半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
    • 随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      全选
      • 蔡旭, 杨仁炘, 周剑桥, 方梓熙, 史先强, 陈晴, 王尼娜

        优先出版日期:2021-10-21  DOI: 10.7500/AEPS20210909007

        摘要:随着深远海风电开发利用的快速发展,风电直流送出与并网成为技术热点。本文针对风电交流汇集直流送出、低成本直流送出、多端直流送出和多电压等级直流送出技术,全面论述海上风电直流送出技术在系统拓扑、装备、控制与保护方面的现状、存在的问题、研究热点和发展趋势,指出未来的研究方向,亟需攻克的理论、关键装备和技术问题。

      • 周建力, 乌云娜, 董昊鑫, 贺嘉明, 许传博, 高建伟

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210614005

        摘要:耦合可再生能源发电和氢储能的综合能源系统发展潜力巨大,是实现能源消费清洁低碳的有效途径。以天然气-风-光-氢综合能源系统为规划对象,考虑了系统辐射区域的电动汽车随机充电需求,利用高斯核密度估计和K-means聚类算法来刻画风光出力和电动汽车充电的不确定性并生成典型概率场景,以年综合成本和年碳排放最小为优化目标,引入权重系数来表征决策者的优化偏好,基于混合整数线性规划对系统进行了容量配置优化。算例分析以年逐时数据开展仿真来验证模型的有效性和合理性。结果表明,与传统分供系统和联网型方案相比,该系统得益于风光发电与氢储能的协同,表现出了可观的环境效益;该系统提供充电服务是经济可行的,并且电动汽车在系统内充电能够显著降低间接碳排放。

      • 吴承鑫, 沈海军, 王治华, 黄婷, 范帅, 何光宇

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210405003

        摘要:准确辨识空调负荷模型的参数是挖掘其节能及需求响应潜力的重要基础,当前研究大多采用精度较差的离线辨识方法。为此,基于数据驱动思想,提出一种变频空调模型参数在线辨识方法。首先,建立了数据驱动的空调负荷模型参数在线辨识架构。然后,基于空调负荷模型提出数据驱动的在线辨识机制和方法。其中,数据驱动的在线辨识机制设计为基于参数显著变化事件驱动的参数更新判别机制和基于历史参数波动范围的参数动态阈值设定机制,在该机制下通过粒子群优化算法建立了快速在线辨识方法。最后,通过某实测环境,验证了所提在线辨识方法的有效性,与离线辨识方法相比,所提方法极大地提高了计算速度及准确度,可满足在线应用需要。

      • 钱奇, 闫海峰, 唐伟宁, 覃华勤, 马先芹

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210527001

        摘要:随着用户侧数据采集设备的发展及电网业务对用户侧采集数据需求的深化应用,当前电力用户用电信息采集主站系统在数据采集、计算、入库等方面出现瓶颈,无法满足业务快速发展的需求。针对营销数字化转型发展的需要,基于分布式架构、异步网络、并行计算与分布式存储等技术,文中提出一种具有高频实时采集特征的主站系统建设方案,在采集通信层、任务调度层、分布式存储层及并行计算层4个层面全面解决高频并发交互、复杂任务调度、海量数据存储及实时计算的效率问题。通过省级工程应用表明,所提出的方案可显著提升用电信息采集主站的采集能力,提升改善集中式采集主站性能。

      • 胡金迪, 刘思, 沈广, 叶承晋, 丁一, 鲍卫东

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210612002

        摘要:电动汽车充电桩无功响应潜力的挖掘利用可优化配电网运行,同时提升基础设施容量利用率。文中提出了一种居民充电桩参与无功响应的分布式模型预测控制策略,在不依赖控制、通信中心的前提下,通过端对端通信和边缘计算实现充电桩的协同无功响应,改善配电网电压质量。首先,基于瞬时功率理论与灵敏度矩阵建立了充电桩无功响应的优化模型,利用模型预测控制算法求解充电桩控制电压的最优设定值。然后,建立基于时间戳异步更替的邻域端对端通信策略,交互彼此的电压、功率预测信息,实现多桩优化问题解耦,提升整体调压效果。最后,通过算例仿真表明,所提无功控制策略能在满足充电桩有功充电需求的前提下,有效降低电网电压偏差;此外,端对端通信交互模式下,所提策略的调压效果相比无通信模式下的充电桩无序响应提升明显,并具有较好的通信时延鲁棒性。

      • 兰鹏, 沈晓东, 吴刚, 刘俊勇, 赵厚翔, 王户俊

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210519010

        摘要:随着电力网络与天然气网络耦合程度的加深以及传统配电网向主动配电网的转变,传统输配电气分离下的优化调度无法充分利用各种资源的灵活控制能力,不能获得整体最优解。因此,考虑电气耦合下的输配气协同优化,提出一种输-配-天然气系统优化调度模型。此外,考虑到未来输电系统运营中心、配电系统运营中心与天然气系统运营中心之间的独立性,为了保护各运营中心的信息隐私,提出了一个基于交替方向乘子法的分布式求解框架求解所提模型。为了确保分布式求解算法的收敛性,利用二阶锥松弛方法将气网优化问题转化为凸优化问题。算例结果表明,考虑电气耦合的输配气协同优化能够充分利用主动配电网中的多能耦合资源和储能资源,促进可再生能源消纳,提升系统总体运行经济性。此外,所提分布式求解算法的精确性和收敛性也得到了验证。

      • 何翔路, 娄素华, 吴耀武, 梁彦杰, 陈星

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210705005

        摘要:随着中国电力现货市场建设进程不断加快,风电等新能源参与现货市场竞争已成为趋势,风储一体化电站作为未来风力发电站的一种发展形势,可以通过合理调控实现最大化收益。基于中国电力现货市场初期,双结算模式和偏差考核长期并存的结算规则,综合考量发电商在日前市场的投标收益以及在实时平衡市场的机会收益,建立了考虑储能寿命影响的风储一体化电站参与日前市场投标模型和实时平衡市场滚动自调度模型,以实现现货市场全出清尺度的决策优化。然后,采用随机-鲁棒相结合的建模方法描述日前、实时电价和风电出力的不确定性以优化决策效果。在此基础上,研究了储能寿命模型、鲁棒控制系数和发电预测能力对收益的影响,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。

      • 张璐, 许彪, 唐巍, 张博, 沈沉

        优先出版日期:2021-10-20  DOI: 10.7500/AEPS20210608001

        摘要:交直流混合配电网既可通过配置在线路间的电压源换流器(VSC)实现功率在空间维度上的灵活转移,还可通过配置在系统中的储能实现功率在时间维度上的灵活转移。对此,提出一种基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略,通过VSC与储能的协调优化实现资源的时空互补,有效应对负荷与新能源的随机波动。在优化模型中,采用灵敏度方法简化常规潮流约束,并引入支路损耗变化量修正线性灵敏度法的近似误差,保证了功率潮流约束的准确性,显著提高了求解效率。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

      全选

      2021年第45卷第20期

        >信息能源系统
      • 蔡晔,刘放,曹一家,陈洋,刘颖

        2021,45(20):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20210318002

        摘要:信息物理层间的深度融合是智能电网的重要特征。利用跨域关系实施的攻击会给电网稳定运行带来新的风险,考虑攻击代价因素研究高危攻击策略对于提升电网抵御攻击的能力具有重要意义。首先,基于电力信息物理层间耦合关系,综合结构特性与运行特性定义了一种线路攻击代价指标,以辨识电网中防护措施薄弱而容易遭受攻击的低攻击代价线路。然后,对低攻击代价线路进行多阶段攻击以诱发大停电事故,分析信息物理交互作用下多阶段攻击的危害放大机理。最后,以IEEE 118节点系统和某省电网系统为例进行仿真分析。仿真结果表明:针对低攻击代价线路实施多阶段攻击可造成大停电事故,且攻击代价明显较低;信息节点故障概率的增加使得攻击策略有效性提高,信息网在预防大停电事故中发挥着重要作用。

      • 王梓宇,王镜毓,谢俊,王英英,石东源,段献忠

        2021,45(20):9-17, DOI: 10.7500/AEPS20210108003

        摘要:电力通信系统的正常运行是保障电力系统量测数据和控制命令可靠传输、维持电力系统安全稳定运行的基础。传统的电力通信系统静态模型忽略不同节点功能的差异性,难以同时描述物理与逻辑支路的多层次连接状态,无法准确刻画各种信息物理风险事件下信息流的变化情况。针对这一问题,提出了面向数据可用性的电力通信系统静态分层建模方法。该方法利用物理层到会话层的直接/间接邻接矩阵与层间映射依赖关系,自底向上对信息的传输与处理过程展开详细建模,能更全面地分析信息物理风险事件导致的信息流变化情况,为更准确地开展信息物理交互影响分析和风险评估等研究奠定基础。对复杂风险事件下的IEEE 9节点和IEEE 118节点系统进行了信息物理混合仿真分析,验证了所提方法的有效性。

      • >学术研究
      • 兰浦哲,韩冬,徐潇源,严正,刘旭涛

        2021,45(20):18-28, DOI: 10.7500/AEPS20201106004

        摘要:伴随着中国国家能源革命战略与电力体制改革的发展,综合能源系统作为综合各能源属性的新型能源发展形态逐步兴起,最大限度提升了能源利用效率。然而,综合能源系统存在量测数据冗余度低、量测设备的量测误差较大以及电网与气网量测设备的数据采集单位时间标尺不统一的问题,对电-气耦合的综合能源系统状态估计问题提出严峻挑战。考虑到数据驱动方法具有高度的可移植性与对不同信息提炼归纳的能力,建立了一种基于长短期记忆的电-气耦合综合能源系统贝叶斯状态估计模型。采用贝叶斯学习获取量测量的概率统计特征,利用蒙特卡洛采样生成完备量测数据,通过电-气耦合综合能源系统潮流检验所生成数据的合理性,从而得到长短期记忆深度学习网络的训练样本集合。采用均方根误差的评判标准对长短期记忆深度学习网络进行训练,有效提升了电-气耦合综合能源系统状态估计的精度。与经典模型驱动的状态估计方法比较,算例仿真验证了所提数据驱动状态估计方法的有效性与鲁棒性。

      • 黄煜,徐青山,夏元兴,岳东,窦春霞

        2021,45(20):29-37, DOI: 10.7500/AEPS20210126008

        摘要:大规模风电接入增加了电网发生输电阻塞的概率。为克服确定性阻塞管理方法在应对系统随机扰动上的不足,基于考虑阻塞风险的机会约束规划条件,提出一种计及风电不确定性的传输备用自适应量化方法,构建了包含自适应传输备用的双层随机调度模型。该模型将线路传输备用纳入上层的机组组合模型中,针对下层的经济再调度问题,采用改进点估计法求得线路实时潮流的统计分布特性,并将结果返回上层模型以动态调整备用需求大小。同时,基于下层模型的Karush-Kuhn-Tucher最优条件,将双层优化结构合并为单层,并最终转化为便于求解的混合整数规划问题。最后,通过IEEE RTS-24节点测试算例验证了所提模型和方法能够有效缓解传输阻塞,提高风电消纳和备用可用性。

      • 马兰,谢丽蓉,叶林,路朋,王凯丰

        2021,45(20):38-48, DOI: 10.7500/AEPS20200904002

        摘要:针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略。根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略。根据所提的不同策略设计2种运行方式。在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解。以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性。

      • 石锦凯,鲍谚,陈振,姜振宇,张维戈

        2021,45(20):49-58, DOI: 10.7500/AEPS20210302005

        摘要:针对充电站充电负荷的波动性和不确定性特点,提出了计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法。首先,建立了多面体不确定集描述电动汽车充电负荷的波动性与不确定性。随后,建立了储能系统容量优化配置模型,同时,在优化配置模型中利用储能电池可变寿命模型,实现多约束条件下的储能系统综合成本最小化,使得充电站可以在增加较少综合成本的情况下应对负荷的随机波动。最后,基于鲁棒优化理论实现不确定模型从随机参数到确定性参数模型的转换,结合网格自适应直接搜索算法得到储能系统最佳配置参数。算例通过与确定性算法的对比,验证了所提方法的可行性。

      • 朱永强,蔡钦钦,龚萍,夏春妮,俞子聪,夏瑞华

        2021,45(20):59-66, DOI: 10.7500/AEPS20210331004

        摘要:适用于不同能源形式通用的数学描述和统一的能量流计算方法是多能源网络规划运行的理论基础。文中在构建多能源网络三维拓扑结构图的基础上,提出能量传递的统一描述,借用热力学中强度量和广延量的概念构建多能源网络中支路的能量传递方程。以最常见的圆柱形传递管道为例,推导交直流电能传递、不可压缩黏性流体、可压缩气体,以及热传导、流体传热的支路能量传递过程,并建立描述节点广延量守恒的网络方程。通过采用牛顿-拉夫逊法分别对独立能源子网和多能源网络的稳态能量流进行求解,算例验证了所提方法及模型的可行性。

      • 张希弘,赵奇,陈中,田江,杜璞良,邢强

        2021,45(20):67-75, DOI: 10.7500/AEPS20201028004

        摘要:信息系统数据传输的延迟、丢包及误码将会导致配电网控制中心采集到的信息偏离真实值,为此提出一种在信息物理系统下考虑配电网信息失效的多场景两阶段随机性控制方法。首先,将趋势优化周期内各采样点的数据及预测值基于可能产生的信息失效情况离散为不同的场景集,并以总成本最小为目标运用随机性模型预测控制对周期内的各场景进行实时滚动优化,协调各分布式能源的出力。其次,在更短的实时修正周期内根据可调度能力进行精细化协调,进一步减轻信息失效对配电网的影响。最后,在改进的IEEE 33节点配电网中验证了所提方法在考虑信息失效时可有效提高配电网协调优化的安全性和经济性,并分析了不同信息失效情况下的差异性和灵敏度。

      • 肖峻,鲍震宇,宋晨辉,祖国强

        2021,45(20):76-83, DOI: 10.7500/AEPS20200803005

        摘要:在对配电网安全域(DSSR)、供电能力以及安全分析进行建模时,针对直流潮流模型选择缺乏量化依据问题,提出了基于容量边界与电压边界的潮流模型选择方法。首先,在DSSR交流潮流模型基础上,提出了容量边界和电压边界的概念。其次,基于馈线长度变化时二者的位置关系寻找临界长度,即容量约束或电压约束主导的分界点。若馈线长度小于主导分界点确定的临界长度,则容量约束更严格,可采用直流潮流模型;反之,电压约束更严格,应采用交流潮流模型。最后,针对中国城市、城镇和乡村配电网,计算得到不同导线型号、功率因数和调压措施的临界长度参考值。同时给出了导则中5类供电区域的潮流模型选择建议。

      • 唐家俊,张智,杨莉,崔锦瑞,陈家庚,林哲敏

        2021,45(20):84-92, DOI: 10.7500/AEPS20201001001

        摘要:在电力中长期市场中,增量配售电公司间组建联盟能够降低其偏差考核风险、提高经营收益。在此背景下,提出了一种考虑地域优势和合作成本的增量配售电公司联盟策略。首先,根据配电网的物理性质和隔墙售电政策,采用深度优先搜索算法得到满足地域相邻条件的潜在联盟全集;然后,构建基于交易成本理论的联盟收益模型,提出衡量联盟成员收益分配权的收益贡献率、资源稀缺性、联盟依赖度3个指标,以及基于指标相关性的指标权重确定法和层次分析法的改进Shapley值联盟收益分配方法;最后,提出约束成员选择联盟优先级的宽容度指标,以及基于宽容度的增量配售电公司联盟优化算法。算例分析结果表明增量配售电公司通过联盟可以有效提高收益,地理位置优势直接影响公司收益,合作成本影响了联盟的规模和个体对联盟的选择。

      • 欧阳金鑫,叶俊君,张真,肖超

        2021,45(20):93-102, DOI: 10.7500/AEPS20210401008

        摘要:在多馈入的电网换相换流器型高压直流(LCC-HVDC)输电系统中,交直流系统以及不同LCC-HVDC之间的复杂耦合作用造成换相失败形态产生变化,使得LCC-HVDC的控制保护系统面临挑战。目前,由电网故障直接引发的多回LCC-HVDC同时换相失败现象受到关注,但是换相失败过程中LCC-HVDC系统之间的相互影响却被忽视。LCC-HVDC换相失败后的状态和输出特性急剧变化,通过交流系统的耦合势必对相邻LCC-HVDC产生直接的影响。为此,文中研究了LCC-HVDC换相失败对相邻健全LCC-HVDC的影响,分析了受端弱电网故障下多馈入LCC-HVDC系统中相继换相失败的产生机理和换相失败期间控制系统作用下逆变站的动态无功特性;推导了计及控制系统响应的逆变站无功功率表达式,解析了相邻LCC-HVDC无功交换特性,分析了相继换相失败的特征和影响因素。最后,通过标准模型验证了理论分析的正确性。

      • 杜一星,胡志坚,李犇,陈锦鹏,翁菖宏

        2021,45(20):103-112, DOI: 10.7500/AEPS20210118001

        摘要:常规的机器学习模型应用于电力系统暂态稳定评估时对时间序列的整体感知能力较弱,难以挖掘蕴藏在电气量响应轨迹中的动态信息,且对于临界样本预测结果的可靠性较低。针对上述问题,提出了一种基于双向门控循环单元(BiGRU)的2阶段暂态稳定评估方法。该方法以受扰后底层量测数据的动态轨迹作为输入,首先通过持续的动态评估筛选出可信样本,然后通过回归模型预测不确定样本和可信稳定样本的故障严重度。文中通过向损失函数中引入截断函数和权重系数对BiGRU分类器加以改进,强化了模型对困难样本和失稳样本的学习力度。在修改的新英格兰10机39节点系统上的实验结果表明,所提方法在显著减少对失稳样本漏判的同时,提升了对稳定样本的识别能力。

      • >研制与开发
      • 罗魁,石文辉

        2021,45(20):113-120, DOI: 10.7500/AEPS20200908006

        摘要:大规模风电接入给电网的规划和运行带来了极大的不确定性,导致系统运行模式更加多变。极端运行场景提取对于分析电网运行的高风险薄弱点具有重要意义,而传统经验场景提取方式难以应对风电和负荷的双重不确定性。面向规划层面的电力系统安全稳定评估问题,提出一种基于数据挖掘和机器学习算法的电网极端运行场景提取方法。首先,通过机器学习识别出对暂态功角稳定影响较大的场景变量并依据重要程度进行排序,同时采用熵权法体现场景变量自身的离散性对极端运行场景的贡献程度。随后,利用加权聚类算法筛选出代表大多数场景暂态功角稳定水平的典型运行场景,进而提取出离群、极端的边缘运行点作为极端场景。最后,采用IEEE 39节点算例进行暂态仿真分析,验证了采用数据挖掘与具体问题相结合的方法进行极端场景提取的有效性和合理性,提升了风电并网规划、稳定分析的水平和效率。

      • 杨向真,杨秋强,杜燕,施永

        2021,45(20):121-130, DOI: 10.7500/AEPS20201007003

        摘要:各种模型未知的商业变流器的接入、供电及负荷设备的频繁投切以及网络结构的变化导致微电网系统模型具有不确定性和时变性的特点。针对基于传统比例-积分控制和采用参数化预测模型的模型预测控制等微电网二次调频策略存在的系统机理建模复杂、在线更新困难、定阶非机理建模难以适应全工况建模需求以及参数化预测模型求解复杂等问题,提出了基于自适应在线模型辨识的动态矩阵控制(DMC)二次调频策略。该策略由两部分构成:第1部分为自适应模型辨识,该部分将赤池信息准则模型阶次寻优方法和遗忘因子递推最小二乘法结合起来,实现对微电网等值最优模型的辨识;在第2部分DMC二次频率调节策略中,利用已获取的微电网等值最优模型来实时更新DMC二次调频算法的预测模型,通过滚动优化控制快速恢复系统频率。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台搭建微电网仿真算例,验证了所提辨识方法和频率控制策略的正确性和有效性。

      • 吴张曦,郭春义,赵薇,叶全,杨硕

        2021,45(20):131-139, DOI: 10.7500/AEPS20210330001

        摘要:基于电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合级联直流(HC-UHVDC)系统受到工程和学术界的广泛关注。文中建立了整流侧采用双12脉动LCC、逆变侧采用LCC串联3个并联MMC的HC-UHVDC系统模型,分析了逆变站交流故障LCC换相失败导致直流过电流的产生机理,并提出了一种基于模糊聚类与识别的HC-UHVDC系统过电流抑制方法。该方法首先通过仿真对系统逆变侧交流故障时整流站多电气量进行模糊聚类,根据聚类结果识别的逆变站不同暂态阶段特征来提前设计分阶段的触发角指令值;当系统发生交流故障时再基于整流站本地信息及时调节整流站直流电压,从而快速抑制直流过电流。在PSCAD/EMTDC上的详细电磁暂态仿真结果表明,在逆变侧三相和单相金属性短路故障工况下,所提方法在一定程度上可以抑制逆变站LCC换相失败后的直流过电流和过电压,且可以显著改善HC-UHVDC系统的动态特性。

      • 蒋顺平,丁勇,石祥建,刘为群,陶征,石勇

        2021,45(20):140-147, DOI: 10.7500/AEPS20200928006

        摘要:柔性电源具备中性点位移过电压抑制和接地故障消弧功能,对配电网安全稳定运行至关重要,但是位移过电压抑制在线切换到故障消弧时,存在柔性电源输出过流问题。针对切换瞬间的过流问题,提出了一种幅值差分越限主动闭锁的控制方法,实现柔性电源运行模式的可靠切换。首先,介绍柔性电源运行机理,提出一种共用电流内环的闭环控制方法。其次,建立2种运行模式下的等效电路模型,分析切换过程中的过电流原理,通过位移过电压抑制模式下电压突变量是否越限来判定切换状态,进而闭锁交流输出直至收到上层故障消弧指令,柔性电源转为接地故障消弧模式。然后,仿真分析了2种运行模式及其切换控制方法的合理性。最后,研制样机并在中国某66 kV电网得到应用,现场实测结果验证了该方法的可靠性和先进性。

      • 张芮,宋炎侃,于智同,陈颖,张迪,朱童

        2021,45(20):148-156, DOI: 10.7500/AEPS20201217003

        摘要:现代电力系统存在大量的半桥型电压源变流器,采用传统电磁暂态仿真程序对其进行大规模仿真分析时,存在耗时高、效率低的问题。以半桥子电路为开关状态判断的基本单元,通过分析其开关状态变化时二极管的续流及关断过程,得出普适于半桥型电压源变流器的同步开关预判方法。该方法可在当前时步通过逻辑判断直接得出稳定的开关状态组合,消除了迭代计算。结合同步开关快速预判方法及内节点收缩方法构建了半桥型电压源变流器的快速仿真模型,通过对比仿真,验证了快速仿真模型具有与全详细化模型相当的仿真精度,且能有效减少仿真耗时,提高仿真效率。与全详细化模型相比,针对80模块固态变压器的快速仿真模型可加速20倍。

      • 尤振飞,赵健,王小宇,边晓燕,徐祥海,侯伟宏

        2021,45(20):157-165, DOI: 10.7500/AEPS20200726001

        摘要:提出一种基于语义分割与连通区域标记的隔离开关状态识别方法。首先,提出基于语义分割算法的隔离开关像素提取方法,将图像按照语义类别进行像素分类,实现对开关臂所在像素的提取。其次,提出基于区域生长算法的语义分割图像标记方法,实现对隔离开关连通区域的标记,并提出面积排序统计方法优化面积阈值和消除非开关臂区域。最后,根据开关臂连通区域个数判断隔离开关状态。通过引入风格迁移算法生成隔离开关风格化图像增强训练集,提升污损图像中隔离开关定位、分割的准确性。实验结果表明所提方法能够准确定位、分割隔离开关,并识别开关状态。

      • >工程应用
      • 桑茂盛,丁一,王正风,李竹,包铭磊,尚楠,吴旭

        2021,45(20):166-174, DOI: 10.7500/AEPS20210105002

        摘要:随着中长期交易电量规模持续扩大,交易结果不断挤压系统可调度空间,威胁着系统安全运行,且大量交易结果可能由于电网运行约束被削减,容易引发市场成员对市场公平性的质疑。因此,探究中国计划电量与市场电量“双轨制”下的中长期交易电量放开规模,既有助于明确电力市场的演变态势,又有利于实现电网运行安全和经济效率的统筹优化。文中提出了中长期交易电量放开规模测算方法,该方法兼顾市场化电量出清优化与电网运行安全,构建一个考虑市场经济效益和电网运行约束的双层优化模型。上层为以社会福利最大为目标的市场化电量优化出清模型,下层为考虑输电线路传输容量、系统供热需求、机组检修安排、电厂最小开机方式等电网运行约束的市场化电量校核模型。针对该双层优化模型,提出上下层迭代算法进行求解,并将市场化电量执行约束松弛化处理,以保证模型的可解性。中国某省级电网的实际算例分析验证了所提模型与算法的有效性和实用性。

      • 史普鑫,史沛然,王佩雯,汪洋,陈树楠

        2021,45(20):175-184, DOI: 10.7500/AEPS20201025003

        摘要:新能源大规模并网对电力市场设计与电力系统运行尤其是电力调峰带来了全新挑战。首先,提出在中国以燃煤为主的电源结构下开展华北调峰辅助服务市场建设的必要性;然后,从调峰服务申报、出清机制与结算机制等方面分析华北电力调峰市场机制设计;最后,结合2020年度华北电力调峰市场实际运行情况,从市场力及市场主体报价行为、市场出清及运行情况、市场社会效益3个层面构建调峰市场运行绩效评价指标体系,全面反映了调峰市场力、市场供需关系、市场运行有效性以及市场运行机构运营水平,为中国电力市场体系建设提供了有益参考。

      • >综述
      • 郭小强,魏玉鹏,万燕鸣,周友,孔令国,张哲,卢志刚,华长春,Mariusz MALINOWSKI

        2021,45(20):185-199, DOI: 10.7500/AEPS20201101004

        摘要:新能源发电与氢能相结合是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要途径之一,其中,电力电子变换器被广泛应用。为了实现电解制氢系统高效运行,要求电力电子变换器具有低压大电流能力、低输出电流纹波、高降压比及高可靠性等特点。文中首先分析了电解器模型,并对目前商业化电解器的特点及技术指标进行研究。然后,对新能源电解制氢系统,包括碱性电解器、质子交换膜电解器和固体氧化物电解器中的电力电子变换器进行了整理和分类,并对各类拓扑进行了分析和对比。同时,对电力电子变换器在新能源制氢中潜在的应用、存在的问题以及发展的方向进行了讨论和总结。