电网调控。含电解铝、矿热炉等高耗能负荷的工业园区具备良好的调控潜力,但是考虑园区内部电力网络约束,其精确调控边界求解面临着变量维数高、约束非线性的难题,现有方法不能较好地兼顾计算效率和精度。对此,文中将上述问题抽象为高维非线性状态空间在P-Q耦合平面的投影问题:分别建立考虑工业园区安全运行线性化和非线性约束的调控边界投影求解模型,采用一种新颖的高维状态空间投影算法,通过顶点“搜索-映射”的两步式求解过程,得到工业园区型虚拟电厂调控边界的精确投影。算例结果表明,采用所提方法求解的调控边界可由线性不等式组完全表征,与现有调度系统完全兼容,结合与叠加柔性资源调控能力和传统采样方法的对比,验证了该方法的可行性以及高求解精度和效率。

      • 莫理莉,兰峻焜,周亮,叶萌,马力,陈皓勇

        2024,48(18):76-86, DOI: 10.7500/AEPS20230912004

        摘要:随着能源结构转型的推进,可再生能源的使用逐渐增加,仅依靠传统机组调节频率偏差难以满足需求。因此,为了解决此问题,考虑利用分布式资源(DR)参与调频辅助服务,DR主要考虑空调、电动汽车充电桩以及储能。首先,考虑了DR的特性和满意度评价方法;然后,基于状态势博弈理论对DR进行协调控制,将DR集中起来使其对外呈现为一个整体参与调频辅助服务;最后,通过算例仿真证明了该方案下对DR聚合并协调控制参与调频辅助服务的可行性和有效性,并对多时间尺度下储能、电动汽车充电桩以及可控负荷参与快速调频进行了验证。

      • 王飞,王歌,徐飞

        2024,48(18):87-103, DOI: 10.7500/AEPS20240424005

        摘要:在新型电力系统频率动态品质下降、频率稳定问题突出的背景下,文中综述了面向系统频率响应能力提升的虚拟电厂聚合响应特性与市场交易机制,为当前由于市场机制缺乏导致的分布式资源频率支撑技术应用难题提供市场化解决思路。首先,总结了分布式资源频率动态响应基本原理以及虚拟电厂所需关键支撑技术,剖析了虚拟电厂在提供系统频率支撑方面存在的问题。其次,从时间、空间、成本3个维度提炼了虚拟电厂的频率聚合响应特性,并综述了虚拟电厂提升系统频率响应能力的市场交易机制,涵盖产品设计、出清定价、贡献量化、结算考核4个关键环节。然后,探讨了虚拟电厂聚合响应特性与市场交易机制间的交互作用关系。最后,展望了虚拟电厂提升系统频率响应能力的未来研究重点。

      • 马雨彤,张春雁,窦真兰,王玲玲,蒋传文,王素

        2024,48(18):104-114, DOI: 10.7500/AEPS20240229003

        摘要:随着需求侧资源开发力度持续加大和电力市场机制不断完善,需求侧分散的灵活性资源将在电力调度与交易中扮演更重要的角色。虚拟电厂的建设为需求侧资源管理和利用提供了新思路,同时,电能共享因其能够促进区域电力平衡和提升电力系统灵活性而备受关注。为此,文中对基于虚拟电厂的电能共享交易机制进行了研究。首先,提出了共享型虚拟电厂概念,并建立其与新能源场站的电能共享框架;其次,考虑新能源出力不确定性,基于最小-最大后悔值法建立共享联盟风险调度模型;然后,基于一致性理论推导出共享电能价格机制;最后,基于改进的IEEE 33节点系统进行算例分析。结果表明,所提调度方法与交易机制能够提高用户侧资源利用效率、促进新能源消纳与电网区域供需平衡。

      • 孙玲玲,李海滨,贾清泉,付利达,张弓

        2024,48(18):115-128, DOI: 10.7500/AEPS20240314004

        摘要:随着能源互联网技术的发展,虚拟电厂已成为规模化分布式资源聚合与调控的有效方式。如何对虚拟电厂进行聚合以释放分布式资源可调潜力是关键技术问题。文中聚焦虚拟电厂资源聚合优化问题,提出基于动态重构的虚拟电厂资源聚合规划方法。首先,构建虚拟电厂加盟奖励机制,激励优质资源参与聚合;其次,针对海量分布式资源多元迥异特性,提出资源特征提取与分类方法,为虚拟电厂资源聚合提供数据基础;然后,建立资源加盟意愿判定模型,并对其加盟容量进行评估;在上述基础上,根据分布式资源与电力市场动态变迁规律,提出虚拟电厂动态重构优化策略,对虚拟电厂进行阶段性动态聚合规划,通过建立虚拟电厂聚合与运营双层优化模型进行求解;最后,算例分析证明了所提方法在解决虚拟电厂聚合规划问题方面的可行性与优越性。

      • 焦治杰,王小君,刘曌,和敬涵,司方远,管金昱

        2024,48(18):129-138, DOI: 10.7500/AEPS20240407002

        摘要:分布式新能源出力的不确定性严重影响虚拟电厂聚合可行域的准确刻画,需精准计算虚拟电厂的可调能力以提升电力系统的平衡能力。文中提出了面向虚拟电厂的分布式新能源出力不确定性概率模型及基于多概率变量的可信概率可行域构建方法。首先,基于集成学习与共形分位数回归方法,提出了能够描述新能源出力异方差时间序列的不确定性概率模型。其次,研究了闵可夫斯基和方法与优化方法求解可行域的特点,分析了新能源出力约束和网络约束对虚拟电厂可行域的影响,进一步提出了基于分布式新能源出力概率区间的虚拟电厂概率可行域构建方法。最后,考虑风光耦合特性,优化了虚拟电厂概率可行域构建方法,通过协调各分布式新能源出力概率区间置信度,得出虚拟电厂概率可行域整体的置信水平。算例验证结果表明,所提方法能够准确刻画虚拟电厂的可调能力。

      • 徐天韵,陈涛,张鑫,袁浩,严春华,张豪

        2024,48(18):139-148, DOI: 10.7500/AEPS20240513002

        摘要:由于分布式资源在配电网侧的普及,其巨大的灵活性潜力挖掘变得愈发重要。首先,选取空调负荷、储能设备、柴油发电机作为典型资源,建立了具体资源的动态电气模型,并刻画其可行域空间。然后,以奇诺多面体(Zonotope)为基础,提出一种面向广域分布式资源的高效聚合方法。在此基础上,针对Zonotope的特殊数学形式,提出Zonotope与半空间形式多面体的数学形式精确转换方法,并通过此方法将具体分布式资源的聚合集群应用于虚拟电厂(VPP)场景下的优化调控。通过算例分析验证了该聚合方法的有效性,并与其他聚合方法对比分析了该方法在精确性上的优势。最后,结合算例结果分析了资源集群聚合后的调控方法在经济性和计算效率方面的成效。

      • 左娟,艾芊,王帝,王文博,许崇鑫

        2024,48(18):149-157, DOI: 10.7500/AEPS20240209001

        摘要:为解决虚拟电厂参与的集中式电力调峰辅助服务市场中因交易关键信息、敏感数据泄露而引发恶意竞价、扰乱市场秩序等问题,设计了一种基于“服务提供商-区块链-电力调度控制中心”的集中式市场隐私保护交易策略,实现了隐私保护和网络安全双约束下的电力调峰市场可信交易。首先,设计了基于价格混淆随机预言机和改进Shamir秘密共享网络的竞标信息隐私保护方案,对提交到区块链上的量价信息进行严格保护;其次,基于同态加密技术,以价格、信用值、时间依次优先的原则设计了区块链智能合约,实现了竞标量的隐私排序和可信自动出清;然后,为了实用价值,在区块链上部署安全性校验合约实现了交易结果的网络安全约束校验,保证了配电网的运行安全和服务提供商的结算安全;最后,通过算例分析和评估,验证了该隐私保护交易策略的有效性和优越性,表明了该策略可以在保护参与方隐私的同时,提高电力系统的灵活性和可靠性。

      • 栾文鹏,李培琳,赵博超,许彪

        2024,48(18):158-166, DOI: 10.7500/AEPS20240509004

        摘要:虚拟电厂是通过聚合管理各类需求侧资源参与电力市场交易、提供辅助服务和实现点对点交易的有效途径。针对传统虚拟电厂内部进行交易决策优化过程中存在的信息篡改和隐私泄露等问题,提出一种基于主侧区块链结构的虚拟电厂分布式交易决策优化方法。为了激励聚合商参与点对点交易市场,设计了一种结合自适应定价机制的虚拟电厂聚合商点对点交易机制。为防止优化过程中不诚实的聚合商篡改交互信息,基于主侧区块链提出一种改进的实用拜占庭容错共识算法。为进一步防止信息交互导致的隐私泄露,提出一种基于Shamir秘密共享方案的信息加密和解密算法。最后,通过算例分析验证了所提方法在交易决策优化、防篡改和隐私保护方面的优越性。

      • >学术研究
      • 李可萌,王毅,闪鑫,陆娟娟

        2024,48(18):167-176, DOI: 10.7500/AEPS20231220001

        摘要:针对目前概率潮流难以兼顾准确度和速度,且缺乏有效处理任意概率分布源荷数据的手段,提出了基于任意概率分布建模策略和改进混沌多项式展开的概率潮流方法。首先,将系统输入量拟合为概率分布类型库中的概率分布,基于赤池信息量准则选取最优分布,比较最优分布和非参核密度估计的似然估计值确定最终概率分布。其次,为提升最小角回归广义混沌多项式展开的准确度,提出应用伪谱法和矩匹配法获取备选点集合,并使用组合概率窗对其筛选获得最优备选点。然后,对原始概率空间执行拉丁超立方采样获取补充配置点,并与最优备选点结合后得到最终配置点。所提方法在IEEE 30、IEEE 118节点算例中得到验证,在相近耗时下,所提方法的准确度较不确定量化计算框架UQLab推荐算法有显著提升。

      • 李雪,付云跃,姜涛,李国庆

        2024,48(18):177-188, DOI: 10.7500/AEPS20240129007

        摘要:为快速、准确量化分析风电出力不确定性对交直流电力系统潮流分布的影响,提出一种基于多项式混沌展开(PCE)的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算方法。该方法首先根据风电出力的概率分布特征选择最优正交基函数,构造近似风电出力概率分布特征的PCE表达式;其次,将该PCE表达式引入交直流电力系统的全纯嵌入潮流方程中,构建基于PCE的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算模型;再次,通过Galerkin投影将所构建的全纯嵌入概率潮流计算模型转化为高维确定性全纯嵌入潮流计算模型;然后,借助确定性全纯嵌入潮流模型求解方法,实现对所转化的高维确定性全纯嵌入潮流模型的求解,并根据所得PCE逼近系数计算交直流电力系统潮流的概率分布特征;最后,通过修改的PJM 5节点、IEEE 30节点和IEEE 118节点交直流测试系统算例验证所提方法的准确性和有效性。

      • 姜淞瀚,彭克,赵学深,陈佳佳,姜妍,刘雨昕

        2024,48(18):189-198, DOI: 10.7500/AEPS20231120002

        摘要:随着不同电力电子设备的广泛接入,交直流配电系统的稳定性分析变得更为复杂,已引发多起低频振荡事故,严重危害到系统安全稳定运行。如何简化复杂的交直流配电系统模型,分析不同参数下直流电压的动态特性,是提高系统稳定性、避免系统振荡失稳的关键。文中以三端交直流配电系统为研究对象,首先,通过建立等值单机模型实现了多端交直流配电系统的等效降阶。其次,基于等值单机模型,推导了直流电压的低频分析模型。在实现低频模型降阶的同时,得到了直流电压动态性能的解析表达。再次,基于等值单机模型的传递函数和解析表达式,提出了一种稳定域分析方法,研究了系统参数变化对稳定域和系统动态性能的影响规律。最后,基于软件仿真模拟与硬件在环实验,验证了所提方法的有效性。

      • 杨帆,曹九宙,叶灵玥,李东东,林顺富,赵耀,沈运帷

        2024,48(18):199-207, 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,文中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。