半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 在梯级水电站水库群短期发电优化调度过程中,为了规避水流时滞的影响,基于线性空间原理,建立了上级水库的出库流量、区间入流、下库水位所构成的空间与下级水库的入库流量空间的映射函数,并综合应用数据挖掘中的人工神经网络、 K-means和Relief方法对其进行求解,构建了考虑水流时滞的梯级水电站水库群短期发电优化调度模型。应用于雅砻江流域锦官电源组短期发电优化调度的算例分析表明,所建立的模型能够提高短期发电优化调度方案制作的精度。
    • 电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键。变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关。PO模式是一种有利于减少变换器开关损耗的断续工作模式,但在该模式下,变换器的增益频率特性计算烦琐,难以求解。文中基于子区间分析法,分析了PO模式下LLC谐振变换器的工作特性,推导了简洁易算且精度较高的电压增益计算公式;依据变换器整流电路的非线性特征,给出了解析且简洁的断续工作模式功率边界条件及PO工作模式功率边界条件的表达式。搭建了LLC谐振变换器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果证实了所提出的电压增益公式及工作模式边界条件的正确性。
    • 采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。
    • 直流断路器是多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统清除直流故障的关键设备。目前大多数直流断路器系统需要串联直流电抗器以限制故障电流变化率,而大容量直流电抗器与线路串联会抑制直流系统的阻尼,降低多端直流系统的稳定性。文中建立了含直流断路器的VSC-MTDC系统的小信号数学模型,并使用模态分析方法分析了影响系统稳定性的主要因素;针对断路器系统导致的稳定性问题,设计了基于H∞混合灵敏度理论的阻尼控制器以改善系统的弱阻尼特性。在MATLAB/Simulink中搭建了四端VSC-MTDC模型进行了仿真分析,时域仿真和特征值分析结果证明所提控制方法可以有效抑制直流系统振荡,提高系统稳定性,且相较于其他传统阻尼控制器,更适合系统存在较强扰动和不确定性的情景。
    • 提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。
    • 高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有成本低、效率高的优点。对该拓扑结构的工作原理、故障保护机制、控制策略、参数设计和经济性等方面进行了分析论证。最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该拓扑和控制策略的可行性。
    • 随着直流输电系统电压和容量的提高,对直流故障快速清除隔离的要求越来越高。作为清除直流故障的有效方案之一,直流断路器(DCCB)技术还不够成熟,限制了其在工程上的应用。文中提出了适用于直流电网故障清除的低成本直流故障清除方案,对半桥型模块化多电平换流器(MMC)进行了局部的改造,以使其具备故障清除操作的能力,使得线路上的故障电流能够被低成本故障隔离单元迅速隔离,随后建立和分析了故障隔离过程中的等效电路,设计了故障隔离动作时序,并对比分析了典型方案的器件使用量,最后建立了仿真和实验模型。仿真和实验结果证明了该方案的有效性。
    • 基于模块化多电平换流器的高压直流电网作为支撑高比例可再生能源接纳的有效手段,已经成为电网发展的重要方向。双极短路故障是输电线路发生的最严重故障,目前一般通过在 s域内列写直流系统状态方程,然后再基于拉氏反变换求解故障电流,亟待提出短路电流的工程实用计算方法。为此,以张北柔性直流电网为研究对象,首先分析了输电线路双极短路的故障特性及耦合机理。在此基础上,将故障线路靠近阀侧的两端分别看作二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系。其次,基于正、负极线路二端口电压变化不大的思想,将环形直流电网简化为两端网络或开式网络,得到故障线路电流的实用计算方法,不再需要求解高阶的拉氏反变换而直接得到故障电流。最后,通过与电磁暂态仿真结果的对比,验证了实用计算方法的可行性与高效性。
    • 在配电网状态估计中,量测装置配置不齐全,通常引入伪量测来满足系统的可观性要求。考虑到量测数据有一定的误差以及伪量测与真实值之间可能存在偏差,配电网状态估计的量测和伪量测存在不确定性,这会影响配电网状态估计的准确性。文中提出了配电网状态估计的全局灵敏度分析方法,辨识影响状态估计精度的关键(伪)量测不确定性因素及其位置;利用稀疏多项式混沌展开计算全局灵敏度指标,以提高全局灵敏度分析的计算效率;建立了基于不确定性因素重要性排序的量测装置布点方法。采用IEEE 33节点配电网进行仿真,通过与常用方法进行比较,验证了所提方法的有效性。该方法克服了传统状态估计灵敏度分析方法的不足,能有效评估(伪)量测不确定性因素的交互作用对状态估计的影响;此外,基于全局灵敏度分析的量测装置布点方法能显著提高配电网状态估计精度。
    • 电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。
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      • 侯慧, 于士文, 肖祥, 黄勇, 耿浩, 俞菊芳

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20191113002

        摘要:台风灾害下电力系统的风险评估及可视化对电力系统防灾减灾具有重要的科学意义和工程应用价值。为了预测高风险区域,优化抢修资源配置和潮流风险调度,文中分数据层、知识提取层和可视化处理层构建了台风灾害下输电杆塔风险评估体系。首先,基于设备运行信息、气象信息以及地理信息等构建空间多源异构信息数据库。再基于参数优化,应用6种机器学习算法建立了杆塔损毁风险预测智能模型,通过指标对比选择相对最优模型,同时,在此基础上提出基于不等权拟合优度法的组合模型。以1 km×1 km的尺度对台风“彩虹”下某中国沿海城市的杆塔损毁风险进行了评估及可视化,将相对最优模型与组合模型进行了详细的对比,测试结果显示:相对最优模型及组合模型均能够识别损毁最严重的区域,但相同风险阈值下组合模型的预测效果更好,验证了所提方法的可行性与合理性。最后,分析了模型通用性和样本数量级对预测效果的影响。

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      • 张宇帆, 艾芊, 李昭昱, 肖斐, 饶渝泽

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190624003

        摘要:随着电网信息物理系统的发展,一部分数据处理功能逐渐下沉到靠近终端用户的边缘层。为了给后续分析提供可靠的数据源,及时发现异常用电行为,窃电监测是边缘数据中心重要功能之一。文中提出一种针对边缘数据中心的窃电监测方法,该方法利用深度卷积生成对抗网络(DCGAN)鉴别器提取得到的特征,在边缘数据中心对二范数线性支持向量机(L2SVM)进行训练。实验结果证实,DCGAN具有较好的收敛性能,鉴别器提取得到的正常与窃电行为用电特征具有明显划分,且比基于主成分分析(PCA)特征提取方法更加有效,此外,与基于径向基核函数的支持向量机(SVM)反窃电方法相比,所提方法准确度更好、且计算复杂度低,适合边缘数据中心部署。

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      • 张晶, 代攀, 吴天京, 于海玉, 李彬, 祁兵

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20191012006

        摘要:坚强智能电网是国家电网有限公司实现电网高质量发展的物质基础。随着内外部形势的变化,原有的智能电网技术标准体系已经无法适应新时期标准化工作的要求,需要进行优化和完善。文中梳理了国内企业及联盟、国际标准组织和国外主要国家的标准体系研究现状,秉承继承性、创新性与实用性的原则,设计了新的智能电网标准体系分层架构和概念模型,构建了智能电网标准体系的总体框架,进行了综合与规划、智能发电、特高压输变电、智能配电、智能用电、调度控制与交易、信息通信及共性支撑技术8个专业方向的标准需求分析。最后,按照“重要性、迫切性、关联性”的原则,提出了各专业方向标准工作的重点行动计划。

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      • 李振坤, 王法顺, 郭维一, 米阳, 季亮

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190418008

        摘要:近年来受极端天气的影响,配电网大范围停电事故率不断上升,能够防御自然灾害、减小停电事故影响的弹性配电网引起了人们的重视。为了更好地评估配电网应对极端灾害的弹性,文中提出了一种智能配电网弹性评估方法。首先,建立了极端天气下的故障模型用以量化极端天气对配电网的影响。其次,针对极端天气的随机性,文中通过蒙特卡洛模拟极端天气场景并采用K-means聚类算法对场景进行缩减,根据脆弱性曲线可以得到配电网各支路的时变故障率。考虑到负荷、可再生能源出力的不确定性,采用拉丁超立方抽样抽取负荷、可再生能源出力和配电网故障场景对配电网进行弹性评估。然后,为了全面准确地反映含分布式电源的配电网弹性,将配电网遭受自然灾害时分为防灾和减灾2个阶段,并基于此构建了包括配电网防御时间、弹性恢复系数、孤岛可持续时间覆盖率和重要负荷平均中断时间在内的弹性评估指标体系。最后,对一包含2条馈线的实际配电系统的弹性进行仿真评估,并考虑了电力线路类型、光伏渗透率和联络线对配电网弹性的影响,验证了所提评估方法的有效性。

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      • 束洪春, 刘佳露, 田鑫萃

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190522001

        摘要:辐射状配电网复杂的拓扑结构,使得故障分支难以辨识。本文在定义拓扑主干的基础上,利用PCA-SVM模型提取故障电流行波的曲线簇特征,划分出故障区段并定义为割集。通过正、反向电压行波的关系构造测距函数,提取行波沿线分布特征,并根据突变点幅值、极性、时窗和线长间关系滤除无效突变点,并甄别有效突变点。对于无法滤除的多余突变点,采用“测后模拟”结合故障支路判别式进一步滤除,从而甄别出有效突变点,实现辐射配网准确故障定位。应用仿真软件对不同分支的故障进行仿真实验,结果表明此方法能实现故障点的准确定位。

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      • 徐海波, 方勇杰, 崔晓丹

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190920006

        摘要:直流换相失败给逆变站近区交流电网的故障特征带来了显著变化。理论分析了直流换相失败对逆变站送出交流故障线路的电流有效值的影响规律,指出稳控装置所用的传统故障跳闸判据存在不适应场景的原因;进一步基于RTDS实时数字仿真平台,验证了理论分析所述的不适应场景;通过分析直流系统短路后的交流等值网络,结合故障时电流序分量和相间余弦电压等电气量特征,提出了适应逆变站送出交流线路的故障跳闸新判据;最后,RTDS仿真结果验证了新判据的有效性和可靠性。

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      • 彭刘阳, 孙元章, 徐箭, 廖思阳, 杨丽

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190706003

        摘要:当风电、光伏等间歇性电源大规模接入电力系统时,为应对其出力的不确定性,电力系统经济调度模型需建立在对不确定性建模的基础上,建模精确度将直接影响调度结果的精确度。但当系统同时包含风电、光伏和负荷复杂的不确定性时,对系统整体不确定性进行精确建模显得尤为困难。针对这一问题,引入深度强化学习中深度确定性策略梯度算法,避免对复杂的不确定性进行建模,利用其与环境交互、根据反馈学习改进策略的机制,自适应不确定性的变化。为确保算法适用性,进行了模型泛化方法的设计,针对算法稳定性问题进行了感知-学习比例调整和改进经验回放的机制设计。算例结果表明,所提方法能在自适应系统不确定性的基础上,实现任意场景下的电力系统动态经济调度。

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      • 张逸康, 赵晋泉, 刘子文, 吴海伟, 汪志成

        优先出版日期:2020-03-20  DOI: 10.7500/AEPS20191018003

        摘要:经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少等目标为例,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

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      • 刘晓鸥, 葛少云

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20190523002

        摘要:首先,考虑多种能源的能级水平,将区域综合能源系统分为能源供应、能源转换、能源传输、能源存储和能源需求5个环节,提出了适用于评价区域综合能源系统能效的能源利用效率表达式。然后,通过对能源利用效率相关因素的理论分析,5个环节中可再生能源渗透率、能源转化设备效率和容量配置结构、冷/热/电负荷需求结构是影响综合能源系统能源利用效率的核心要素。最后,依托中国某地示范园区展开实例分析,算例结果表明能效表达式能够准确反映区域综合能源系统多能互补耦合和梯级利用的特色,并通过分析区域综合能源系统能效展示了合理配置能源转化设备和优化冷/热/电负荷需求结构的重要性和方法,与理论分析结果一致,说明了所提区域综合能源系统能源利用效率表达式的有效性。

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      • 王浩, 杨东升, 周博文, 高筱婷, 庞永恒

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20191124003

        摘要:针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化特征的MTDC线路故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的MTDC系统故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络——并联卷积神经网络(P-CNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性,验证其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。

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      • 陈舒钰, 刘文华, 赵香花, 马慧远, 于希娟

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20190823004

        摘要:针对链式电池储能系统相内电池组荷电状态(SOC)不均衡问题,分析了单位功率因数下均衡控制策略在SOC极度不均衡时导致过调制的边界条件,并提出了一种注入无功功率的新型相内SOC均衡控制策略。通过在各H桥调制信号中叠加有功和无功电压分量,重新分配有功和无功功率,保证SOC处于极端状态的电池组主要进行有功功率交换,其余电池组主要进行无功功率交换,实现极端模块调制比有效降低,非极端模块调制比略有增长,避免过调制。与单位功率因数均衡控制策略相比,该策略通过控制功率因数角充分协调各模块调制比,可以在各电池组SOC差异更大的情况下实现均衡控制,扩大适用范围。仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。

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      • 孙军, 蒋天龙, 王仰铭, 孙丹, 叶善堃, 段慧

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20190708005

        摘要:由于虚拟同步控制(VSG)技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量,因此电压长时间不平衡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运行性能。针对此问题,本文提出一种采用二阶广义积分器(SOGI)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 VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现三种控制目标,即平衡且正弦的定子电流、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 VSG系统的控制性能。所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。

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      • 蔡慧, 乔适苏, 袁健, 陈含琪, 李璟, 潘一洲

        优先出版日期:2020-03-16  DOI: 10.7500/AEPS20190528006

        摘要:针对智能电能表状态评价技术有待完善的问题,基于信息融合理论建立了一种新的低压智能电能表动态评价模型。该模型对低压智能电能表可靠度进行分析的同时,综合考虑计量异常、全事件、电能表过载率、时钟电池异常4种状态因素,采用熵值法实时计算各项指标权值,并且结合地区影响因素,对低压智能电能表进行动态状态评价。基于威布尔分布理论构建电能表可靠度子评价模型,应用贝叶斯公式建立计量异常和全事件子评价模型,引入泰尔指数评价地区影响因素。采用实际运行数据对该评价模型进行验证,结果表明所提模型合理、可行,能够对智能电表进行有效评价。

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      • 董红召, 方雅秀, 付凤杰

        优先出版日期:2020-03-16  DOI: 10.7500/AEPS20190523010

        摘要:已有的充电站等待时间研究往往忽略不同车辆充电需求的时变差异性,为全面描述充电等待时间的时变规律,文中提出了物联感知环境下电动汽车充电等待时间分布的预测方法。首先,确定充电站到达车辆数分布和充电时长分布,采用M/G/n排队模型模拟充电站排队等待系统,求解电动汽车充电等待时间分布函数。其次,建立用户选择充电站效用函数,利用Multi-logit模型对各个充电站内的充电需求进行预测。再者,根据充电需求预测值和网联充电站实时数据更新平均到达率、服务时间变异系数,提出电动汽车充电等待时间短时分布的预测算法。最后,以某城市某区域为例,验证了该分布的准确性,并通过路径选择分析了充电等待时间分布和可靠性对充电站的影响,为减少充电站排队拥堵和均衡电网负荷提供决策依据。

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      • 吴熙, 王梦婷, 王亮, 陶加贵, 陈轩, 徐晓轶

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190416005

        摘要:统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。

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      • 刘灏, 毕天姝, 徐全, 崔世界, 时伯年, 薛安成

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190814002

        摘要:随着分布式新能源渗透率不断提高,智能配电网电力电子化趋势明显,可观问题更加严重,亟需适用于智能配电网的微型同步相量测量装置(Synchrophasor measurement unit for distribution network, D-PMU)研究。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了适用于智能配电网的同步测量面临的科学问题,分别从高噪声、强瞬变环境下的高精度同步相量测量方法、弱通信条件下的时间同步技术、微型同步相量测量装置信息安全技术、装置研制、测试技术与测试平台五个方面,提出了配电网高精度同步相量测量技术的研究思路与框架。并初步提出了D-PMU的框架结构、相量测量方法与校准方法。

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      • 李金良, 刘怀东, 王睿卓, 晏淑珍, 崔丽瑶

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190805008

        摘要:针对综合能源系统能源利用类型多种多样,输入输出指标涉及范围广的特点,引入运筹学中成熟的综合评价理论,建立了基于交叉超效率CCR模型的综合效率评价模型。该评价模型以相对效率为基础,首先根据各个综合能源系统经济调度的结果计算各指标值,其次将指标值代入评价模型计算各综合能源系统的交叉超效率值,进而可以比较综合效率的高低。通过一个小型园区算例分析夏、冬季该园区综合效率差异及原因,验证了所建综合效率评价模型的正确性和合理性。并进一步分析了风机容量和地源热泵容量对园区综合效率的影响,确定了最优的容量配置。对比超效率CCR模型的评价效果显示交叉超效率CCR模型更为合理有效。

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      • 谢楠, 徐启峰, 谭巧

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190508005

        摘要:基于非线性解调模式的光学电压互感器存在测量结果与光功率相关,电压测量范围受半波电压限制等问题。为了解决上述问题,本文提出一种基于牛顿环亚波长光栅实现的线性光学电压互感器。与径向检偏光栅相比,牛顿环光栅的消光比沿径向均匀分布,可将电光相位延迟转换为光斑图像的同步旋转。四象限探测器用于对光斑图像进行定位,实现电压信号的实时线性测量。实验结果表明:该光学电压互感器的测量结果与光功率无关,对电光相位延迟的测量范围可以达到±80度,在实验室条件下准确级为0.2级。下一步工作将研究温度和振动对该互感器测量精度的影响。

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      • 王文睿, 瞿凯平, 余涛, 蓝超凡, 刘嘉宁

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190601002

        摘要:现有的风电鲁棒区间调度模型往往以最小化基态发电成本和最大化风电利用作为目标,难以考虑在实际调度过程中对发电成本的优化。针对上述问题,文中提出了一种同步优化风电容许区间和机组期望发电成本的方法,基于Nataf逆变换的三点估计法,在保证风电容许区间最大化的同时,将应对风电波动的发电成本期望值作为经济目标,以反映实际发电成本的最小化。为提高风电消纳能力,将机组的风电承担系数作为变量,并对因此引入的非线性项进行松弛处理。而对于期望发电成本作为目标所引入的非凸性,则采用一种凸-凹过程进行迭代处理,以确保方法的准确性。最后,通过校正模型在修改的IEEE 118节点系统上进行蒙特卡洛模拟,验证了所提方法的有效性。

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      • 杜蕙, 林涛, 陈汝斯, 李水天, 丁李, 徐遐龄

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190709007

        摘要:注入功率空间有功静态安全域(Active Power Steady-state Security Region, APSSR)表征了在给定网络结构下电力系统安全稳定运行的注入功率可行域,有助于电网在线安全评估和预防控制。随着以可控串联补偿装置(Thyristor Controlled Series Compensation, TCSC)、统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)为代表的柔性交流输电装置的接入,电网结构参数连续可调。但传统的APSSR构建方法基于固定结构参数得到,电网结构参数频繁调整时计算速度受限于高维导纳矩阵的求逆运算,难以满足在线应用的需要。为此,本文以TCSC为例进行研究,将电网结构参数变化对潮流分布的影响转化为修正节点注入功率,构建了计及电网结构参数的APSSR超平面边界系数矩阵的显示表达式,为APSSR的快速构建和在线应用提供了一种可行思路。进一步,针对APSSR安全裕度评估对电力系统预防控制和结构参数优化调节两方面的指导作用进行了分析。最后,基于多个不同规模、不同TCSC数的IEEE算例,验证了所提方法的正确性和在计算效率方面的优越性,并通过某省级规模电网500kV输电线路为例进一步对本方法的应用价值进行说明。

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      • 杨家琪, 喻洁, 田宏杰, 王斯妤, 滕贤亮, 丁恰

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190423009

        摘要:新能源机组具有控制灵活以及响应迅速等特点,在技术上具有参与电力系统调频的能力,如将其作为一种调频资源,将有利于缓解系统调频压力。考虑到新能源机组出力具有一定的波动性与不确定性,本文提出了新能源参与调频的辅助服务市场机制,以调频准确性概率指标评估其调频性能指标,进行其调频风险损失量化计算,建立了考虑新能源调频风险的市场出清模型;在实际调度过程中,考虑新能源机组实时调频准确性与历史数据的偏差,构建了基于模型预测控制的实时调频调度模型,根据调度结果和机组实时出力的准确性指标对调度进行反馈校正。本文提出的市场机制和调度策略在充分利用新能源作为调频资源的同时,有效地控制新能源调频出力不确定性的风险。仿真算例验证了模型和算法的有效性。

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      • 于鸿儒, 苏建徽, 王一丁, 汪海宁, 施永

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20191029006

        摘要:并网逆变器的小信号模型是判断系统稳定性和参数设计的重要工具。并网逆变器的完整状态方程描述会附带较多冗余信息,采用适当的降阶模型能够方便系统参数整定与调试。然而现有的一些典型降阶模型适用面较窄,在特定工况下精度较低或随着参数的变化而失去通用性。首先,通过等效惯性常数与等效阻尼系数的概念建立了通用的功率环模型;通过单边傅里叶分析指出传统的三阶模型仅适用于分析大惯性、高阻尼系统;通过输出阻抗分析指出电磁五阶模型精度对于控制参数较为敏感。为了解决降阶模型精度的问题,利用逆变器时间尺度自然分离的特性,提出了一种基于时间常数的模型降阶方法,所提方法简单、有效,并导出了可靠、简洁的高带宽降阶模型,所得模型精度高、适用面广。最后,通过对比实验验证了理论分析的正确性和所提降阶方法与降阶模型的有效性。

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      • 唐巍, 李天锐, 张璐, 蔡永翔, 张博, 王照琪

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190609004

        摘要:大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,本文提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压和电流的幅值和相角,采用复数变量和矩阵形式建立了三相四线制低压配电网的计算分析模型;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率协同控制模型;提出了三相四线制低压配电网最优潮流求解方法,通过复数变量拆分和模型凸化,有效地降低非凸非线性光伏-储能协同控制模型的求解难度。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。

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      • 王涛, 彭国荣, 胡隽璇, 杨韬, 龙熹, 许加柱

        优先出版日期:2020-03-11  DOI: 10.7500/AEPS20190808006

        摘要:提出了一种基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法,对该一体化滤波器的拓扑结构、数学模型、滤波原理进行了详细阐述。该方法将一个背靠背变流装置接入12脉波整流器变压器二次侧的星形与三角形绕组抽头中,通过背靠背变流装置向各绕组抽头中注入指定次谐波电流,并利用该注入谐波电流与12脉波整流器负荷侧所产生谐波电流的磁势平衡,以达到消除12脉波整流器网侧指定次谐波电流的功能,在控制算法上引入比例-积分(PI)+比例-谐振(PR)控制器以实现对指定次谐波分量的无误差跟踪。该方法能有效提高滤波变流装置的电压、电流适应性,从而节省电压匹配变压器的成本,并能充分发挥滤波变流装置的容量潜能。最后,通过仿真和实验验证了所提滤波方法的正确性。

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      • 刘文霞, 李征洲, 杨粤, 伊放, 王尧

        优先出版日期:2020-03-10  DOI: 10.7500/AEPS20190731013

        摘要:提出了一种计及综合需求响应(IDR)不确定性的综合能源系统(IES)设备优化配置方法。首先,以提高能源利用效率为目标,基于冷/热/电联供系统构建了计及IDR 的IES 基本结构。然后,采用证据理论对IDR 中的随机和认知不确定性进行分析,并利用可信水平约束,优化一定电价方案下的负荷曲线。在此基础上,建立兼顾设备优化配置及运行策略的双层协同规划模型,上层以规划总成本最低为目标进行设备选型和容量配置,下层以运行成本最低为目标优化设备出力。通过比较所有电价方案下的总成本,获得最优电价与设备配置方案。最后,通过算例验证了计及IDR 不确定性的优化配置结果对风险的抵御能力更强,且采用证据理论能够实现概率理论和区间理论的相统一。

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      • 贾科, 陈金锋, 王和春, 杨彬, 赵冠琨, 毕天姝

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20190710006

        摘要:针对光伏直流升压汇集系统较大过渡电阻故障清除后,存在光伏侧控制策略难以切换的问题,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。逆变器在故障清除时通过监测电网电压增量值,采用修正控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网中较大过渡电阻故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速的进行切换,极大地提高了光伏的利用率。

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      • 李兆伟, 方勇杰, 李威, 刘福锁, 徐广, 王彩霞

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20191101007

        摘要:随着特高压直流的推广应用及新能源发电占比的不断提高,电网暂态频率安全保障技术面临着严峻挑战。电化学储能作为一种潜力巨大的灵活控制资源引起了广泛关注。本文从我国电网频率安全防御的三道防线着眼,基于储能的快速功率调节特性,分析了储能在频率稳定预防控制、紧急控制和校正控制中的定位,以不同场景下电网运行频率的控制目标为依据,探讨了面向暂态频率安全保障的电化学储能的容量配置技术要点,包括时域仿真中的计算条件选择、与传统控制措施的协调配合等方面,然后针对推动储能技术规模化应用中面临的主要问题,指出应在适应多应用场景的储能优化配置、储能电站优化运行模式研究、储能全生命周期的效益分析等研究方向开展深入研究。

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      • 李力行, 苗世洪, 涂青宇, 李姚旺, 李超, 段偲默

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20190430016

        摘要:随着风电在电力系统中渗透率的不断提升,其不确定性为电网的安全经济运行带来了重大挑战。为获得精准的风电不确定性模型,帮助运行人员实现系统的安稳经济运行,文中提出了考虑异方差效应的风电预测误差条件概率分布建模方法。首先,分析了风电预测误差与各类因素的相依性水平,并基于分析结果与动态Copula理论,建立了风电波动性与风电预测误差的动态相依性模型;之后,针对边缘分布所显示出的时域特征,结合差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型与广义自回归条件异方差(GARCH)模型,考虑异方差效应,建立了时变边缘分布模型;最后,将两模型相结合,给出了不同波动水平下的风电条件预测误差分布情况,并在不确定性机组组合模型中进行验证,证明了模型的有效性。

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      • 齐宁, 程林, 田立亭, 郭剑波, 黄仁乐, 王存平

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20191030003

        摘要: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进行了总结与展望。

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      • 翁汉琍, 贾永波, 李振兴, 黄景光, 林湘宁, 刘雷

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190612003

        摘要:在故障电流的影响下,变压器差动保护用两侧电流互感器(TA)易发生饱和,使传变的电流波形发生畸变,严重影响到变压器差动保护的正确动作。针对TA饱和造成的变压器差动保护误动或拒动这一问题,文中对不同故障类型下变压器两侧电流波形相位关系特性进行对比分析,提出将两侧电流进行二维空间重构,应用重构后的特征轨迹构造变压器差动保护新判据,以识别伴随TA饱和的变压器各类故障。由仿真和动模试验结果验证,新判据有较高的可靠性和灵敏性,并且具备较强抗TA饱和的能力。

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      • 陈哲, 王橹裕, 郭创新, 马光, 张金江

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190813001

        摘要:为缓解多重不确定性因素造成的系统运行与备用压力,提出了一种计及风电备用能力与需求侧响应的日前-日内两阶段多备用资源鲁棒优化模型。一方面,为充分发挥风电机组与需求侧的备用能力,提高系统运行与备用的灵活性,分别对风电场备用与需求侧备用进行建模;另一方面,基于鲁棒优化模型对系统多种备用资源进行优化,保障电网在最恶劣运行工况下的安全可靠运行,提升了系统的鲁棒性。采用列和约束生成算法对两阶段鲁棒优化问题进行了求解。修改的IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,协同优化多种备用资源可以提升电力系统的运行灵活性,促进风电的消纳;同时,通过调节鲁棒模型中不确定性限值的大小,可以实现系统运行鲁棒性与经济性的平衡。

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      • 汪颖, 王欢, 张姝

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190809004

        摘要:准确识别电压暂降源对暂降责任分摊和治理决策至关重要。文中提出一种基于优化极限学习机的电压暂降源识别方法。通过直接提取电压暂降波形的时域特征和经S变换提取能量熵和奇异熵2种时频域特征,构建基于时域和时频域的特征向量,弥补现有方法仅采用时频变换提取特征,可能丢失仅存在于时域内的重要信息而影响识别精度的不足。针对极限学习机输入权值和隐含层偏置随机产生的不足,采用遗传算法对其进行优化,构建优化极限学习机模型,解决利用模式识别存在模型复杂和耗时较长,难以实现快速识别的问题。应用仿真数据和实测数据验证了所提特征向量和优化极限学习机模型的有效性;并与其他方法相比,证明所提模型简单、训练和分类识别速度快,识别精度更高,适用于边缘计算,以实现电压暂降源的快速准确识别。

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      • 李超, 颜云松, 熊俊, 汤凡, 李明应, 李鹏

        优先出版日期:2020-03-02  DOI: 10.7500/AEPS20190719002

        摘要:渝鄂背靠背投运以后,异步运行的西南电网面临的主要问题变成了自身频率问题,而现有安控系统只能解决局部问题,因此需要构建西南电网交直流协调控制系统。在处理手段、协调方式和构建模式上对设计西南电网交直流协调控制系统进行了解析。详细阐述了系统的总体架构,在站点配置和通信设计方面介绍了建设的原则。从西南电网交直流协调控制系统的设防原则和控制策略方面详细说明了交直流协调控制系统的功能和作用,并且将构建的交直流协调控制系统应用于实际西南电网中,同时进行了详细的试验验证。关键词: 异步电网;现有安控措施;频率问题;交直流协调控制系统;频率协调控制

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      • 祁兵, 刘思放, 李彬, 孙毅, 景栋盛, 程紫运

        优先出版日期:2020-03-02  DOI: 10.7500/AEPS20190702006

        摘要:从电力通信网的构成出发,分析了网络承载的业务和业务重要度的重要性。提出评价业务重要度的逼近理想解排序法(TOPSIS),分析了网络中广泛存在的共享风险问题,建立了风险均衡模型,提出了共享风险链路组(SRLG)与风险均衡的电力通信网路由优化算法。引入平均业务风险、风险均衡度、阻塞-风险综合指数和SRLG 剩余带宽容量占比等指标进行路由优化和性能评价。以江苏省某市的光缆路由拓扑为例进行仿真,验证了所提算法的有效性。仿真结果表明,所提算法在不增加阻塞风险的情况下,有效降低了网络平均业务风险,提高了工作路径的风险均衡度,减少了SRLG 剩余带宽容量占比进而降低了共享链路的业务失效风险。

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      • 赵文广, 张兴, 李彦君, 高帅

        优先出版日期:2020-02-27  DOI: 10.7500/AEPS20190801002

        摘要:针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。

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      • 朱晓荣, 刘亚维

        优先出版日期:2020-02-27  DOI: 10.7500/AEPS20190626009

        摘要:为了能够最大限度的提高光伏电站的发电效率,降低维护成本,本文提出了元件-系统分级优化的光伏电站维护策略。首先在考虑光伏电站中各元件故障率的基础上,确定各个元件的状态转移矩阵,采用马尔科夫链对元件进行状态预测。然后在元件级优化阶段,借助于马尔科夫链状态预测结果,依据元件的直接维修费用、维修停机费用和故障风险损失,确定每个元件最经济的预防性维修时间及次最优维修时间,得到各个元件的维修策略集合,为系统级优化提供选择依据。在系统级优化阶段,依据元件之间的维修费用相关性与结构依赖性计算元件共同维修的时间阈值,从而确定系统最优维修策略。最后通过算例分析,该维护策略能够大幅节省维修费用,减少系统停机时间,验证了所提方法的有效性。

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      • 连子宽, 姚力, 刘晟源, 余允涛, 唐小淇, 杨莉, 林振智

        优先出版日期:2020-02-26  DOI: 10.7500/AEPS20190621001

        摘要:低压台区单相用户的相位及接入表箱信息的准确性对户变关系纠错和线损治理分析有重要影响。目前,拓扑档案的校验主要依靠电力员工现场排查,人力物力消耗大且排查效率低下。因此,亟需一种效率较高的低压台区拓扑档案校验方法。在此背景下,文中提出了一种基于智能电表电压数据的低压台区单相用户相位及接入表箱辨识方法,可以为低压台区的拓扑辨识及排查提供参考。首先,采用t分布的随机近邻嵌入(t-SNE)技术对原始负荷数据进行降维处理,解决台区用户原始负荷特征维度过高带来的冗余性问题;接着,应用BIRCH方法对降维后的负荷数据进行聚类,实现台区下单相用户所属相位和接入表箱的辨识。最后,以浙江省海宁市某台区为例进行验证,算例分析的结果表明所提模型具有可行性和有效性。

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      • 徐箭, 廖思阳, 魏聪颖, 袁佳歆, 杨军, 贾宇乔, 付昊博, 谢博宇, 袁智勇

        优先出版日期:2020-02-26  DOI: 10.7500/AEPS20190829003

        摘要:分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置(D-PMU)的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。

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      • 陈丽娟, 秦萌, 顾少平, 钱科军, 许晓慧

        优先出版日期:2020-02-25  DOI: 10.7500/AEPS20190730003

        摘要:考虑动力电池的损耗成本,提出一种电动公交车参与电动汽车与电网互动(V2G)的多时间尺度优化调度策略。首先,依据工程经济学原理建立动力电池的损耗模型。然后,在日前阶段的上层以公交公司的日运营成本最小为目标,采用迭代法对电池损耗成本和充电站的充放电计划进行联动优化;下层模型在上层优化结果的基础上,以配电网负荷峰谷差最小为目标,进一步优化充电站的充放电计划。日内阶段对光伏出力和配电网基础负荷功率进行滚动更新,以公交公司日运营成本最小和日前、日内计划偏差最小为目标对日前计划进行修正。最后,从公交公司和电网 2 个角度对无序充电、有序充电、参与 V2G 的 3 种方案进行对比分析,验证了电动公交车参与 V2G 时的优越性,并通过灵敏度分析表明不同 V2G 补偿系数下公交公司运营成本的变化趋势。

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      • 刘寅迪, 曾翔君, 骆一萍, 张世勇, 魏米兰

        优先出版日期:2020-02-25  DOI: 10.7500/AEPS20190427001

        摘要:为解决传统风电系统变换级数多的问题 ,文中提出了一种基于多相永磁同步电机(MPPMSG)的混合高压直流风电系统拓扑。电机多套绕组分别连接单极性变流器并在直流侧串联形成高压直接接入直流母线,一套绕组向电机注入无功功率以改善电机调速和稳态性能。岸上变电站采用电网换相换流器,直流母线短路时可阻断短路电流。为解决多绕组耦合问题,MPPMSG 采用了反馈解耦的控制策略。根据发电机短路特性分析,提出了直流母线短路时限制电机短路电流,以及直流故障穿越的控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建风电系统开关电路仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

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      • 林国营, 卢世祥, 郭昆健, 高赐威, 冯小峰

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190613004

        摘要: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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      • 李泽宇, 郭创新, 朱承治

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190203002

        摘要:本文基于反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,简称BPNN)建立了风电机组状态参数预测模型,并采用遗传算法对BPNN模型的初始权重与阈值进行优化,有效消除环境因素对风电机组状态参数的影响;采用t-location scale(简称TLS)分布模型刻画不同风速区间下预测残差的分布特性,基于矩估计方法实现TLS分布参数估计,并在此基础上提出了计及风速影响的状态残差异常程度量化指标。以国内某风场的1.5MW风电机组为例进行了异常分析,结果验证了模型的有效性和准确性。

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      • 张安安, 冯雅婷, 林冬, 李茜, 吴建中

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190908003

        摘要:在天然气价格市场化改革背景下,针对天然气压力能利用模式单一及调压站冷能利用困难导致的能源利用率低等问题,本文提出天然气高压管网压力能发电和冷能综合利用集成方案,并针对调压站地理特性及各能源供给波动性导致的能源供应不稳定等问题,构建了天然气压力能与电、气、冷、热等多种能源相结合的微型综合能源网架构,实现其多能耦合互补;同时,通过价格型和激励型两类响应建立气-电综合需求响应模型,前者基于价格弹性矩阵建立气负荷和电负荷的需求响应模型,后者通过补贴激励的方式对天然气管网进行调峰。综合考虑该微型综合能源网的能耗成本、运维成本、环境成本及需求响应,构建考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应优化调度模型,计算分析了不同场景下微能网电-气-冷能的优化调度结果,对所提出的集成方案及气-电需求响应模型的可行性与有效性进行了验证。

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      • 刘文霞, 韩辉

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190710002

        摘要:随着可再生能源接入以及电压管理系统的应用,配电网愈发依赖信息通信系统,以实现对配电网的主动控制与边界维持,控制信息失效必然会对系统状态造成影响。为评估信息失效对配电网电压的影响,本文考虑多种失效因素建立信息系统有效性模型,提出表征电压波动性的分布指数和越限概率指标,给出了不同故障类型下电压波动影响的分析方法,并采用序贯蒙特卡洛模拟方法进行信息系统故障下的指标评估。测试系统验证了模型可行性并探讨了不同信息失效因素对电压波动性的影响。为配电网信息物理系统的规划和运行提供了实用性技术支撑。

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      • 闫龙川, 陈智雨, 俞学豪, 吕强, 朱京, 赵子岩

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190312005

        摘要:电力系统规模庞大、微网众多、网络边界模糊,且运行环境复杂多样,使得传统城镇电网的安全威胁日益尖锐。为适应新型城镇化的发展需求,弥补电力设备加密密钥在线更新及时性不足的问题,本文对电力量子保密通信实用化技术和核心业务特征进行研究,提出了新一代高安全等级保护的电力量子保密通信架构,用以提升电力信息加密传输的安全级别。本文基于实际城镇电网线路和试验环境开展提出方案的性能测试,结果表明提出方法满足电力业务的运营需求,可有效提升电网的安全防护能力。

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      • 李存斌, 计丽妍, 赵德福, 李小鹏

        优先出版日期:2020-02-17  DOI: 10.7500/AEPS20190226004

        摘要:随着电力信息物理融合的深入,电力系统呈现结构复杂化、外部致灾因子易发等发展趋势。在对电力系统灾变研究现状分析的基础上,针对电力系统灾变演化及防控问题,提出电力系统“孕灾–传灾–报灾–防灾”灾变过程理论。首先,基于大数据驱动分析致灾因子与电力系统孕灾机理及其耦合关系;其次,研究致灾因子的孕育、演化、临界态、涌现与传递机理;再次,基于对外部致灾因子的物联网实时监测技术研究致灾因子及灾变的评估和预警机制;然后,基于态势感知技术分析灾变的主动防控策略,从灾变防控手段库构建、灾变发展趋势感知预测、防控手段智能决策以及灵敏度评估等方面进行分析。最后,提出应用于电力系统灾变防控的大数据分析流程框架。

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      • 夏冰清, 申丹枫, 郑翔, 华文, 吴浩, 宋永华

        优先出版日期:2020-02-17  DOI: 10.7500/AEPS20190903005

        摘要:针对电力系统中存在的影响中长期电压稳定性的可变参数,提出了一种基于准稳态模型的中长期电压稳定轨迹的多项式逼近方法,该方法可以利用所得的多项式逼近函数准确地分析系统参数的变化对中长期电压稳定性的影响。多项式逼近作为分析参数对系统状态影响的有效工具,其基本思想是用多项式近似地表示连续函数,本文在此基础上考虑电力系统中长期过程中的连续动态和离散动态,通过传统伽辽金方法构造出能够显式地描述系统变量与参数之间近似关系的多项式逼近式。与传统的线性化方法相比,由于本文所提方法可以描述系统的非线性特征,所以逼近精度有大幅提升,且方法的精度随着所选择多项式基函数阶数的升高而升高。Nordic 74节点系统的算例分析结果表明了该方法能在中长期电压稳定问题的研究中提供更准确的分析结果。

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      • 王灿, 杜船, 徐杰雄

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20191021006

        摘要:随着直流输配电系统的发展,直流系统对故障时故障电流抑制和清除的要求增加,采用直流断路器能够很好的解决清除直流故障时快速性、稳定性和经济性的问题。本文论述了直流断路器的发展现状,对近年来国内外提出的直流断路器拓扑进行归纳总结。在此基础上,就机械式、Z源结构、组合式、级联模块、器件组合型直流断路器拓扑以及直流断路器测试电路进行了详细讨论。文章论述了各个方面的拓扑原理、使用优点以及面临的主要问题,对同一方面所涉及的文献进行了归纳对比。最后,提出了直流断路器未来可能的发展方向及相关问题。

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      • 杨玉莲, 齐林海, 王红, 苏林萍, 徐永海

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190605007

        摘要:传统的数据缺失重构技术大多依赖数理统计方法和先验知识结合机理分析构建数学模型,但是配电网量测数据具有高维、时变、非线性特征,复杂度高、表征难度大,难以保证高精度重构。文中提出一种利用无监督生成对抗训练方式自主提取数据特征并结合双重语义感知重构约束实现数据缺失重构的方法。其中,基于二维卷积的重构模型和量测数据二维灰度图像化训练增强了模型泛化能力和稳定性。该方法无需先验知识的分布假设与显式物理建模,在保证数据特征提取最大化的同时,有效提高了重构数据的精确性。最后,利用实测数据验证了该方法在重构缺失数据上的有效性。

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      • 程鑫, 许亮, 周姝灿, 刘正超, 林勇, 龚贤夫

        优先出版日期:2020-02-16  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。

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      • 吴杭飞, 杨晓东, 张有兵, 杨宇, 潘红武, 黄晓明

        优先出版日期:2020-02-14  DOI: 10.7500/AEPS20190521001

        摘要:考虑到户用负荷的多样性、丰富性及用电随机性带给户用多微网系统互联运行的极大挑战,对此提出一种基于事件驱动机制的自动需求响应策略。采用事件驱动机制,将户用微网的运行状况划分为不同的事件。根据事件驱动信号,结合价格激励与调度潜力引导负荷完成自身用电优化,以此实现自动需求响应。在此基础上,将能级概念引入能量共享模型中,通过对多微网系统中各个子微网的能级计算,决定微网间的交互功率,降低了网间与网内的耦合性,使得能量共享模型具有较低的复杂性。以某一户用多微网系统为例进行仿真分析,仿真结果表明所提算法能够有效降低户用多微网系统的运行成本,提高优化效率。

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      • 李东东, 段维伊, 林顺富, 周波, 姚寅

        优先出版日期:2020-02-08  DOI: 10.7500/AEPS20190726003

        摘要:随着电动汽车数量的快速增长,充放电需求也日益增加,但基础设施的增长速度却较为缓慢,车多桩少的现状带来了充电桩分配不合理的问题。据此,结合市场实时需求提出一种基于用户引导的电动汽车-充电桩匹配策略。首先,从聚合商的角度建立分配函数并给出可用充电桩的信息;其次,从用户的角度建立择优函数确定可选充电桩的范围;最后,在实时电价的条件下通过更新补贴费用引导用户在待选范围内选择合适的充电桩充放电并有效参与市场平衡。仿真结果表明,在满足市场要求的前提下,该策略更好地兼顾了用户与聚合商的双向意愿,为充电桩的合理分配提供决策依据。

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      • 黄伟, 柳思岐, 叶波

        优先出版日期:2020-02-07  DOI: 10.7500/AEPS20190521003

        摘要:建立了园区综合能源系统站-网协同优化双层模型,上层模型采用改进的p-中位模型,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型考虑电、热负荷的需求响应特性,以电-热-气混合潮流为支撑,将可中断负荷与能源站进行协同调度。采用贪婪-变邻域蛛网算法求解上层模型,高效且可得到全局最优解;利用二阶锥松弛技术,将含有非凸气流约束的非线性规划问题转化为二阶锥规划问题,并采用凸-凹步骤法恢复解的确切性。通过算例表明,考虑源荷互动,可以有效降低系统的运行成本,并且使规划出的能源站容量更加经济合理。

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      • 吴文传, 张伯明, 孙宏斌, 王彬, 杨越, 刘昊天, 蔺晨晖, 王思远

        优先出版日期:2020-02-05  DOI: 10.7500/AEPS20191030001

        摘要:大量分布式电源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 “集群自律-群间协调-输配协同”的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发了相应的系统。论文重点介绍了这种集群控制、多级协调的调控体系特点和关键技术:(1)主动配电网网络分析技术;(2)分布式集群调控技术;(3)考虑不确定性的配电网有功无功协调优化技术;(4)输配电网分布式协调调度技术。最后简要介绍了该系统在高比例分布式可再生能源配电网的应用效果,并对后续的研究进行了展望。

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      • 杨冬锋, 姜超, 蔡国伟, 黄南天, 刘晓军, 黄征

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190731014

        摘要:在当前电热联系日渐紧密以及交直流微电网日益成熟的发展趋势下,以投资成本、CO2排放量以及换流损耗最小为优化目标,综合考虑微电网电/热功率平衡、自治能力等多种约束,提出了考虑电热耦合的交直流混合微电网电/热源双层优化配置模型。其上层为微电网内的各设备容量配置模型,下层是对微电网内各设备运行策略的确定,通过上下层的联合优化对微电网内各设备容量进行配置研究。对比不同规划场景,分析电热耦合对优化目标的影响,通过全年的设备出力和典型日的功率平衡曲线,说明了含电热耦合的交直流微电网供电/热的可靠性,最终验证了所述模型的合理性和有效性。

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      • 李晓华, 梁子鹏, 冯家伟, 张少凡, 曹杰, 丁晓兵

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190310003

        摘要:中国直流输电工程输送距离长、跨度大,与交流线路跨越的情况日益增多。电网出现了新的故障形式——交直流碰线故障,其故障特征及对继电保护的影响研究比较匮乏。对碰线故障的特征进行理论分析,基于详细直流工程 PSCAD/EMTDC 仿真平台搭建交直流同塔模型,对碰线故障引起的特征量及其影响因素进行研究,并分析其对交直流保护动作特性的潜在挑战。仿真结果表明:碰线故障引入的工频分量会使直流线路行波保护动作率降低;行波保护与交直流碰线保护在保护配合范围内存在动作死区;交流距离保护灵敏度下降。#$NL关键词:交直流交叉跨越;碰线故障;行波保护;交流保护;动作死区;灵敏度

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      • 李振, 盛万兴, 杜松怀, 李鹏华, 王建华

        优先出版日期:2020-01-16  DOI: 10.7500/AEPS20190812008

        摘要:向负载供电及接纳分布式电源是柔性配电装备的重要功能之一,因此柔性配电装备端口控制至关重要。文中针对柔性配电装备交流端口电压控制问题,在虚拟同步发电机控制基础上,对三相进行独立控制,通过级联准比例-谐振电压外环、电流内环提高其动态性能。进而以单相为例,详细分析柔性配电装备交流端口输出电流对电压的影响,并提出电流前馈控制策略,保证负载变化、分布式电源接入等变化过程中交流端口电压的稳定。利用阻抗建模方法分析交流端口的输出阻抗,并根据广义奈奎斯特判据验证柔性配电装备交流端口向负荷供电及接纳分布式电源时的稳定性。通过仿真和相关实验验证了所提控制策略的有效性和正确性。

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      • 祖国强, 肖峻, 穆云飞, 朱晓辉, 姚瑛, 季大龙

        优先出版日期:2019-11-19  DOI: 10.7500/AEPS20190617001

        摘要:我国城市电网正逐步发展为智能配电网,系统运行环境将更为复杂。配电系统安全域(DSSR)是指导配电网安全运行的新理论,本文考虑智能配电网的两个主要元素——分布式电源(DG)和需求响应(DR),从传统的负荷视角研究DSSR。首先,分析含DG和DR的配电系统安全性特点,给出相应的数学表达式,然后建立考虑DG和DR的DSSR数学模型。其次,通过观测算例电网的DSSR的二维截面图像,分析DG、DR对DSSR的作用机理,并基于此给出系统规划运行的指导建议。本文提出的DSSR的负荷视角与现有调度人员习惯一致,对于仍以负荷供电为主、DG和DR服务为辅的城市配电网,可作为实用的安全运行分析工具。

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      • 王守相, 郭陆阳, 陈海文, 邓欣宇

        优先出版日期:2019-10-21  DOI: 10.7500/AEPS20190625010

        摘要:针对使用单一设备特征进行负荷辨识存在的局限性,提出了一种基于特征融合与深度学习的非侵入式负荷辨识算法。通过分析设备的高频采样数据提取了V-I轨迹图像特征与功率数值特征。利用人工神经网络的高级特征提取能力实现了V-I轨迹图像特征与功率数值特征的融合。以复合特征作为设备新的特征训练BP神经网络进行非侵入式负荷辨识。最后使用了PLAID数据集对算法辨识效果进行了验证,并对比了不同分类算法对特征融合的有效性与负荷辨识能力。结果表明本算法利用了不同特征之间的互补性,克服了使用V-I轨迹特征无法反映设备功率大小的缺点,从而提高了V-I轨迹特征的负荷辨识能力,并且在嵌入式设备中的运算速度为毫秒级。

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      2020年第44卷第6期

        >观点
      • 刘秋华, 袁浩, 杨争林, 樊海锋, 徐春雷

        2020,44(6):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20191108007

        摘要:辅助服务量化为对应额度绿色证书的方法可以激励辅助服务商为可再生能源的消纳提供服务的积极性。文中在分析可再生能源接入导致辅助服务额外增加的基础上,指出了现阶段辅助服务费用分摊方式的不公平性,提出了基于预测曲线偏差量减计原理的绿色证书计算方法,将可再生能源预测曲线与实际发电曲线的偏差量对应绿色证书数量用于补偿辅助服务,设计了调频辅助服务绿色证书量化分配的方法,讨论了补偿方法实施带来的效果和可能存在的问题。

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      • >学术研究
      • 张至美, 黄少伟, 梅生伟, 张雪敏, 江叶峰

        2020,44(6):9-16, DOI: 10.7500/AEPS20190626005

        摘要:电网支路脆弱性评估是连锁故障分析和防治的重要步骤。现有的脆弱性指标存在物理意义不明、未充分考虑多重故障对脆弱性的影响等问题。为此,首先构建电网支路的合作博弈框架,根据博弈结果将故障链的后果合理分配到每个支路,并以此作为电网支路的脆弱性指标。该指标能反映电网支路故障对停电事故导致电网损失的贡献,物理意义明确。为解决多重故障链的损失不满足超可加性的问题,将合作博弈的多目标优化问题转换为集体理性与个体理性2个阶段的优化模型,并分别使用遗传算法、线性规划求解。IEEE 39节点系统的算例分析验证了该指标的合理性。

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      • 李宝琴, 吴俊勇, 邵美阳, 张若愚, 郝亮亮

        2020,44(6):17-26, DOI: 10.7500/AEPS20190528009

        摘要:为了进一步提高电力系统暂态稳定的预测精度及给出更精细化的评估结果,将深度学习与电力系统暂态稳定相结合,根据故障切除后发电机功角“轨迹簇”特征,提出一种基于集成不同结构的深度置信网络(DBN)的精细化电力系统暂态稳定评估模型。该模型的基分类器DBN能够有效地利用深层架构所具有的特征提取能力,充分挖掘出输入特征与暂态稳定评估结果之间的非线性映射关系。在新英格兰10机39节点系统上的实验结果表明,该方法不仅优于浅层学习框架,也比部分深度学习模型的性能更加优越。除此之外,该集成DBN算法不仅有较高的预测精度,而且可以有效地评估系统的稳定裕度和不稳定程度等级;在部分同步相量测量装置信息缺失以及含有噪声时,表现出较强的鲁棒性。

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      • 马瑞, 刘振磊, 贺平平, 禹海峰

        2020,44(6):27-36, DOI: 10.7500/AEPS20190217002

        摘要:针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

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      • 谢季平, 张文, 杨浩

        2020,44(6):37-44, DOI: 10.7500/AEPS20190403005

        摘要:与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。

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      • 张验科, 刘源, 纪昌明, 张佳新

        2020,44(6):45-51, DOI: 10.7500/AEPS20190411007

        摘要:在梯级水电站水库群短期发电优化调度过程中,为了规避水流时滞的影响,基于线性空间原理,建立了上级水库的出库流量、区间入流、下库水位所构成的空间与下级水库的入库流量空间的映射函数,并综合应用数据挖掘中的人工神经网络、 K-means和Relief方法对其进行求解,构建了考虑水流时滞的梯级水电站水库群短期发电优化调度模型。应用于雅砻江流域锦官电源组短期发电优化调度的算例分析表明,所建立的模型能够提高短期发电优化调度方案制作的精度。

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      • 朱永强, 张泉, 刘康, 王植, 王福源

        2020,44(6):52-58, DOI: 10.7500/AEPS20190227008

        摘要:为解决交直流混合微电网因微源出力变化、负荷变化和储能装置因荷电状态导致充放电功率发生变化等引起的功率波动问题,提出一种混合微电网分段协调控制策略。针对孤岛状态下的混合微电网,分析了混合微电网的典型拓扑和各运行模式下的功率关系。采用标幺化的方法得到了可表征混合微电网整体运行状态的特征量,根据该特征量的变化量对控制策略进行分段,对各段控制的工作原理进行了详细的分析,具体研究了在不同控制段中各变流器的相互协调;针对可能出现的网间交换功率振荡以及互联变流器(ILC)运行模式频繁切换的问题,对动作判据进行了补偿。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,仿真结果表明,在不同工况下各变流器均可迅速做出响应,保证系统的稳定运行。

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      • 李曼, 王冰, 曲立楠, 唐桢, 晏松, 徐强

        2020,44(6):59-66, DOI: 10.7500/AEPS20190603011

        摘要:传统的光伏并网逆变器高电压穿越控制策略以削减有功功率为代价提高无功输出,难以平衡网侧电流和直流母线电压、抑制故障切除后电流和电压突变带来的暂态冲击。在分析高电压暂态功率特性的基础上,提出一种维持有功功率输出不变、调整无功电流参考值的高电压穿越控制策略。首先,以小信号模型分析高电压暂态功率特性,得出高电压期间有功功率不变、网侧无功冗余是抑制电压恢复的关键;然后,依据电网电压骤升幅度给出一种估算无功电流参考值的方法;在此基础上,结合有功电流控制,讨论3种不同电网电压骤升幅度下并网逆变器的控制能力,分别给出相应的高电压控制策略;最后,仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

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      • 任永峰, 薛宇, 云平平, 韩俊飞, 贾伟青

        2020,44(6):67-74, DOI: 10.7500/AEPS20190201001

        摘要:在高比例风电主导的可再生能源电力系统中,配置储能系统是缓解风电功率波动、实现削峰填谷、提高风电可调度性的有效解决方案。文中从大规模储能出力水平以及风电未来输出对当前储能运行影响的角度出发,设计了风储联合运行的多目标优化仿真模型。采用马尔可夫预测模型形成风功率未来输出评估,同时利用粒子群优化算法实时滚动优化风储并网功率,获得储能电池最优运行策略。利用某百兆瓦级风电场的典型风功率数据进行仿真,仿真结果表明所提方法平滑效果良好,避免了储能电池过度充放电,防止了储能电池进入死区的情况,提高了风储一体化系统的可靠性和经济性。

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      • 年珩, 朱茂玮, 徐韵扬, 陈亮, 朱琼锋, 李庆

        2020,44(6):75-83, DOI: 10.7500/AEPS20190804005

        摘要:模块化多电平换流器(MMC)应用于柔性直流输电系统可有效降低输出谐波和开关损耗,同时也带来突出的系统稳定性问题。阻抗稳定性分析方法可用来分析MMC系统运行时产生的稳定问题。现有文献建立的MMC阻抗模型均为正序阻抗和负序阻抗相互解耦的序阻抗模型,并通过单入单出的阻抗稳定判据分析系统稳定性。然而,MMC在低频段呈现较为显著的频率耦合特性,此时正负序阻抗不再解耦,仍使用单入单出的稳定判据无法精确判定系统稳定性。文中通过分析扰动分量与稳态谐波的交互作用,研究了MMC频率耦合产生机理,进一步采用谐波传递矩阵建立了定交流电压控制下MMC频率耦合模型,并分析了频率耦合特性的主要影响因素和对稳定性的影响。最后,基于MATLAB/Simulink搭建的仿真系统结果验证了所建立频率耦合模型精度和系统稳定性分析结果的正确性。

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      • 马文忠, 周冠宇, 孙鹏, 古丽帕丽·赛力江, 张子昂, 董磊

        2020,44(6):84-90, DOI: 10.7500/AEPS20190411002

        摘要:直流断路器是多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统清除直流故障的关键设备。目前大多数直流断路器系统需要串联直流电抗器以限制故障电流变化率,而大容量直流电抗器与线路串联会抑制直流系统的阻尼,降低多端直流系统的稳定性。文中建立了含直流断路器的VSC-MTDC系统的小信号数学模型,并使用模态分析方法分析了影响系统稳定性的主要因素;针对断路器系统导致的稳定性问题,设计了基于H混合灵敏度理论的阻尼控制器以改善系统的弱阻尼特性。在MATLAB/Simulink中搭建了四端VSC-MTDC模型进行了仿真分析,时域仿真和特征值分析结果证明所提控制方法可以有效抑制直流系统振荡,提高系统稳定性,且相较于其他传统阻尼控制器,更适合系统存在较强扰动和不确定性的情景。

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      • 张雪垠, 徐永海, 徐少博, 肖湘宁

        2020,44(6):91-97, DOI: 10.7500/AEPS20190328001

        摘要:中压多电平换流器常采用模块化结构,可应用于交/直流配电网。配电网电压较低,换流器子模块数较少,因此常采用载波移相脉宽调制(CPS-PWM)提升等效开关频率。建立CPS-PWM模型是换流器系统级建模的基础之一。调制环节非线性,因此常分析其基波。现有CPS-PWM基波近似模型以桥臂等效开关频率为准,在不对称规则采样下模型延时偏低、误差较大。以子模块为基础,通过子模块输出叠加建立了零阶保持器(ZOH)经纯延时近似、不近似以及纯延时环节经Padé近似的3种形式CPS-PWM基波近似模型,更准确地反映了CPS-PWM的频率特性。仿真研究验证了理论分析的正确性。

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      • 胡静哲, 王旭, 蒋传文, 丛昊

        2020,44(6):98-105, DOI: 10.7500/AEPS20190611005

        摘要:考虑到碳排放重灾区居民的环境诉求,提出基于区域碳排放均衡性的综合指标碳排放权分配方案,以基准法分配方案和发电厂所在区域的碳排放量为标准,根据熵值法进行碳配额分配。为了研究碳价对电力系统碳排放量的影响,建立了电力系统三阶段最优阶梯碳价模型。第1阶段为正常情况下的机组组合问题,第2阶段为寻找最差的 N-1故障场景,第3阶段为最优阶梯碳价的求解模型,通过列与约束生成(C&CG)算法和二分法求解。算例分析表明,在减排任务较小时,阶梯碳价能够以较少的碳交易成本控制系统碳排放量;基于综合指标的碳排放权分配方案在平衡区域碳排放差异性方面效果显著。

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      • 谢敏, 胡昕彤, 刘明波

        2020,44(6):106-112, DOI: 10.7500/AEPS20190304008

        摘要:采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。

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      • 龚锦霞, 刘艳敏

        2020,44(6):113-120, DOI: 10.7500/AEPS20190321010

        摘要:将新一代人工智能在智能电网和能源互联网中进行应用,实现高比例可再生能源及时有效接入电网,文中基于深度学习中的深度确定策略梯度(DDPG)算法实现主动配电网的优化运行。首先,构造了含多微电网的主动配电网优化模型的DDPG回报函数,使主动配电网的节点电压总偏差和线损最小,最大限度地降低微电网功率调节量的变化以减小对微电网运行的影响,同时维持联络线功率平衡以减小对配电网的影响。然后,分析了主动配电网优化控制的DDPG样本数据处理、回报函数设计、模型训练和学习过程。最后,通过改进IEEE 14节点算例仿真验证了DDPG算法的有效性。

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      • >研制与开发
      • 赵乙潼, 王慧芳, 何奔腾, 徐伟娜

        2020,44(6):121-128, DOI: 10.7500/AEPS20190507001

        摘要:为提高用户侧电池储能投资与运行的经济性,降低用户用电成本,提出了用户侧电池储能配置优化及运行调度滚动优化方法。首先,分析了用户加装储能的收益以及储能运行的约束,然后构建了储能配置优化模型、储能月前和日内运行滚动优化模型,并用CPLEX求解器进行求解。在构建模型时加入了储能性能约束,能有效减少储能运行时充放电状态之间的转换次数,延长储能寿命。在月前优化中,确定一个预测的月需量防守值;在日内滚动优化中,构建了储能日运行分段优化模型及月需量防守值更新模型,实时更新日负荷数据及月需量防守值,进行滚动优化,不断修正负荷预测误差影响。最后,对工业大用户进行算例仿真,验证了所提优化模型的有效性。

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      • 吴永斌, 王素娥, 熊连松, 张东辉, 许昭

        2020,44(6):129-137, DOI: 10.7500/AEPS20190308009

        摘要:以光储一体化并网发电系统为研究对象,利用多时间尺度建模的思想,聚焦于影响系统频率动态特性的主要时间尺度——直流电压时间尺度,建立了用于系统惯量阻尼特性分析的直流电压时间尺度动态模型。在此模型的基础上,利用电气转矩分析法从物理机制层面上分析了影响系统惯量效应、阻尼能力以及同步特性的主要因素及其作用规律。研究结果表明:系统的动态特性由其控制参数、结构参数以及稳态工作点参数共同决定。直流电压母线控制环中的比例控制器、积分控制器分别影响系统的惯性效应和同步特性;储能装置中的频率下垂控制主要影响系统的阻尼能力;工作在最大功率点跟踪模式的光伏变流器则无法影响系统的动态特性。此外,系统的动态特性还受到线路阻抗、直流母线电容等结构参数以及系统交/直流母线电压等级、稳态运行功率(功角)等稳态工作点参数的共同影响。仿真和实验结果验证了上述分析结论的正确性。

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      • 曹泽宇, 孙毅超, 丁楠木, 王琦, 蒋琛, 刘亚南

        2020,44(6):138-145, DOI: 10.7500/AEPS20190610002

        摘要:目前国内的新型同步调相机多采用惰速并网方式,该惰速过程不可控、不可逆,提高在该并网方式下的并网成功率是节约经济成本的关键所在。文中考虑调相机完整的惰速过程,计及该过程中的主要损耗,通过分析调相机侧与电网侧频率差、相角差的变化规律,得到在惰速开始时刻调相机侧与电网侧相角差对并网成功率的影响。通过进一步分析惰速开始时刻调相机转速对并网成功区域起始位置的影响规律,提出一种惰速点转速的整定方法,在严格满足并网条件的前提下,提高了并网成功率。结合算例,验证了惰速点整定方法的可行性,并且通过统计准确预测出完整的迭代次数及整定后的最终惰速点,减少了整定过程中的信息传输量。

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      • 张学广, 张雅阁, 方冉, 陈烈, 徐殿国

        2020,44(6):146-154, DOI: 10.7500/AEPS20190216002

        摘要:针对弱电网下双馈风电并网系统的稳定性问题,文中提出了一种基于电网电压扰动补偿的双馈风电机组补偿控制策略。首先,在同步旋转坐标系下建立双馈风电机组,包括转子侧变换器和网侧变换器的统一阻抗模型。然后,基于所建立的阻抗模型分析了并网点电压扰动到控制器输出的传递关系,分别在转子侧电流环和网侧电流环引入了电压扰动补偿对变换器进行改进控制,并通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高双馈风电机组在弱电网下的并网稳定性。理论分析表明,基于并网点电压扰动补偿的转子侧和网侧补偿控制能很好地改善双馈风电机组的输出阻抗特性,从而提高其在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真分析验证了该补偿控制方法的有效性。

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      • 孙玉巍, 武承杰, 付超, 张帅, 高振

        2020,44(6):155-163, DOI: 10.7500/AEPS20190513001

        摘要:电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。

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      • 刘硕, 苏建徽, 赖纪东, 张健, 汪海宁

        2020,44(6):164-170, DOI: 10.7500/AEPS20190408002

        摘要:电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键。变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关。PO模式是一种有利于减少变换器开关损耗的断续工作模式,但在该模式下,变换器的增益频率特性计算烦琐,难以求解。文中基于子区间分析法,分析了PO模式下LLC谐振变换器的工作特性,推导了简洁易算且精度较高的电压增益计算公式;依据变换器整流电路的非线性特征,给出了解析且简洁的断续工作模式功率边界条件及PO工作模式功率边界条件的表达式。搭建了LLC谐振变换器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果证实了所提出的电压增益公式及工作模式边界条件的正确性。

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      • 王艺博, 蔡国伟, 刘闯, 郭东波, 汪鹏, 朱炳达

        2020,44(6):171-177, DOI: 10.7500/AEPS20190409006

        摘要:动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。

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      • 周博昊, 李凤婷, 尹纯亚, 张增强

        2020,44(6):178-185, DOI: 10.7500/AEPS20190630005

        摘要:针对故障暂态期间直流电流精确预测困难的问题,建立了含平波电抗器的直流线路暂态数学模型。计及暂态期间换相角变化的影响,提出一种直流电流变化量的预测方法,可准确预测暂态期间的直流电流变化。构建了基于换相期间直流电流变化量的换相失败预测判据,以实现首次换相失败的预测判别,并提出一种可有效预防首次换相失败的控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了CIGRE直流标准测试模型,不同故障情况下的仿真结果验证了所提方法及控制策略的有效性。

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      • >工程应用
      • 陈亦平, 李崇涛, 杨若朴, 张勇, 唐卓尧

        2020,44(6):186-193, DOI: 10.7500/AEPS20190729004

        摘要:云南异步联网试验中部分频率振荡现象发生在调速器死区附近,为分析此问题,文中建立了考虑调速器死区的分段线性系统模型。通过稳态和动态行为分析阐明了调速器死区对频率稳定性的影响。研究结果表明,增强型死区可能导致系统不存在平衡点,引起频率在死区附近振荡;同时分段线性化系统的稳定性由各频率区间对应的线性系统特征值决定,系统的负阻尼效应也会导致频率失稳,采用简化系统模型和云南电网实际模型均能仿真再现试验中的不同频率振荡现象。

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      • 肖白, 梁雪峰, 姜卓, 牛湘智, 牛强, 李介夫

        2020,44(6):194-199, DOI: 10.7500/AEPS20190521008

        摘要:针对实测的元胞负荷数据中存在随机波动现象而使空间负荷预测精度降低的问题,提出一种利用互补集合经验模态分解(CEEMD)和游程检验技术确定元胞负荷合理最大值的方法。该方法通过互补集合经验模态分解技术将各Ⅰ类元胞负荷序列分别进行分解,每个Ⅰ类元胞得到一组本征模态函数,采用游程检验技术对每个本征模态函数进行随机性检验,建立识别其中高频分量的判据,剔除刻画元胞负荷随机波动性的高频本征模态函数,对余下表征元胞负荷规律性与趋势性的本征模态函数进行重构得到主体分量,将其中最大值作为Ⅰ类元胞负荷合理最大值,最后利用该合理最大值进行基于Ⅰ类元胞和Ⅱ类元胞的空间负荷预测。工程实例表明了该方法正确有效。

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      • 辛耀中, 石俊杰, 周京阳, 高宗和, 陶洪铸, 尚学伟, 翟明玉, 郭建成, 杨胜春, 南贵林, 刘金波

        2015,39(1):2-8, DOI: 10.7500/AEPS20141008024

        摘要:首先回顾了中国电网调度自动化系统的发展历程,然后阐述了智能电网调度控制系统的总体结构,接着总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术创新与应用成效,包括特大电网的可观测性大幅提高、特大电网的可控制性得以加强、多调度中心协同运行和在线安全预警的能力大大提升、电网运行的经济性和新能源消纳的能力持续提高、电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击的能力显著增强等。最后,展望了智能电网调度控制系统需要进一步研究的关键技术。

      • 王锡凡, 王碧阳, 王秀丽, 邵成成

        2014,38(17):4-13, DOI: 10.7500/AEPS20140324013

        摘要:为响应“低碳”经济,海上风电作为一种优质可再生能源,在当前的环境压力和未来的能源危机情况下将得到大力发展。文中对海上风电系统的结构及其优化规划方法进行了归纳。首先,介绍了海上风电场选址、集电系统结构、输电系统并网方式;然后对其可靠性评估方法进行了详细讨论。在此基础上阐述了海上风电系统优化规划的模型与算法。最后,对海上风电优化规划的研究方向提出了建议。

      • 薛禹胜, 赖业宁

        2016,40(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20151208005

        摘要:大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。

      • 卫志农, 余爽, 孙国强, 孙永辉, 王丹

        2013,37(21):196-202, DOI: 10.7500/AEPS20130513006

        摘要:虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。

      • 程时杰

        2013,37(1):3-8, DOI: 10.7500/AEPS201209150

        摘要:分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用,对各种类型储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述,提出了针对规模化应用储能技术的评价指标。在此基础上,分析了不同储能技术的发展和应用前景,并预测了其发展的路线图。

      • 余贻鑫, 刘艳丽

        2015,39(2):1-5, DOI: 10.7500/AEPS20141204007

        摘要:智能电网发展的各个阶段,从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。指出其中关键性的障碍,可以明确如何才能最大限度地发挥其潜能,从而为国家提供广泛的社会效益和经济效益。为此,梳理出发展智能电网所面临的11个关键的挑战性问题,强调指出:计量科学和技术以及标准的制定是需要优先发展的重点领域,多学科交叉合作是发展智能电网的必然选择,法律框架和监管、市场设计以及管理改革是智能电网成功实施并获取应得效益的基本保障。

      • 陈旭, 张勇军, 黄向敏

        2016,40(1):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20150330005

        摘要:为适应高渗透率、大规模分布式电源的接入,主动配电网成为当前及未来智能电网研究的趋势。文中综述了主动配电网背景下分布式电源接入、需求侧管理和拓扑结构等因素对配电网电压分布和电压稳定性的影响;从集中控制和分散控制两个方面总结了主动配电网的无功电压控制方法。结合当前研究现状的分析,总结了各种因素影响下主动配电网的无功电压控制研究中存在的一些问题和不足,指出了主动配电网无功电压控制研究中亟待解决的几个问题。

      • 赵俊华, 董朝阳, 文福拴, 薛禹胜

        2017,41(4):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20160813002

        摘要:以多能源互补协调、“信息—物理—社会”系统深度融合为特征的大能源系统正在出现。因此,急需对面向能源系统的数据科学及大数据挖掘理论与技术开展深入研究。在此背景下,初步探讨了数据科学及其在大能源系统中的应用。首先介绍了数据科学的基本理论,并着重讨论了统计学习理论及数据质量理论的重要性。接着,介绍了深度学习、转移学习和多源数据融合等大数据挖掘技术的新进展。最后,对数据挖掘技术在能源系统中的应用现状做了简单回顾,并展望了未来能源系统数据挖掘研究中值得关注的若干问题。

      • 秦文萍, 王鹏, 韩肖清, 刘志娟

        2014,38(1):28-33, DOI: 10.7500/AEPS20130529009

        摘要:无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,其对系统稳定运行具有重要意义。然而,在传统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。文中分别从有功和无功功率两个角度对电力系统可靠性进行研究。在评估中,考虑了有功和无功功率短缺以及由于系统故障引起的电压扰动问题,在事故后采用三级切负荷技术来确定有功和无功功率对电力系统可靠性的影响,并找出最经济的方法来缓解网络参数越限问题。

      • 鞠平, 刘咏飞, 薛禹胜, 李洪宇, 孙黎霞, 周海强

        2017,41(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20160530011

        摘要:随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

      • 夏妍, 李庚银

        2017,41(13):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20161123004

        摘要:配电侧电力市场的建立需要依托配电网内各类资源和电网的友好互动,因而需要科学的激励机制来引导。为此,文中提出了激励配电侧用户与电网日前互动的模式。依据激励相容原理,提出了一种合理有效的电价机制,厘清了配电网内弹性用户对容量节约效益的贡献;依托输电侧日前市场,设计了用户参与配电侧日前互动的架构、过程及结算;基于分散决策思想,模拟了配电网用户自主响应、多轮博弈的日前互动模型。算例表明,文中所述机制能公平分摊互动产生的成本和效益,深度激励用户与配电网的友好互动,促进配电网有效资产利用率的提升,实现配电网与微电网协同运行、互利共赢。

      • 董朝阳, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2014,38(15):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20140613007

        摘要:以化石能源集中式利用为特征的传统经济和社会发展模式正在逐步发生变革,而以新能源技术和互联网技术为代表的第三次工业革命正在兴起。作为第三次工业革命的核心技术,能源互联网力图结合可再生能源技术与互联网技术,推动分布式可再生能源的大规模利用与分享,促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合,最终实现改变能源利用模式,推动经济与社会可持续发展的目的。在此背景下,展望了能源互联网的发展前景,并试图建立其基本的研究框架。首先,给出了能源互联网的初步定义,并概述了能源互联网的基本架构及其组成。随后,针对广域内分布式设备的协调与控制、电力系统与交通系统的融合、电力系统与天然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个核心问题,探讨了能源互联网研究中可能面临的主要挑战。

      • 卢志刚1 ,谢晓伟2 ,李学平1

        2012,36(7):86-91, DOI:

        摘要:为确定复杂环网保护配合中的最优断点集,引入了4个指标作为最优断点寻找的评判依据,建立了寻找最优断点集的数学模型。基于细菌群体趋药性算法的基本原理,提出了计算最优断点集的新方法。较已有的计算断点集方法,所述方法可以快速地找出最优的最小断点集。算例分析证明了该方法的有效性和实用性。

      • 王业磊, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2015,39(21):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20150623001

        摘要:电转气技术(P2G)的出现让电力系统和天然气系统间的能量双向流动成为可能,促进了气-电网络的深度融合,也为解决间歇性可再生能源发电出力的波动性问题提供了新途径;P2G技术使天然气和电能间具有相互可替代性,使多能源市场的联系更加紧密,是未来多能源系统的重要支持技术。在此背景下,针对包括P2G的多能源系统的市场均衡问题,首先采用近年来发展起来的能源中心建模方法对集成了P2G设备、储气装置、燃气机组等多种能源转换装置的多能源系统进行建模。之后,在博弈论的框架下,研究了各个能源中心同时参与多个能源市场时的市场均衡问题,建立了确定市场均衡点的优化模型,并适于采用并行算法求解。最后,采用一个4节点能源中心测试系统和澳大利亚维多利亚州气电联合系统为例对所提出的模型与方法进行了仿真验证。

      • 高辉,李怀良,翟长国,陈良亮

        2013,37(1):186-190, DOI: 10.7500/AEPS201207057

        摘要:为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例-积分-微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用

      • 杨挺, 赵黎媛, 王成山

        2019,43(1):2-14, DOI: 10.7500/AEPS20180706005

        摘要:推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳安全高效的能源体系,需要发展更加智能的新一代电力系统及综合能源系统。人工智能(AI)是当前最具颠覆性的科学技术之一,在计算智能、感知智能和认知智能方面具有强处理能力。人工智能技术在电力系统和综合能源系统中的应用,将改变能源传统利用模式,促进系统进一步智能化。文中主要从人工智能概述、电力系统及综合能源系统对人工智能的需求,以及人工智能在能源领域中的应用几个层面进行综述和分析,最后对人工智能在电力系统及综合能源系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望。

      • 李鹏, 黄河, 吴小辰, 黄媚, 杨银国, 李凌

        2014,38(1):127-133, DOI: 10.7500/AEPS20130712005

        摘要:电网的安全稳定标准是电网规划和运行的基本准则,中国电网自20世纪80年代以来执行《电力系统安全稳定导则》,对不同严重程度的故障分级设防,为电网高速发展期间保持安全稳定发挥了重要作用。2011年国务院颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》,从负荷损失的角度提出了新的要求,电网公司需重新审视目前执行的安全稳定标准。文中介绍了西方主要发达国家电网执行的安全稳定标准,将其与中国的标准进行比对分析,指出中国下一步修订《电力系统安全稳定导则》需要重点学习和借鉴的内容。

      • 许洪强, 姚建国, 南贵林, 於益军, 杨胜春, 翟明玉

        2018,42(1):1-7, DOI: 10.7500/AEPS20170518001

        摘要:随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。