留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

当期目录

2023年 第40卷  第2期

智能电网
基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略
徐衍会, 崔瑞顺, 刘江东, 郝雨辰, 朱健, 张红斌, 胡俊杰
2023, 40(2): 143-152. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0296
摘要:
随着分布式光伏在配电网中渗透率的增加,负荷与光伏出力波动等原因引起的配电网电压越限问题日益凸出。为此,提出一种基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略。首先,通过电气距离模块度指标对配网进行集群划分;然后,通过无功电压灵敏度矩阵选取各集群的主导节点,并利用集群电压偏差度判定各集群电压状态。危险集群的光伏逆变器采用就地控制模式调压;安全集群的光伏逆变器采用可变功率控制模式。利用集群之间无功电压的灵敏度,将安全集群与危险集群进行协同配合,从而使整个配电网电压运行在安全域内。最后,根据某实际配电网41节点系统的算例证明,基于光伏集群协同优化的配电网电压控制策略,比统一下垂控制和统一功率优化控制的效果更佳,能够有效提升配电网电压质量。
考虑用户满意度变化和差异的智能小区代理商定价及智能用电服务计划
刘天乐, 黄婧杰, 杨洪明, 刘科明, 徐志强
2023, 40(2): 153-160. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0311
摘要:
售电公司或代理商希望利用峰、谷、尖、平电价,制定可灵活调节的电价,推进智能小区与电网的灵活互动,获得更大收益。前提是不增加用户用电总成本,且满足其满意度要求,但更应该顾及不同用户的满意度变化和差异。因此,提出考虑用户满意度变化和差异的智能小区代理商定价及智能用电服务计划双层模型。上层以代理商利润最大为目标,制定用户电价并传至下层。下层以用户用电费用最低为目标,计及用户满意度变化及差异约束,生成智能用电计划并传回上层,通过上下两层混合整数规划迭代求解该双层模型。算例结果表明,考虑满意度变化和差异后,增加了代理商收益,降低了用户用电费用,减小了负荷曲线峰谷差。智能小区代理商定价可调节用电市场的灵活性,改善电力负荷峰谷差曲线特性,考虑用户满意度变化和差异后可为用户提供更加个性化的智能用电服务。
基于多源数据融合的Alexnet神经网络大电网故障诊断
邓祥力, 吴高珍, 魏聪聪, 肖飞, 刘世明, 王传启
2023, 40(2): 161-169. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0260
摘要:
针对电网在台风、冰冻等极端条件下发生故障的诊断问题,提出利用标准遥信及广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)数据训练Alexnet模型,并应用于电网故障诊断的方案。首先利用标准故障遥信信息和WAMS数据构造Alexnet的输入图片矩阵,对Alexnet进行训练。然后对Alexnet输入图片高维特征提取方法进行分析,提出构造最优分布结构的输入图片矩阵方法,并形成故障诊断模型。最后以海南岛电网遭受台风袭击为场景,搭建仿真模型对Alexnet故障诊断模型进行验证。
含高比例光伏配电网电压安全性数字孪生预警方法
董杰, 宋利明, 黄赟鹏, 陈志敏, 林丽娟, 贾清泉
2023, 40(2): 170-181. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0261
摘要:
光伏的随机不确定性易引起配电网电压越限,而同时光伏又具有电压主动支撑能力,对电压影响产生一定的自消作用。因而,含高比例光伏的新型配电系统电压安全问题日益复杂。因此提出一种新型配电网数字孪生电压安全分析和预警方法。首先论述了孪生配电网电压安全预警的实现机理和功能方案,并基于运行数据建立配电网源荷随机行为的马尔科夫模型,提出不确定场景下电压越限风险评判指标。然后采用吉布斯算法对源荷马尔科夫模型进行蒙特卡洛随机抽样,根据配电网当前的运行状态,利用孪生配电网超实时计算能力快速仿真配电网未来随机场景,并计算电压风险指标,评判电压安全性。最后应用算例分析验证了所提分析方法的有效性及合理性。
电力市场
考虑需求响应的虚拟电厂两阶段市场竞标模型
赵冬梅, 郭育村, 郑亚锐
2023, 40(2): 182-191. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0021
摘要:
虚拟电厂为大规模新能源电力涌入电网提供框架和技术支撑的同时,也为其参与电力市场提供了保障,因此为虚拟电厂建立经济可靠的竞标模型是当前研究的热点。在双结算模式与偏差考核的背景之下,提出了考虑激励型需求响应参与的虚拟电厂竞标模型。考虑在日前与实时市场、当前实时与后续实时市场的双重耦合下,得到虚拟电厂的日前与实时竞标策略;并提出“双因素激励因子”的概念,调动实时需求响应的积极性,减小虚拟电厂的偏差惩罚的同时也可以利用价差获利。最后,以38节点的RBTS配电系统为例进行仿真,仿真结果表明该策略在充分挖掘用户需求响应潜力的同时,提高了虚拟电厂的经济效益,为虚拟电厂参与电力现货市场提供了模型参考。
基于小波包分解与最小二乘支持向量机的用户侧净负荷预测
吴浩, 齐放, 张曦, 刘友波, 向月, 刘俊勇
2023, 40(2): 192-200. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0279
摘要:
随着分布式可再生能源在用户侧逐步接入,电表监测得到的用户净负荷曲线形态相对于原有实际负荷曲线更加不稳定,因而极大降低了用户的净负荷预测精度。针对此问题,提出基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的用户侧净负荷预测方法,通过对用户净负荷时序数据作小波包分解,得到信号特征更为明显的高频分量与低频趋势部分,筛选剔除波动性大、噪声信号多的高频细节分量。同时考虑气象因素,利用最小二乘支持向量机对小样本非线性信号的训练效率高、泛化能力强的特点,采用其模型对其余包含更多有效负荷数据信息的低频分量分别进行预测重构,叠加得到最终的净负荷预测值。通过对可再生能源高度渗透的某地区用户实际净负荷数据进行实例分析,结果表明所提预测方法在此物理场景下相比于传统预测方法有更高的预测精度。
基于长短期记忆神经网络组合算法的短期电力负荷预测
王子乐, 王子谋, 蔡莹, 谭晶, 黄弦超
2023, 40(2): 201-209. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0293
摘要:
短期电力负荷具有不平稳、随机性强等特点,传统的负荷预测方法在建模中常表现出一定的局限性。为提高预测精度,提出了一种基于互补集合经验模态分解(complement-ary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)、长短期记忆 (long short-term memory, LSTM) 神经网络和多元线性回归 (multiple linear regression, MLR) 方法组合而成的CEEMD-LSTM-MLR短期电力负荷预测方法。首先将电力负荷数据通过CEEMD分解为高频分量和低频分量;将复杂的高频分量通过经贝叶斯优化的LSTM神经网络进行预测,周期性的低频分量通过MLR方法进行预测,最后将各分量叠加重构得到最终预测结果。通过算例分析,一方面将不同分解方法进行对比,一方面将不同模型进行对比并探究贝叶斯调参对结果的影响,验证了所提模型更具可靠性与准确性。
新能源电力系统
大规模风电接入的特高压混合级联直流系统送端无功协调控制策略
李昊, 仝义, 赵成勇, 王志冰, 迟永宁
2023, 40(2): 210-218. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0276
摘要:
随着新能源发电占比的不断提高,特高压直流输电系统的送端电网强度变弱,送端交流系统可能存在电压质量较差的问题。为提高送端弱交流系统的电压质量,基于大规模风电接入的特高压混合级联直流系统,提出了滤波器与模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)协调参与送端电网调压的无功协调控制策略。分别分析了该级联直流系统的运行特性、滤波器的无功控制原理以及MMC在不同运行工况下影响其无功支撑能力的因素。针对MMC在过载的运行工况下对弱交流系统无功支撑能力较弱的问题,提出了一种MMC直流电压自适应控制策略,根据MMC传输的有功功率调整其直流电压,以扩大MMC的无功功率极限。仿真算例表明,所提无功协调控制策略能够有效支撑送端弱交流系统的电压,提高送端交流系统的电压质量。
分布式光伏并网下基于调温启停混合控制方式的空调负荷双层优化调度策略
朱兰, 杨鑫宇, 唐陇军, 王坤, 丁雨佳, 陈子墨
2023, 40(2): 219-229. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0312
摘要:
为解决分布式光伏剩余功率注入配电网导致的电压抬升和线路过载问题,利用配电网中空调负荷良好的热储能特性,提出了一种基于调温启停混合控制方式的空调负荷双层优化调度策略,建立了包含电力公司、负荷聚合商(load aggregators,LA)和用户的双层优化调度架构。首先电力公司以网损损失成本和需求响应成本之和最小为目标向负荷聚合商下达调度指令,其次,负荷聚合商以利润最大为目标,选择不同用户的控制方式。相比于传统控制方法,此调度策略改善了聚合空调功率在响应跃迁处的响应效果,更快地达到了调度指令的要求,同时聚合功率保持稳定,促进了分布式光伏的消纳,使节点电压和线路传输功率保持在安全运行范围内。最后,采用基于改进的IEEE33节点进行分析,仿真结果验证了所提调度策略的可行性和有效性。
考虑信息设备故障的分布式电压控制系统风险评估
刘文霞, 高晋, 李涵深
2023, 40(2): 230-238. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0229
摘要:
随着主动配电网的持续发展,电力系统对信息系统的依赖越来越严重,信息设备的随机故障给配电网电压控制带来巨大挑战。为评估信息设备故障对配电网分布式电压控制的影响,首先分析了配电网分布式电压控制系统的组成、控制机理及一致性算法的原理;其次建立了光伏出力运行场景模型和信息设备故障场景模型;然后提出了分布式电压控制下计及信息设备故障影响的电压评估方法,建立了评估指标并给出计算方法;最后通过算例仿真,对比分析了不同类型、位置的信息设备故障对电压的影响,并计算电压风险,结果表明枢纽代理节点故障带来的电压风险最为严重,应根据源荷不平衡程度进行通信网配置。
电动汽车关键技术
城市EV时空充电负荷预测及充电站规划研究
王宇飞, 张飞, 郭俊超, 孙鑫, 霍伟, 王冬生, 杨丽君
2023, 40(2): 239-248. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0251
摘要:
针对目前城市电动汽车(electric vehicle, EV)充电站存在盲目建设、规划不合理导致的部分充电站利用率低、用户充电满意度低等问题,同时为适应“双碳”目标下发展大规模EV的充电站规划需求,提出一种基于蒙特卡洛模拟和回声状态网络(echo state network, ESN)拟合的城市EV时空充电负荷预测方法,进一步开展EV充电站规划研究。首先考虑城市交通路网结构和区域主要功能,将待规划区域进行网格划分并作为待建充电站备选位置;利用蒙特卡洛方法对各类EV进行多种模式的出行链模拟,获取各网格区域内的EV充电负荷数据集;为拟合各网格内EV充电负荷的多样化分布特征,建立基于回声状态网络 ESN学习算法的EV时空充电负荷预测模型,实现一定EV保有量下待规划区内EV时空充电负荷的预测。进一步考虑待规划网格区域内的最大充电预测负荷等约束条件﹑以充电站的建设和运维成本、EV用户充电出行成本以及配网损耗的综合成本最小为目标,建立EV充电站的规划模型,利用粒子群算法进行模型求解得到待规划区的充电站建设位置、数量及容量;最后以某城区EV充电负荷预测及充电站规划为例进行计算,验证了所提方法及模型的有效性。
能源互联网
考虑配电网容量约束和建筑热惰性的城市换热站电制热补热优化配置方法
张思瑞, 李昊, 张庆, 张海东, 郭炳庆, 蒋利民
2023, 40(2): 249-258. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0268
摘要:
北方地区市政供暖普遍存在热源、热网缺口和化石燃料依赖度高的问题,增量建筑的末端供热效果难以保障,而依靠传统配电网增容的方式一定程度上造成了社会资源的浪费。设计了一种面向城市换热站的电制热补热系统,提出了一种配电网“免增容”的城市换热站电制热补热优化配置方法。首先,阐述了电制热补热系统的设计结构,建立了制热设备和蓄热设备的模型与建筑热惰性模型。然后,通过两阶段优化方法,考虑设备投资与运行成本,以经济性为目标,建立了电制热补热优化配置模型。最后,以北京市石景山某居民区为研究对象通过Matlab进行仿真计算,研究结果表明,电制热补热优化配置方法可有效降低配电网负荷峰谷差,保障末端供热效果,并且具有较好的经济性,可为电采暖规划提供参考。
浩吉铁路对华中三省能源供应成本和碳排放影响分析
杜珂, 张健, 袁家海
2023, 40(2): 259-267. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0319
摘要:
为提升华中地区湖北、湖南、江西3省能源利用和电源规划的合理性,提高浩吉铁路通道利用效率,构建了考虑煤炭运输约束的区域电源优化模型。在预测华中3省电力电量及煤炭供需的基础上,以系统总成本最小为目标函数,考虑电力供需、通道运输能力、电源装机上限等约束,分析了浩吉铁路运力对3省能源供应总成本和碳排放的影响。分析结果表明,近期浩吉铁路有利于保障区域煤炭供给、降低能源供应总成本和单位煤炭的运输成本,但中长期来看,浩吉铁路会带来区域碳排放量的增加,出于碳中和与能源转型的考量,作为运煤专线运力在中长期难以得到充分释放。未来华中3省仍需提升清洁能源和特高压的利用规模。
电力装备制造技术
一种晶闸管型混合直流断路器全工况控制策略
贾海鹏, 尹靖元, 韦统振, 朱晋, 霍群海
2023, 40(2): 268-275. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0283
摘要:
围绕快速晶闸管的混合式直流断路器的建模与控制进行研究。综合考虑不同控制策略下的故障电流迁移条件,提出了基于有限状态机方法的控制策略,实现不同状态之间相互转换,重点对预合闸控制和重合闸控制的实现过程进行了详细的状态切换分析和实现,通过将原来时序逻辑关系融合到不同状态的设定中,从而能够随时快速响应不同的事件,避免了传统时序控制方式必须完整执行全部控制过程导致的重复判断和交叉干涉。最后搭建了基于状态机下直流断路器控制系统,并对不同故障模式下的直流断路器状态切换进行了仿真,验证了采用有限状态机控制下多状态间的可靠、快速运行。
基于有源阻抗重构装置的并联并网逆变系统稳定性策略
杨晓雷, 严耀良, 张思, 杭丽君, 闫东, 韩其国, 何远彬, 陶欢
2023, 40(2): 276-284. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0290
摘要:
为了提高分布式并联并网逆变器之间的稳定性和抗电网干扰的能力,首先提出一种广义阻抗模型来表征多并联并网逆变器系统的稳定性,接着提出一种有源阻抗重构策略来增加逆变器的输出阻抗:广义阻抗模型将复杂的传递函数矩阵分解为逆变器输出阻抗矩阵和电网阻抗矩阵,并从理论上推导出更高的逆变器输出阻抗,以增强系统的稳定性和抗电网干扰能力。为验证该方法的有效性,采用16台单相逆变器并联系统进行仿真,并搭建2台并联的并网逆变器平台进行实验。仿真和实验结果证明,所提出的方法能够有效地提高并联并网逆变器系统的稳定性。