2020年 第37卷 第4期
2020, 37(4): 331-340.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0177
摘要:
青海、甘肃等地储能电站相继投运，为我国储能电站的发展提供了宝贵的实践经验，但储能电站建设缺乏统一的设计规范和准则。首先介绍储能系统在电站中所起的作用；进而对储能电站设计、电池选型测试以及接入电网等方面的标准进行梳理；通过对我国典型的储能电站示范应用的内部储能系统结构进行介绍；得出电站在建设过程中需要遵循的设计准则；最后讨论了未来储能电站在建设方面所需要注意的问题。
青海、甘肃等地储能电站相继投运，为我国储能电站的发展提供了宝贵的实践经验，但储能电站建设缺乏统一的设计规范和准则。首先介绍储能系统在电站中所起的作用；进而对储能电站设计、电池选型测试以及接入电网等方面的标准进行梳理；通过对我国典型的储能电站示范应用的内部储能系统结构进行介绍；得出电站在建设过程中需要遵循的设计准则；最后讨论了未来储能电站在建设方面所需要注意的问题。
2020, 37(4): 341-350.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0087
摘要:
针对目前配电网大量接入分布式电源所带来的净负荷剧烈波动问题，提出一种基于局部约束与整体灵活性定量评价相结合的配电网储能优化配置方法。首先利用X-means方法对配电网的年运行场景进行分析，经过聚类选择出关键场景；其次，建立配电网中运行灵活性的定量计算模型和局部灵活性约束；最后，基于所建立的灵活性评价模型，建立求解配电网中储能优化配置的双层迭代求解模型。利用标准IEEE33节点配电网系统模拟真实配电网进行算例设计和仿真，验证了提出的储能配置的灵活性规划方法的有效性和经济性。
针对目前配电网大量接入分布式电源所带来的净负荷剧烈波动问题，提出一种基于局部约束与整体灵活性定量评价相结合的配电网储能优化配置方法。首先利用X-means方法对配电网的年运行场景进行分析，经过聚类选择出关键场景；其次，建立配电网中运行灵活性的定量计算模型和局部灵活性约束；最后，基于所建立的灵活性评价模型，建立求解配电网中储能优化配置的双层迭代求解模型。利用标准IEEE33节点配电网系统模拟真实配电网进行算例设计和仿真，验证了提出的储能配置的灵活性规划方法的有效性和经济性。
2020, 37(4): 351-357.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0929
摘要:
日前光伏发电功率预测是电网经济调度的重要依据。针对K均值(K-means)聚类算法初始聚类中心和聚类数目不易确定的问题和传统神经网络训练参数较多、易陷入局部最优等缺陷，构建了DPK-means和极限学习机(extreme learning machine，ELM)的组合预测算法实现日前光伏发电功率的预测模型。首先，采用密度峰值法(density peaks clustering，DPC)对K-means聚类进行优化，解决了K-means算法初始聚类中心和聚类数目不易确定的问题。然后，在利用DPK-means算法对历史气象数据样本聚类分析的基础上，建立ELM预测模型实现日前光伏发电功率的预测。经实测数据验证可知，所提出的组合预测算法可得到较好的预测结果，具有较强的实用性。
日前光伏发电功率预测是电网经济调度的重要依据。针对K均值(K-means)聚类算法初始聚类中心和聚类数目不易确定的问题和传统神经网络训练参数较多、易陷入局部最优等缺陷，构建了DPK-means和极限学习机(extreme learning machine，ELM)的组合预测算法实现日前光伏发电功率的预测模型。首先，采用密度峰值法(density peaks clustering，DPC)对K-means聚类进行优化，解决了K-means算法初始聚类中心和聚类数目不易确定的问题。然后，在利用DPK-means算法对历史气象数据样本聚类分析的基础上，建立ELM预测模型实现日前光伏发电功率的预测。经实测数据验证可知，所提出的组合预测算法可得到较好的预测结果，具有较强的实用性。
2020, 37(4): 358-367.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0112
摘要:
为了对新能源并网系统进行更合理的规划建设，提高其运行安全性，提出计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估模型。在包含风光出力不确定性、负荷波动、线路和发电机实时状态的基础上，考虑风光联合出力及天气对线路停运率的影响，以便更准确地进行风险评估。在计及电压越限、电压崩溃、线路有功功率越限、系统失负荷的传统风险指标体系基础上，增加了弃风弃光和稳态频率越限风险指标，更全面地考量风险来源。引入涵盖上述指标的综合风险指标，结合层次分析法与熵权法计算各个指标权重，所得结果更客观。采用非序贯蒙特卡洛法抽取系统状态进行风险评估，以IEEE-14节点系统为例，定性分析了新能源接入位置和风光联合出力对系统运行风险的影响，验证所提出模型和方法，为今后以风、光为代表的新能源并网系统运行风险评估提供参考。
为了对新能源并网系统进行更合理的规划建设，提高其运行安全性，提出计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估模型。在包含风光出力不确定性、负荷波动、线路和发电机实时状态的基础上，考虑风光联合出力及天气对线路停运率的影响，以便更准确地进行风险评估。在计及电压越限、电压崩溃、线路有功功率越限、系统失负荷的传统风险指标体系基础上，增加了弃风弃光和稳态频率越限风险指标，更全面地考量风险来源。引入涵盖上述指标的综合风险指标，结合层次分析法与熵权法计算各个指标权重，所得结果更客观。采用非序贯蒙特卡洛法抽取系统状态进行风险评估，以IEEE-14节点系统为例，定性分析了新能源接入位置和风光联合出力对系统运行风险的影响，验证所提出模型和方法，为今后以风、光为代表的新能源并网系统运行风险评估提供参考。
2020, 37(4): 368-375.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0113
摘要:
针对含双馈风力发电机(double-fed induction generator，DFIG)的扩展单机无穷大系统，分析不对称故障下，DFIG接入对系统暂态功角稳定性的影响。基于DFIG阻抗等值模型，依据等面积定则推导不对称故障下含双馈风电系统极限切除角的详细表达式，同时考虑风电比例、风机并网位置两种影响因素对含双馈风电系统极限切除角的影响，从而得到两种影响因素对系统暂态功角稳定性的影响，并分析该影响规律对不同双馈风机模型的适用性。在PSD-BPA中建立含DFIG的扩展单机无穷大系统的仿真模型，对理论分析的正确性进行了仿真验证。
针对含双馈风力发电机(double-fed induction generator，DFIG)的扩展单机无穷大系统，分析不对称故障下，DFIG接入对系统暂态功角稳定性的影响。基于DFIG阻抗等值模型，依据等面积定则推导不对称故障下含双馈风电系统极限切除角的详细表达式，同时考虑风电比例、风机并网位置两种影响因素对含双馈风电系统极限切除角的影响，从而得到两种影响因素对系统暂态功角稳定性的影响，并分析该影响规律对不同双馈风机模型的适用性。在PSD-BPA中建立含DFIG的扩展单机无穷大系统的仿真模型，对理论分析的正确性进行了仿真验证。
2020, 37(4): 376-384.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0119
摘要:
随着国家政策的鼓励支持，大量分布式发电资源并入电网是大势所趋。单一分布式发电资源受出力的不确定性导致其并网的局限性，虚拟电厂利用多电源集群互补效应能够有效缓解这一问题。利用博弈论对虚拟电厂电源进行配置，分析风、光、燃、储电源投资商在各种合作模式与非合作模式下的装机情况，对合作模式各参与者收益进行分配。考虑多人博弈下博弈模型更为复杂，可能出现个体理性和整体理性不一致导致整体收益欠佳，结合电源装机占比、参与者风险偏好系数对Shapley值分配方法进行改进，最后通过算例验证所提方法的有效性。
随着国家政策的鼓励支持，大量分布式发电资源并入电网是大势所趋。单一分布式发电资源受出力的不确定性导致其并网的局限性，虚拟电厂利用多电源集群互补效应能够有效缓解这一问题。利用博弈论对虚拟电厂电源进行配置，分析风、光、燃、储电源投资商在各种合作模式与非合作模式下的装机情况，对合作模式各参与者收益进行分配。考虑多人博弈下博弈模型更为复杂，可能出现个体理性和整体理性不一致导致整体收益欠佳，结合电源装机占比、参与者风险偏好系数对Shapley值分配方法进行改进，最后通过算例验证所提方法的有效性。
2020, 37(4): 385-390.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0427
摘要:
随着内蒙古电网规模的不断扩大，短路电流超标问题已成为近年来运行最突出的问题之一。以2023年内蒙古电网规划网架为研究对象，建立内蒙古电网和华北电网的背靠背直流输电异步联网模型。采用PSD-SCCP短路电流计算程序对内蒙古电网异步联网工程接入前后的220kV、500 kV母线进行全网三相和单相短路电流扫描可知，异步联网工程投运后，能一定程度降低内蒙古电网的整体短路电流水平，尤其对临近换流站的母线短路电流水平的限制效果非常明显；但对于短路电流超标严重且距离换流站较远的地区，限制效果不明显，从而验证了异步联网方案对短路电流限制的有效性和局限性。因此，2023年内蒙古电网的短路电流超标问题，可以采取异步联网方案与其他传统限制短路电流措施相结合的方法来应对。
随着内蒙古电网规模的不断扩大，短路电流超标问题已成为近年来运行最突出的问题之一。以2023年内蒙古电网规划网架为研究对象，建立内蒙古电网和华北电网的背靠背直流输电异步联网模型。采用PSD-SCCP短路电流计算程序对内蒙古电网异步联网工程接入前后的220kV、500 kV母线进行全网三相和单相短路电流扫描可知，异步联网工程投运后，能一定程度降低内蒙古电网的整体短路电流水平，尤其对临近换流站的母线短路电流水平的限制效果非常明显；但对于短路电流超标严重且距离换流站较远的地区，限制效果不明显，从而验证了异步联网方案对短路电流限制的有效性和局限性。因此，2023年内蒙古电网的短路电流超标问题，可以采取异步联网方案与其他传统限制短路电流措施相结合的方法来应对。
2020, 37(4): 391-398.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0574
摘要:
柔性直流配电系统运行方式多样且源荷功率波动具有高频随机性。为解决传统下垂控制下电能质量较低、功率分配不合理和电压动态调节不理想等问题，提出一种将自适应控制、预测控制与下垂控制相结合的控制策略。首先设计直流电压偏差补偿器实时追踪系统的稳定工作电压，并对传统下垂系数设置动态影响因子，自适应调整下垂系数，按各换流站功率裕度合理分配出力；然后在内环电流控制中引入模型预测控制方法，避免因PI参数整定不当弱化控制效果，进一步提高系统的动态响应能力。在PSCAD上搭建双端柔性直流配电系统仿真模型，对不同运行工况进行仿真，验证了该策略的有效性。
柔性直流配电系统运行方式多样且源荷功率波动具有高频随机性。为解决传统下垂控制下电能质量较低、功率分配不合理和电压动态调节不理想等问题，提出一种将自适应控制、预测控制与下垂控制相结合的控制策略。首先设计直流电压偏差补偿器实时追踪系统的稳定工作电压，并对传统下垂系数设置动态影响因子，自适应调整下垂系数，按各换流站功率裕度合理分配出力；然后在内环电流控制中引入模型预测控制方法，避免因PI参数整定不当弱化控制效果，进一步提高系统的动态响应能力。在PSCAD上搭建双端柔性直流配电系统仿真模型，对不同运行工况进行仿真，验证了该策略的有效性。
2020, 37(4): 399-407.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0094
摘要:
针对多级调控联合仿真培训系统(Multi-Level Dispatcher Training Simulator, DTS)中跨域广、多用户多角色沟通冲突及无法模拟调度员下令过程等问题，提出了基于BDIAgent的非游戏玩家(Non-Player-Character, NPC)智能模拟处理方法。通过分析游戏中的NPC特点，将其与DTS系统进行融合，构建基于BDIAgent的NPC模型，设计调控仿真培训的行为树与行为子树，运用消息事件触发技术实现多个NPC间的消息交互及电网事件自动触发。通过与传统仿真系统的流程作对比，验证了非游戏玩家智能模拟技术在多级调控系统联合仿真培训中的可行性和实用性，实现了调控仿真培训从人工、统一培训方式过渡到智能、差异化培训方式。
针对多级调控联合仿真培训系统(Multi-Level Dispatcher Training Simulator, DTS)中跨域广、多用户多角色沟通冲突及无法模拟调度员下令过程等问题，提出了基于BDIAgent的非游戏玩家(Non-Player-Character, NPC)智能模拟处理方法。通过分析游戏中的NPC特点，将其与DTS系统进行融合，构建基于BDIAgent的NPC模型，设计调控仿真培训的行为树与行为子树，运用消息事件触发技术实现多个NPC间的消息交互及电网事件自动触发。通过与传统仿真系统的流程作对比，验证了非游戏玩家智能模拟技术在多级调控系统联合仿真培训中的可行性和实用性，实现了调控仿真培训从人工、统一培训方式过渡到智能、差异化培训方式。
2020, 37(4): 408-415.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0998
摘要:
模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)的电力电子拓扑结构决定了其零惯性的特性，对系统惯性无支撑作用，系统发生直流传输功率波动和交流系统发生短时功率失衡都可能导致与火电机组相连的交流电网频率产生较大偏差。针对上述问题，提出了一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)的MMC受端换流器控制策略。该控制策略在MMC功率外环控制中加入一阶惯性环节，为系统提供惯性参数和阻尼参数，使换流器在运行外特性上与同步发电机相类似。通过建立VSG数学模型，对惯性参数和阻尼参数的动态响应进行分析。基于Opal-RT实时仿真，搭建五端MMC-MTDC系统验证所提出的控制策略的正确性与有效性。仿真结果充分表明，当交直流系统功率发生波动时，该控制策略能够在不依靠复杂通信系统的条件下，有效地抑制交流电网频率波动，VSG控制策略能有效为系统提供惯性和阻尼，提高交流系统频率稳定。
模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)的电力电子拓扑结构决定了其零惯性的特性，对系统惯性无支撑作用，系统发生直流传输功率波动和交流系统发生短时功率失衡都可能导致与火电机组相连的交流电网频率产生较大偏差。针对上述问题，提出了一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)的MMC受端换流器控制策略。该控制策略在MMC功率外环控制中加入一阶惯性环节，为系统提供惯性参数和阻尼参数，使换流器在运行外特性上与同步发电机相类似。通过建立VSG数学模型，对惯性参数和阻尼参数的动态响应进行分析。基于Opal-RT实时仿真，搭建五端MMC-MTDC系统验证所提出的控制策略的正确性与有效性。仿真结果充分表明，当交直流系统功率发生波动时，该控制策略能够在不依靠复杂通信系统的条件下，有效地抑制交流电网频率波动，VSG控制策略能有效为系统提供惯性和阻尼，提高交流系统频率稳定。
2020, 37(4): 416-424.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0175
摘要:
随着激励型需求响应逐渐参与到电网运行中，其在改善负荷分布以及提升配电网可靠性具有影响。在现有激励型需求响应特点的基础上，依据消费者心理学原理分别建立了不可调度（可中断负荷、紧急需求响应）和可调度（直接负荷控制）的响应模型。以不同时间尺度为基础通过模糊C均值聚类算法将激励型需求响应资源进行分类，在此基础上考虑不可调度和可调度响应资源在不同时间尺度下的响应能力和不确定性等响应特性，建立了灵活配置的激励型需求响应参与两阶段响应调度模型，最后通过序贯蒙特卡洛模拟法对改进RBTS Bus6系统进行可靠性计算。算例验证了所提方法的有效性。
随着激励型需求响应逐渐参与到电网运行中，其在改善负荷分布以及提升配电网可靠性具有影响。在现有激励型需求响应特点的基础上，依据消费者心理学原理分别建立了不可调度（可中断负荷、紧急需求响应）和可调度（直接负荷控制）的响应模型。以不同时间尺度为基础通过模糊C均值聚类算法将激励型需求响应资源进行分类，在此基础上考虑不可调度和可调度响应资源在不同时间尺度下的响应能力和不确定性等响应特性，建立了灵活配置的激励型需求响应参与两阶段响应调度模型，最后通过序贯蒙特卡洛模拟法对改进RBTS Bus6系统进行可靠性计算。算例验证了所提方法的有效性。
2020, 37(4): 425-432.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0412
摘要:
为提高微网供需两侧的经济运行水平，分析价格弹性系数不确定性给微网需求侧和供应侧带来的成本影响，在微网需求侧，建立了考虑价格弹性系数不确定性的需求响应成本效益模型；然后在微网供应侧，以经济运行成本和环境成本为优化目标，结合微网实际运行约束，建立了考虑不确定性价格需求响应的微网经济运行优化模型，提出一种新的差分粒子群混合算法作为优化模型的求解方法。采用基准函数作优化对比测试，验证了改进算法的有效性和可靠性。通过仿真实验结果得出：考虑价格弹性不确定性因素，会增加微网需求响应成本，同时，加入不确定性因素后微网供应侧运行效益有所降低。
为提高微网供需两侧的经济运行水平，分析价格弹性系数不确定性给微网需求侧和供应侧带来的成本影响，在微网需求侧，建立了考虑价格弹性系数不确定性的需求响应成本效益模型；然后在微网供应侧，以经济运行成本和环境成本为优化目标，结合微网实际运行约束，建立了考虑不确定性价格需求响应的微网经济运行优化模型，提出一种新的差分粒子群混合算法作为优化模型的求解方法。采用基准函数作优化对比测试，验证了改进算法的有效性和可靠性。通过仿真实验结果得出：考虑价格弹性不确定性因素，会增加微网需求响应成本，同时，加入不确定性因素后微网供应侧运行效益有所降低。
2020, 37(4): 433-440.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0102
摘要:
随着清洁能源的快速发展，微电网凭借其对分布式电源灵活高效的集成能力，已成为智能电网的重要发展方向。电力市场环境下，微电网如何协调优化好内外部资源，取得最大经济利益对其生存和发展至关重要。为有效促进电力市场环境下微电网的经济优化运营，提出了电力市场环境下的微电网双层经济调度优化模型。模型中上层考虑微电网参与售电侧市场和电力辅助服务市场竞争，制定微电网市场交易计划，优化微电网运营收益；下层考虑微电网内部分布式电源优化调度，协调内部各种资源最优分配，使运行总成本最低。通过算例分析验证建立双层优化，微电网可在电力市场竞争环境下获得更好的经济效益。
随着清洁能源的快速发展，微电网凭借其对分布式电源灵活高效的集成能力，已成为智能电网的重要发展方向。电力市场环境下，微电网如何协调优化好内外部资源，取得最大经济利益对其生存和发展至关重要。为有效促进电力市场环境下微电网的经济优化运营，提出了电力市场环境下的微电网双层经济调度优化模型。模型中上层考虑微电网参与售电侧市场和电力辅助服务市场竞争，制定微电网市场交易计划，优化微电网运营收益；下层考虑微电网内部分布式电源优化调度，协调内部各种资源最优分配，使运行总成本最低。通过算例分析验证建立双层优化，微电网可在电力市场竞争环境下获得更好的经济效益。
