2019年 第36卷 第3期
2019, 36(3): 1-10.
摘要:
随着高级测量体系(AMI)在智能电网中的大量使用,电网产生海量的样本信息数据,使用聚类分析方法可以获得详尽的电力系统运行信息。对电力系统中常用的经典型聚类方法和混合型聚类方法进行了概括,并总结了聚类结果的评价指标;对聚类分析在电力系统的负荷预测、电能质量扰动分析、孤岛检测、局部放电和需求响应等领域的应用现状进行了分析;展望了聚类分析技术在电力系统中的研究与发展前景。
随着高级测量体系(AMI)在智能电网中的大量使用,电网产生海量的样本信息数据,使用聚类分析方法可以获得详尽的电力系统运行信息。对电力系统中常用的经典型聚类方法和混合型聚类方法进行了概括,并总结了聚类结果的评价指标;对聚类分析在电力系统的负荷预测、电能质量扰动分析、孤岛检测、局部放电和需求响应等领域的应用现状进行了分析;展望了聚类分析技术在电力系统中的研究与发展前景。
2019, 36(3): 11-18.
摘要:
能源互联网概念的提出,为综合能源利用方式提出了新的思路。计及可再生能源出力和负荷预测不确定性,考虑区域内发电、储能、需求侧多种调度响应资源,采用多场景随机规划方法建立区域能源互联网的源荷储两阶段协调优化模型。日前考虑电价制定,以总社会福利最大为目标,确定第二天电价策略、需求侧响应情况及机组运行计划。日内以总运行成本最小为目标,对日前机组运行计划进行修正。算例证明所提出模型及方法能够充分调动发电侧与需求侧的响应特性,有效实现区域能源互联网系统的协调优化,保证系统的运行经济性和可靠性。
能源互联网概念的提出,为综合能源利用方式提出了新的思路。计及可再生能源出力和负荷预测不确定性,考虑区域内发电、储能、需求侧多种调度响应资源,采用多场景随机规划方法建立区域能源互联网的源荷储两阶段协调优化模型。日前考虑电价制定,以总社会福利最大为目标,确定第二天电价策略、需求侧响应情况及机组运行计划。日内以总运行成本最小为目标,对日前机组运行计划进行修正。算例证明所提出模型及方法能够充分调动发电侧与需求侧的响应特性,有效实现区域能源互联网系统的协调优化,保证系统的运行经济性和可靠性。
2019, 36(3): 19-26.
摘要:
近年来,我国大规模风电基地中出现了新型次/超同步振荡问题,其频率具有时变特性。已有的同步相量测量单元(PMU)和广域测量系统无法准确监测其动态发展过程。鉴于此,本文首先探讨了次/超同步谐波对传统PMU算法的不良影响,剖析谐波引起基频相量测量误差的根源。其次,提出一种具有频率自适应控制能力的次/超同步谐波相量检测方法,能够准确判断系统中是否出现次同步振荡,并检测出基波相量和次/超同步谐波相量。最后,通过搭建实际系统的电磁暂态仿真模型分析验证了改进算法的有效性和精确性。
近年来,我国大规模风电基地中出现了新型次/超同步振荡问题,其频率具有时变特性。已有的同步相量测量单元(PMU)和广域测量系统无法准确监测其动态发展过程。鉴于此,本文首先探讨了次/超同步谐波对传统PMU算法的不良影响,剖析谐波引起基频相量测量误差的根源。其次,提出一种具有频率自适应控制能力的次/超同步谐波相量检测方法,能够准确判断系统中是否出现次同步振荡,并检测出基波相量和次/超同步谐波相量。最后,通过搭建实际系统的电磁暂态仿真模型分析验证了改进算法的有效性和精确性。
2019, 36(3): 27-33.
摘要:
局部阴影条件下,现有的常规光伏电池模型不再适用。结合光伏阵列电流压特性曲线和质点平抛运动轨迹的相似性,构建了适用于阴影条件下的光伏阵列运动学平抛模型,并利用改进粒子群算法对其求解进行最大功率预测。由于平抛模型是对光伏阵列电流电压特性曲线的拟合,而拟合曲线不一定精确,单独使用该模型预估追踪最大功率点存在误差。针对上述问题,在使用改进PSO算法预测光伏阵列的最大功率点后,再利用指数变步长电导增量法进行局部跟踪。在MATLAB中通过不同运行工况下的仿真实验,验证了此多峰寻优方法的可行性,该方法能够有效缩短寻优时间,且减少寻优时系统的振荡,从而达到提高收敛速度和光伏发电效率的目的。
局部阴影条件下,现有的常规光伏电池模型不再适用。结合光伏阵列电流压特性曲线和质点平抛运动轨迹的相似性,构建了适用于阴影条件下的光伏阵列运动学平抛模型,并利用改进粒子群算法对其求解进行最大功率预测。由于平抛模型是对光伏阵列电流电压特性曲线的拟合,而拟合曲线不一定精确,单独使用该模型预估追踪最大功率点存在误差。针对上述问题,在使用改进PSO算法预测光伏阵列的最大功率点后,再利用指数变步长电导增量法进行局部跟踪。在MATLAB中通过不同运行工况下的仿真实验,验证了此多峰寻优方法的可行性,该方法能够有效缩短寻优时间,且减少寻优时系统的振荡,从而达到提高收敛速度和光伏发电效率的目的。
2019, 36(3): 34-41.
摘要:
针对电动汽车用户的里程焦虑,提出一种基于联盟区块链技术的V2V电力交易架构。首先运用联盟区块链技术来建立电动汽车V2V电力交易平台;然后构建电动汽车充电的成本模型和供电的收益模型,并运用二分图表示V2V电力交易双方的关系;最后使用拍卖算法求解二分图的最大权重匹配,从而得到电动汽车V2V电力交易匹配。安全性分析和算例仿真证明了本文提出的基于联盟区块链技术的V2V电力交易架构的安全性和有效性。
针对电动汽车用户的里程焦虑,提出一种基于联盟区块链技术的V2V电力交易架构。首先运用联盟区块链技术来建立电动汽车V2V电力交易平台;然后构建电动汽车充电的成本模型和供电的收益模型,并运用二分图表示V2V电力交易双方的关系;最后使用拍卖算法求解二分图的最大权重匹配,从而得到电动汽车V2V电力交易匹配。安全性分析和算例仿真证明了本文提出的基于联盟区块链技术的V2V电力交易架构的安全性和有效性。
2019, 36(3): 42-50.
摘要:
考虑负荷率的可选择输配电价套餐模型是我国省级电网输配电价改革中的重要技术理论问题之一。针对此本文应用峰荷责任法和输配电成本逐级传导法,建立了计及负荷率的不同电压等级用户输配电成本模型;结合系统负荷率同时率关系的统计特性,应用激励机制设计理论,构造了考虑负荷率的可选择两部制输配电价模型;经严格数学推导证明该套餐模型满足激励相容约束,揭示了其具备选择性及其成立条件,能够科学地甄别用户负荷率的真实信息,能够有效解决选择性定价的逆向选择问题。算例验证表明该模型既能反映不同负荷率和电压等级用户的真实输配电成本,实现公平定价;又能鼓励用户合理用电,提高送变电设备利用率,降低和延缓电网投资;当选项数目为4~5项时,该套餐的定价效果就能够接近完全非线性价格形式。
考虑负荷率的可选择输配电价套餐模型是我国省级电网输配电价改革中的重要技术理论问题之一。针对此本文应用峰荷责任法和输配电成本逐级传导法,建立了计及负荷率的不同电压等级用户输配电成本模型;结合系统负荷率同时率关系的统计特性,应用激励机制设计理论,构造了考虑负荷率的可选择两部制输配电价模型;经严格数学推导证明该套餐模型满足激励相容约束,揭示了其具备选择性及其成立条件,能够科学地甄别用户负荷率的真实信息,能够有效解决选择性定价的逆向选择问题。算例验证表明该模型既能反映不同负荷率和电压等级用户的真实输配电成本,实现公平定价;又能鼓励用户合理用电,提高送变电设备利用率,降低和延缓电网投资;当选项数目为4~5项时,该套餐的定价效果就能够接近完全非线性价格形式。
2019, 36(3): 51-57.
摘要:
随着降温负荷在负荷结构中占比逐年增大,测算降温负荷对中短期负荷预测意义重大。受经济新常态、去产能等政策影响,基本负荷在月间出现较大差异,传统降温负荷测算方法对该类情况有局限性。构建了一种基于支持向量回归和K均值聚类的降温负荷组合测算模型,包括基于SVRWinters的变尺度基本负荷预测和EMDKmeans降温负荷二次剥离。以西北某省实际数据进行算例分析,结果表明该方法能有效解决基本负荷月间差异较大及日内随机波动等问题,具有较高的测算精度及良好适应性。
随着降温负荷在负荷结构中占比逐年增大,测算降温负荷对中短期负荷预测意义重大。受经济新常态、去产能等政策影响,基本负荷在月间出现较大差异,传统降温负荷测算方法对该类情况有局限性。构建了一种基于支持向量回归和K均值聚类的降温负荷组合测算模型,包括基于SVRWinters的变尺度基本负荷预测和EMDKmeans降温负荷二次剥离。以西北某省实际数据进行算例分析,结果表明该方法能有效解决基本负荷月间差异较大及日内随机波动等问题,具有较高的测算精度及良好适应性。
2019, 36(3): 58-65.
摘要:
在电力系统负荷预测中,使用传统的单任务学习方法未考虑多个地点的负荷间的潜在关系,忽视关联信息在多个地点间传递的可能会导致学习效果欠佳。针对这一问题,本文提出基于低秩表示的多任务学习方法进行多个地点的多任务负荷预测,该方法在学习过程中可以提取不同位置的负荷预测模型的共享低维表示,从而可以挖掘多个任务之间的关联关系,同时又可以区别不同任务之间的差别。实验表明,多任务负荷预测的平均性能优于决策树和随机森林等单任务学习方法,在负荷预测的精度上有了一定的提升。
在电力系统负荷预测中,使用传统的单任务学习方法未考虑多个地点的负荷间的潜在关系,忽视关联信息在多个地点间传递的可能会导致学习效果欠佳。针对这一问题,本文提出基于低秩表示的多任务学习方法进行多个地点的多任务负荷预测,该方法在学习过程中可以提取不同位置的负荷预测模型的共享低维表示,从而可以挖掘多个任务之间的关联关系,同时又可以区别不同任务之间的差别。实验表明,多任务负荷预测的平均性能优于决策树和随机森林等单任务学习方法,在负荷预测的精度上有了一定的提升。
2019, 36(3): 66-72.
摘要:
为了充分发挥储能单元维持微电网系统功率平衡,提出了基于储能单元剩余容量(state of charge, SOC)带自补偿的动态下垂控制策略。由于传统的下垂控制的下垂系数过大导致母线电压偏离,并且固定下垂系数运用在储能单元充放电控制上,会导致蓄电池过充过放问题。针对此问题,设计新的动态下垂系数,使得各储能单元的功率与SOC值成比例;并推导电压补偿算法来消除由下垂控制带来的母线电压偏离。与传统的二次控制相比降低了控制复杂度。最后利用MATLAB/Simulink对所提出的控制结构进行验证。
为了充分发挥储能单元维持微电网系统功率平衡,提出了基于储能单元剩余容量(state of charge, SOC)带自补偿的动态下垂控制策略。由于传统的下垂控制的下垂系数过大导致母线电压偏离,并且固定下垂系数运用在储能单元充放电控制上,会导致蓄电池过充过放问题。针对此问题,设计新的动态下垂系数,使得各储能单元的功率与SOC值成比例;并推导电压补偿算法来消除由下垂控制带来的母线电压偏离。与传统的二次控制相比降低了控制复杂度。最后利用MATLAB/Simulink对所提出的控制结构进行验证。
2019, 36(3): 73-79.
摘要:
双向MMC型DC-DC变换器由于其具有电气隔离、灵活控制直流功率、适用于高压大功率场合等诸多优势,目前得到了广泛的关注。本文提出了一种适用于双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,该控制策略系统级采用定交直流电压控制,实现对变换器有功和无功功率的控制;阀组控制采用先生成触发脉冲,然后排序均压的控制方式,实现变换器桥臂能量的均衡。MATLAB/Simulink仿真表明在所提控制策略下,变换器可以获得稳定的直流输出电压,子模块电容电压实现了较好的均衡,同时各个子模块的开关频率也实现了一致,结果比较理想。
双向MMC型DC-DC变换器由于其具有电气隔离、灵活控制直流功率、适用于高压大功率场合等诸多优势,目前得到了广泛的关注。本文提出了一种适用于双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,该控制策略系统级采用定交直流电压控制,实现对变换器有功和无功功率的控制;阀组控制采用先生成触发脉冲,然后排序均压的控制方式,实现变换器桥臂能量的均衡。MATLAB/Simulink仿真表明在所提控制策略下,变换器可以获得稳定的直流输出电压,子模块电容电压实现了较好的均衡,同时各个子模块的开关频率也实现了一致,结果比较理想。
2019, 36(3): 80-87.
摘要:
虚拟电厂运行机制为可再生能源以及需求侧分布式电源并网提供了技术支撑。针对含风、火、水以及柔性负荷的虚拟电厂,构建了两阶段鲁棒优化模型。该模型在对风电出力全部消纳的情况下,优化其内部各单元出力,缓解风电的不确定性和随机性,保证虚拟电厂满足对某些负荷稳定供电的情况下,达到运行经济性最优。针对min-max-min型两阶段优化问题,将其分解为混合整数特性的主问题以及计及风电出力不确定性的线性优化子问题。然后引入线性优化强对偶理论与列约束生成算法对主问题与子问题进行迭代求解,与此同时,在迭代过程中采用Big-M法将子问题的对偶模型线性化。最后通过算例仿真验证了所提两阶段鲁棒模型的有效性。
虚拟电厂运行机制为可再生能源以及需求侧分布式电源并网提供了技术支撑。针对含风、火、水以及柔性负荷的虚拟电厂,构建了两阶段鲁棒优化模型。该模型在对风电出力全部消纳的情况下,优化其内部各单元出力,缓解风电的不确定性和随机性,保证虚拟电厂满足对某些负荷稳定供电的情况下,达到运行经济性最优。针对min-max-min型两阶段优化问题,将其分解为混合整数特性的主问题以及计及风电出力不确定性的线性优化子问题。然后引入线性优化强对偶理论与列约束生成算法对主问题与子问题进行迭代求解,与此同时,在迭代过程中采用Big-M法将子问题的对偶模型线性化。最后通过算例仿真验证了所提两阶段鲁棒模型的有效性。
2019, 36(3): 88-94.
摘要:
为了考虑电网、虚拟电厂(VPP)和内部分布式单元之间的互动,协调成员的可调节共享资源,本文在外部电网环境及内部成员意愿的基础上,研究了虚拟电厂内部个体的协同调度,实现其同外部电网的最优交互。根据电网调整需求和内部单元的响应意愿,建立基于日内调整的虚拟电厂互动机制,得到虚拟电厂的日内调整计划。算例表明所提日内互动机制可以有效协调虚拟电厂内部的可调整资源,保证虚拟电厂按照计划执行,并满足电网的调整计划。
为了考虑电网、虚拟电厂(VPP)和内部分布式单元之间的互动,协调成员的可调节共享资源,本文在外部电网环境及内部成员意愿的基础上,研究了虚拟电厂内部个体的协同调度,实现其同外部电网的最优交互。根据电网调整需求和内部单元的响应意愿,建立基于日内调整的虚拟电厂互动机制,得到虚拟电厂的日内调整计划。算例表明所提日内互动机制可以有效协调虚拟电厂内部的可调整资源,保证虚拟电厂按照计划执行,并满足电网的调整计划。
