2017年 第34卷 第4期
2017, 34(4): 1-7.
摘要:
面对可再生能源发电的间歇性问题,电转气(Power-to-Gas,P2G)技术可将短期过剩电能转化为气体燃料,利用现有天然气网络进行储存、传输和再利用,为可再生能源的大规模消纳提供新的方式。另一方面,P2G技术的应用可引导电力系统和天然气系统的进一步融合,推动安全经济、清洁高效的未来能源体系的建立。本文针对含P2G过程的电-气互联系统,在综合考虑系统运行的能量流平衡、能量转换限制及天然气管网储气要求等约束的基础上,以提高可再生能源利用和系统运行经济性为目标,提出了含P2G过程的电-气系统联合运行优化模型。通过算例研究,验证了所提模型的有效性,分析了P2G过程对电-气系统联合运行的影响,并展示了其在提升系统可再生能源消纳方面的潜力。
面对可再生能源发电的间歇性问题,电转气(Power-to-Gas,P2G)技术可将短期过剩电能转化为气体燃料,利用现有天然气网络进行储存、传输和再利用,为可再生能源的大规模消纳提供新的方式。另一方面,P2G技术的应用可引导电力系统和天然气系统的进一步融合,推动安全经济、清洁高效的未来能源体系的建立。本文针对含P2G过程的电-气互联系统,在综合考虑系统运行的能量流平衡、能量转换限制及天然气管网储气要求等约束的基础上,以提高可再生能源利用和系统运行经济性为目标,提出了含P2G过程的电-气系统联合运行优化模型。通过算例研究,验证了所提模型的有效性,分析了P2G过程对电-气系统联合运行的影响,并展示了其在提升系统可再生能源消纳方面的潜力。
2017, 34(4): 8-14.
摘要:
针对风电反调峰特性与预测偏差,提出风水火联合电力系统的动态优化调度模型,采用分层策略进行优化。即划分为以下三层:避免火电冗余及低负荷运行的火电开机方式优化层,使水电在平抑负荷与风电波动同时尽可能多承担负荷的水电调峰优化层,计及调度周期内各时刻风电预测偏差产生的附加成本并使系统总成本最小的风火电优化层。利用跟踪中心轨迹内点法对二、三层进行优化求解。对含一风电场和多水电站的电网算例进行仿真验证,结果表明,所提优化模型和方法为风水火联合电力系统的动态优化调度提供了一种有效方法。
针对风电反调峰特性与预测偏差,提出风水火联合电力系统的动态优化调度模型,采用分层策略进行优化。即划分为以下三层:避免火电冗余及低负荷运行的火电开机方式优化层,使水电在平抑负荷与风电波动同时尽可能多承担负荷的水电调峰优化层,计及调度周期内各时刻风电预测偏差产生的附加成本并使系统总成本最小的风火电优化层。利用跟踪中心轨迹内点法对二、三层进行优化求解。对含一风电场和多水电站的电网算例进行仿真验证,结果表明,所提优化模型和方法为风水火联合电力系统的动态优化调度提供了一种有效方法。
2017, 34(4): 15-20.
摘要:
配电网可调度资源的用电方式以及对激励信号的敏感程度都有很大差异,这些将直接影响调度资源互动的可操作性、运转效率及电网运行效益。本文在考虑工作日与节假日运行方式、计划检修协调优化以及临时供电优化、重要负荷保电需求等因素的基础上,将多种互动按不同场景进行分别处理,研究中长期配电网络、分布式电源、负荷、上级电网之间的互动技术。针对配电网月度运行结构优化的目标、模型和方法开展详细研究,将多目标粒子群优化算法用于南京实际配电网运行结构优化,并从配电网月度运行结构最优解集中获得该地区的最优运行结构参考方案,验证了本文所提方法的有效性和正确性。
配电网可调度资源的用电方式以及对激励信号的敏感程度都有很大差异,这些将直接影响调度资源互动的可操作性、运转效率及电网运行效益。本文在考虑工作日与节假日运行方式、计划检修协调优化以及临时供电优化、重要负荷保电需求等因素的基础上,将多种互动按不同场景进行分别处理,研究中长期配电网络、分布式电源、负荷、上级电网之间的互动技术。针对配电网月度运行结构优化的目标、模型和方法开展详细研究,将多目标粒子群优化算法用于南京实际配电网运行结构优化,并从配电网月度运行结构最优解集中获得该地区的最优运行结构参考方案,验证了本文所提方法的有效性和正确性。
2017, 34(4): 21-26.
摘要:
风电间歇性和波动性强,难以被直接调度。储液式碳捕集机组能快速改变捕集系统运行状态,将其与风电聚合为虚拟电厂整体参与调度。以各时段内该虚拟电厂在电力市场与碳市场中的净收益最大为目标,构建包含溶液储量关系子模型的日前-实时双阶段环保经济调度模型。以日前调度结果作为申报出力,根据风电出力偏差,实时修正碳捕集机组净输出功率以跟随风电变化。仿真结果验证了模型的合理性。虚拟电厂联合运行模式可协调优化内部各单元的出力安排与净碳排放水平,使风电成为可调度资源;相较于独立运行模式,能获得更显著的碳减排效益和更高的经济效益。
风电间歇性和波动性强,难以被直接调度。储液式碳捕集机组能快速改变捕集系统运行状态,将其与风电聚合为虚拟电厂整体参与调度。以各时段内该虚拟电厂在电力市场与碳市场中的净收益最大为目标,构建包含溶液储量关系子模型的日前-实时双阶段环保经济调度模型。以日前调度结果作为申报出力,根据风电出力偏差,实时修正碳捕集机组净输出功率以跟随风电变化。仿真结果验证了模型的合理性。虚拟电厂联合运行模式可协调优化内部各单元的出力安排与净碳排放水平,使风电成为可调度资源;相较于独立运行模式,能获得更显著的碳减排效益和更高的经济效益。
2017, 34(4): 27-32.
摘要:
随着电网规模的增大和运行复杂程度的提高,基于运行统计的输电网输电能力评价能够真实地反映电网的设备、结构和运行管理水平,因此逐步受到各国重视。在深入剖析输电网可靠性评价指标体系的基础上,提出了考虑回路调度容量的输电能力评价系列指标;同时建立了以变电站为核心的变电能力的评价指标,包括变电站整体健康程度和考虑站内网络特征的变电站容量损失两类指标。进一步提升了现有指标评估实际输电能力的准确度,通过局部电网案例分析表明了所建指标的有效性。
随着电网规模的增大和运行复杂程度的提高,基于运行统计的输电网输电能力评价能够真实地反映电网的设备、结构和运行管理水平,因此逐步受到各国重视。在深入剖析输电网可靠性评价指标体系的基础上,提出了考虑回路调度容量的输电能力评价系列指标;同时建立了以变电站为核心的变电能力的评价指标,包括变电站整体健康程度和考虑站内网络特征的变电站容量损失两类指标。进一步提升了现有指标评估实际输电能力的准确度,通过局部电网案例分析表明了所建指标的有效性。
2017, 34(4): 33-39.
摘要:
状态实时监测与控制对于电网安全经济运行具有重要意义。提出一种鲁棒预测辅助电力系统状态估计算法,即广义最大似然-扩展卡尔曼滤波法(GM-EKF)。该算法以预测辅助状态估计为基础,由线性回归模型构建、异常值辨识、鲁棒预白化和鲁棒滤波等过程构成。在高斯噪声分布时,GM-EKF可以有效降低异常值对估计性能的不良影响。仿真实验在多种不同测试系统中进行,且每个测试都包括正常运行、多不良数据和负荷突变3种情况,实验结果验证了GM-EKF的可行性和鲁棒性。
状态实时监测与控制对于电网安全经济运行具有重要意义。提出一种鲁棒预测辅助电力系统状态估计算法,即广义最大似然-扩展卡尔曼滤波法(GM-EKF)。该算法以预测辅助状态估计为基础,由线性回归模型构建、异常值辨识、鲁棒预白化和鲁棒滤波等过程构成。在高斯噪声分布时,GM-EKF可以有效降低异常值对估计性能的不良影响。仿真实验在多种不同测试系统中进行,且每个测试都包括正常运行、多不良数据和负荷突变3种情况,实验结果验证了GM-EKF的可行性和鲁棒性。
2017, 34(4): 40-49.
摘要:
提出了一种基于熵权法的节点电压暂降严重程度评估方法。首先,基于IEC61000-2-8表格确定评价指标及其等级划分;然后,采用层次分析法与权值函数法分别计算持续时间与幅值影响度,进而假设持续时间与幅值相互独立,定义了复数形式的电压暂降影响度,并以标准化模值量化影响度的大小;最后,通过熵权法将基于层次分析法与基于权值函数法的电压暂降影响度赋权求和得到基于熵权法的电压暂降综合影响度。使用所提出评估方法分析某城市电网电压暂降监测数据的结果表明,通过熵权法将层次分析法与权值函数法结合,计算结果较使用单一方法更为合理,所提电压暂降综合影响度指标可以更全面地描述电网中典型监测节点的电压暂降严重程度。
提出了一种基于熵权法的节点电压暂降严重程度评估方法。首先,基于IEC61000-2-8表格确定评价指标及其等级划分;然后,采用层次分析法与权值函数法分别计算持续时间与幅值影响度,进而假设持续时间与幅值相互独立,定义了复数形式的电压暂降影响度,并以标准化模值量化影响度的大小;最后,通过熵权法将基于层次分析法与基于权值函数法的电压暂降影响度赋权求和得到基于熵权法的电压暂降综合影响度。使用所提出评估方法分析某城市电网电压暂降监测数据的结果表明,通过熵权法将层次分析法与权值函数法结合,计算结果较使用单一方法更为合理,所提电压暂降综合影响度指标可以更全面地描述电网中典型监测节点的电压暂降严重程度。
2017, 34(4): 50-58.
摘要:
本文针对交流电网不同的运行方式和故障情况下的直流系统动态无功需求及功率恢复特性展开研究。以CIGRE直流输电标准测试系统和某实际直流工程系统为对象,研究交流电网支撑能力改变和不同的故障严重程度下直流系统逆变侧换流器功率变化的规律,并搭建简单的多馈入直流系统,分析在多馈入情况下直流功率的特性;总结了各变化规律中的特征点及其出现时间,建立直流系统逆变侧换流器功率恢复时间特性模型;最后将直流功率恢复时间特性模型应用于机电暂态仿真,代替详细直流模型,并将仿真结果与电磁暂态仿真结果对比,验证了其可行性。
本文针对交流电网不同的运行方式和故障情况下的直流系统动态无功需求及功率恢复特性展开研究。以CIGRE直流输电标准测试系统和某实际直流工程系统为对象,研究交流电网支撑能力改变和不同的故障严重程度下直流系统逆变侧换流器功率变化的规律,并搭建简单的多馈入直流系统,分析在多馈入情况下直流功率的特性;总结了各变化规律中的特征点及其出现时间,建立直流系统逆变侧换流器功率恢复时间特性模型;最后将直流功率恢复时间特性模型应用于机电暂态仿真,代替详细直流模型,并将仿真结果与电磁暂态仿真结果对比,验证了其可行性。
2017, 34(4): 59-64.
摘要:
主动配电网(active distribution network,ADN)采用主动控制和管理措施,能够有效解决高渗透率分布式能源并网的技术难题。针对多类型分布式电源(distributed generation,DG)、储能和补偿电容接入ADN的综合最优配置问题,建立了考虑综合成本,平均供电可靠性和温室气体排放量的多目标模型,并采用一种改进的多目标粒子群算法进行优化求解。该算法通过引入遗传算子提高算法的全局寻优能力,避免算法进入早熟;在处理DG、储能和补偿电容定容问题时,通过外部档案更新和种群全局最优解的选取,提高多目标粒子群算法优化容量分配的能力。针对获得的非劣解集,采用基于信息熵的模糊决策技术得到不受决策者偏好影响的最终方案。算例选取IEEE-33节点配电系统作为仿真对象,证明了该算法具有良好的收敛特性和全局搜索能力。
主动配电网(active distribution network,ADN)采用主动控制和管理措施,能够有效解决高渗透率分布式能源并网的技术难题。针对多类型分布式电源(distributed generation,DG)、储能和补偿电容接入ADN的综合最优配置问题,建立了考虑综合成本,平均供电可靠性和温室气体排放量的多目标模型,并采用一种改进的多目标粒子群算法进行优化求解。该算法通过引入遗传算子提高算法的全局寻优能力,避免算法进入早熟;在处理DG、储能和补偿电容定容问题时,通过外部档案更新和种群全局最优解的选取,提高多目标粒子群算法优化容量分配的能力。针对获得的非劣解集,采用基于信息熵的模糊决策技术得到不受决策者偏好影响的最终方案。算例选取IEEE-33节点配电系统作为仿真对象,证明了该算法具有良好的收敛特性和全局搜索能力。
2017, 34(4): 65-71.
摘要:
为改善DC-DC变换器性能提出了一种兼具低输入电流纹波和高增益的DC-DC变换器:通过交错控制方式以及合理的设置滤波电容来减小输入电流的脉动,通过高频升压变压器及副边开关电容升压电路两者的配合以极大提高DC-DC变换器的增益。文中详细分析了新提出的DC-DC变换器工作机理以及系统的综合性能,并进一步给出了系统的具体设计方法,最后搭建了一台100W,20V/200V样机,实验最高效率为92.5%,验证了理论分析的正确性。
为改善DC-DC变换器性能提出了一种兼具低输入电流纹波和高增益的DC-DC变换器:通过交错控制方式以及合理的设置滤波电容来减小输入电流的脉动,通过高频升压变压器及副边开关电容升压电路两者的配合以极大提高DC-DC变换器的增益。文中详细分析了新提出的DC-DC变换器工作机理以及系统的综合性能,并进一步给出了系统的具体设计方法,最后搭建了一台100W,20V/200V样机,实验最高效率为92.5%,验证了理论分析的正确性。
2017, 34(4): 72-78.
摘要:
近年来,我国电力行业正经历一场深刻的变革。不断深化的市场化改革给电网调度运行带来了新的严峻挑战。南方电网所辖五省区,是我国电力市场改革的最前沿。市场化改革的不断深入,正改变着南方电网调度运行业务。为此,本文介绍了国外主要电力市场在调度运行管理方面的成功经验,深入分析了当前新环境下电网调度运行所面临的变化和多重挑战,在此基础上系统提出了支撑市场化发展的调度运行关键技术体系,最后结合南方电网发展实际,探讨了南方电网市场环境下亟需开展的技术储备。
近年来,我国电力行业正经历一场深刻的变革。不断深化的市场化改革给电网调度运行带来了新的严峻挑战。南方电网所辖五省区,是我国电力市场改革的最前沿。市场化改革的不断深入,正改变着南方电网调度运行业务。为此,本文介绍了国外主要电力市场在调度运行管理方面的成功经验,深入分析了当前新环境下电网调度运行所面临的变化和多重挑战,在此基础上系统提出了支撑市场化发展的调度运行关键技术体系,最后结合南方电网发展实际,探讨了南方电网市场环境下亟需开展的技术储备。
2017, 34(4): 79-85.
摘要:
开放售电侧是我国新一轮电力市场改革的重点,随之各种类型的售电公司在全国各地迅速成立,售电公司将替代供电公司承担从市场上买电、向用户卖电的职责。因此,售电公司购售电决策和风险管理是一个亟需研究的新课题。本文首先从类型、运营模式、核心业务以及利润来源4个方面分析售电公司区别于以往大用户购电和供电公司的特点,随后着重针对国内外现有相关售电公司的购电策略和风险管理研究成果进行了分类和总结。在此基础上结合我国电力市场发展背景及可能提供的增值服务,为售电公司在购售电决策和风险管理方面指出了进一步的研究方向。
开放售电侧是我国新一轮电力市场改革的重点,随之各种类型的售电公司在全国各地迅速成立,售电公司将替代供电公司承担从市场上买电、向用户卖电的职责。因此,售电公司购售电决策和风险管理是一个亟需研究的新课题。本文首先从类型、运营模式、核心业务以及利润来源4个方面分析售电公司区别于以往大用户购电和供电公司的特点,随后着重针对国内外现有相关售电公司的购电策略和风险管理研究成果进行了分类和总结。在此基础上结合我国电力市场发展背景及可能提供的增值服务,为售电公司在购售电决策和风险管理方面指出了进一步的研究方向。
2017, 34(4): 86-94.
摘要:
建立全国性碳排放交易机制之前,需要设计合理的碳排放交易机制,尤其是初始碳配额分配。采用基于多Agent方法,结合目前使用广泛的统一定价拍卖方式研究初始配额分配中不同的拍卖比例对电力价格、碳价格、碳排放量和发电能源结构的影响。本文还进一步对统一定价拍卖方法和免费分配方法进行了对比。模拟仿真结果表明:随着拍卖比例的增加,电价小幅上涨。同时高比例的拍卖将导致碳价降低、碳排放减少。在发电电源结构中,清洁能源方面将获得快速发展。而且,拍卖方法比免费分配方法在减排方面更加激进,随着拍卖比例提高,拍卖方法对电力行业的影响更加明显。基于以上结果,本文对碳排放交易市场中的拍卖比例提出政策建议。
建立全国性碳排放交易机制之前,需要设计合理的碳排放交易机制,尤其是初始碳配额分配。采用基于多Agent方法,结合目前使用广泛的统一定价拍卖方式研究初始配额分配中不同的拍卖比例对电力价格、碳价格、碳排放量和发电能源结构的影响。本文还进一步对统一定价拍卖方法和免费分配方法进行了对比。模拟仿真结果表明:随着拍卖比例的增加,电价小幅上涨。同时高比例的拍卖将导致碳价降低、碳排放减少。在发电电源结构中,清洁能源方面将获得快速发展。而且,拍卖方法比免费分配方法在减排方面更加激进,随着拍卖比例提高,拍卖方法对电力行业的影响更加明显。基于以上结果,本文对碳排放交易市场中的拍卖比例提出政策建议。
