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当期目录

2022年 第39卷  第4期

能源互联网
基于仿射鲁棒优化的多站融合协同优化调度
张笑演, 郭创新, 金国胜, 尹康, 高亚栋, 周盈
2022, 39(4): 379-387. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0139
摘要:
为解决新能源出力不确定性的多能电站(数据中心、电动汽车充电站、分布式光伏、风电、储能站)优化运行和收益分配问题,提出基于仿射鲁棒优化的多站融合协同优化策略。考虑数据中心与其余子系统分属不同运营商,对多站融合系统中各子系统进行建模,其中数据中心的负载具有可平移负荷的特性;通过盒式不确定集对风电和光伏出力的不确定性进行建模;以多站融合协同总收益最大化为目标函数,采用仿射鲁棒优化方法进行求解。提出了基于影子价格的能源站与数据中心站的收益分配方法。最后,通过仿真算例说明了所提模型的有效性和所提收益分配方法的合理性。
基于机会约束的区域能源互联网优化运行
李宁, 王琦, 葛中心, 陈永华, 杨冬梅, YUJames
2022, 39(4): 388-396. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0142
摘要:
为保证区域能源互联网的可靠、经济运行,基于机会约束理论对不确定环境下的优化运行方法展开研究。考虑风电出力预测误差随机变量,建立燃气轮机备用容量机会约束条件、备用偏差风险成本目标函数,进而提出一种考虑备用容量的区域能源互联网随机优化运行方法。仿真结果表明所提方法能够有效管控风电并网带来的运行风险,在提高系统运行可靠性的同时,兼顾系统运行和燃气轮机备用的经济性。
考虑能量枢纽间合作的优化运行方式
朱西平, 姚显億, 付迁, 罗健, 李姿霖, 文红
2022, 39(4): 397-405. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0168
摘要:
区域能源系统中,多个能量枢纽(energy hub,EH)间相互协调合作有利于提高系统的稳定性并降低自身的运行成本。因此,将多个EH构建为合作联盟,以合作的方式进行能源调度,通过沙普利值进行利益分配,制定相关策略,同时参与日前和实时2个市场,通过需求响应对负荷进行削减,进一步优化运行成本;构建多EH模型,对交易模式进行阐述,并考虑不确定性因素的影响,应用随机优化方法,以最小化运行成本为目标,在多个EH间应用该方法进行仿真,结果显示多EH间的合作能实现各个体的成本降低。
新能源电力系统
含惯量控制的高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性分析
曾令全, 王栋, 黄云辉, 汤瑞阳, 邓翔天, 朱国荣
2022, 39(4): 406-413. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0155
摘要:
为研究高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性,首先建立含惯量控制的双馈风机接入附加频率限制控制器的交直流混联系统的低频振荡分析模型。分析含惯量控制的双馈风电机组在不同渗透率下对交直流混联电网区域间振荡模式的影响,进一步分析直流输电系统频率限制控制的投入对系统阻尼特性和频率特性的影响规律。研究结果表明高渗透率下双馈风机惯量控制和直流输电系统频率限制控制能够增大系统阻尼,抑制低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建时域仿真,对分析结果进行了验证。
含风电的交直流互联电网自适应SPMC调频策略
赵熙临, 陈绪荣, 张乘承, 武鹏麒
2022, 39(4): 414-421. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0152
摘要:
大规模风电接入交直流互联电网,对自动发电控制(automatic generation control, AGC)的控制性能及调频能力提出了更高的要求。在风电参与电力系统调频的基础上,提出基于功率调制控制器(supplementary power modulation controller,SPMC)的区域间功率补偿策略。首先,考虑到高压直流输电(high voltage direct current, HVDC)环节过载率变化的弹性特征,提出一种同时考虑功率与频率变化的自适应动态SPMC策略,使其在参与系统调频时,能有效提升HVDC中功率调整的快速性;其次,在HVDC链路主动参与系统调频的基础上,考虑风电的不确定性,利用综合惯性控制改变风电输出功率,以进一步提升系统调频性能指标。仿真结果表明,所提策略的动态功率调制特性可以有效提升区域间功率传输的针对性,并提高电网调频效果。
计及机组有功与无功耦合特性的集群新能源电站无功优化
付红军, 孙冉, 赵华, 李海波, 江坷滕, 雷一, 王睿喆
2022, 39(4): 422-430. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0159
摘要:
随着风电、光伏等新能源并网规模持续扩大和特高压直流等设备的接入,电力系统逐步呈现出高度电力电子化特征,为无功控制带来了新需求和新挑战。针对这一问题,首先介绍了双馈风机、直驱风机和光伏的动态无功调节能力模型,其次提出了考虑主动降有功的无功调节控制策略,并建立了新能源电站集群层面考虑有功的无功优化模型。然后采用二阶锥凸松弛算法和分段线性化算法相结合,提出了混合整数和二阶锥优化的求解方法,有效解决了模型的非线性非凸及混合整数规划求解的难题。最后基于某实际新能源集群并网系统进行仿真分析。仿真结果表明采用考虑主动降有功的无功调节控制策略能够显著提升系统的无功控制能力,改善电压控制效果,提高系统经济性,验证了所提模型的正确性和经济价值。
电力市场
基于多智体强化学习的多风氢系统联合优化运行
刘建树, 江岳文
2022, 39(4): 431-440. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0197
摘要:
针对多风氢系统联合运行问题,提出一种基于多智体强化学习的多风氢系统联合优化运行方法,使得多风氢系统在有效消纳风电的同时实现联合收益最大化。首先,考虑风电场与制氢加氢站两者间通过合约交易方式联合运行,分别构建各自的运行模型;其次,以多风氢系统联合运行收益最大化为目标建立联合优化运行模型;再者,针对多风氢系统多决策变量导致的维数灾难问题,将多智体引入到强化学习中并采取多决策更新方法加速算法收敛;最后,通过算例仿真验证所提模型的合理性以及方法的可行性。
基于变分模态分解的卷积神经网络−双向门控循环单元−多元线性回归多频组合短期电力负荷预测
方娜, 李俊晓, 陈浩, 李新新
2022, 39(4): 441-448. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0130
摘要:
为了有效提高电力负荷预测精度,针对电力负荷非线性、非平稳性、时序性的特点,提出了一种卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)、双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)和多元线性回归(multiple linear regression,MLR)混合的多频组合短期电力负荷预测模型。该模型先利用关联度分析得到相似日,并将其负荷组成新的数据序列,同时使用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)将该数据序列进行分解,并重构成高低2种频率。对于高频分量,使用CNN-BiGRU模型进行预测;低频部分则使用MLR。最后将各个模型得出的预测结果叠加,得到最终预测结果。以2006年澳大利亚真实数据为例,进行短期电力负荷预测。仿真结果表明,相比于其他网络模型,该模型具有较高的预测精度和拟合能力,是一种有效的短期负荷预测方法。
基于贝叶斯最优最劣法和云模型的售电公司信用风险评价模型研究
杨雍琦, 薛万磊, 赵昕, 祁泽, 赵会茹
2022, 39(4): 449-459. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0148
摘要:
售电公司是新一轮电力市场化改革中的全新角色,对其信用风险进行评价能够完善电力市场信用管理体系,是促进电力市场有序运行的重要保障。建立5个维度多层次信用风险指标体系,以识别售电公司信用风险;运用贝叶斯最优最劣法确定指标权重,构建基于正态云模型的售电公司信用风险评价模型。采用4个售电公司数据进行算例分析,结果表明市场的交易行为、财务状况是售电公司信用风险评价的关键因素,文中构建的模型能够有效评价售电公司的信用风险,为售电公司的信用风险管理提供了工具。
储能
基于多场景的配电网分布式光伏及储能规划
赵立军, 张秀路, 韩丽维, 孙永辉, 王俊生, 刘自发, 于普洋
2022, 39(4): 460-468. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0257
摘要:
针对基于系统最大运行断面的规划方法难以有效处理分布式光伏并网引起的不确定性问题,研究了分布式光伏与储能的联合规划特性;通过基于信息熵的场景提取方法,生成光伏、负荷的典型运行场景,综合考虑经济性、环保性、可靠性,建立基于多场景的光伏及储能选址定容规划模型,并利用重心反向学习结合粒子群算法(centroid opposition-based learning-particle swarm optimization,COBL-PSO)进行求解,采用雷达图对规划结果进行直观评估。通过算例对比分析,得到了满足配电网需求的光伏及储能电池的规划方案,验证了该模型的可行性及正确性。
电动汽车关键技术
需求响应下的电动汽车充电设施配置模型
吕媛, 何永秀, 王可蕙, 苏凤宇
2022, 39(4): 469-477. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0144
摘要:
随着双碳目标、新基建等政策的推行,电动汽车数量增长成为必然的趋势,电动汽车用户将成为需求响应的重要主体之一。用户在参加需求响应的过程中将会改变电动汽车充电时间以及电量,带来充电负荷需求的时空迁移,原有的充电设施规划结果需要调整。基于此,考虑价格型需求响应以及激励型需求响应对电动汽车规划结果的影响,首先从用户角度出发,以用户充电成本最低为目标函数建立不同需求响应模式下电动汽车充电行为模型,并提出峰谷电价下的电动汽车需求响应策略,预测充电需求时空分布;在给定初选站址的情况下,从投资者的角度出发,以建设运营总利润最大化为目标建立充电设施规划模型,对充电站是否建设以及建设规模进行规划。最后应用算例对不考虑需求响应、考虑价格型需求响应、考虑激励型需求响应下的电动汽车充电设施进行规划,并对需求响应参与度、需求响应价格对运营商投资收益率的敏感性进行了分析。
智能电网
基于时间内在相关性的温控负荷提取与特性分析
王敏, 伍超, 杨心刚, 周健
2022, 39(4): 478-486. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0122
摘要:
为了平衡用户用电需求与电网调度需求,提升温控负荷的需求响应能力,进一步把握温控负荷的运行规律,从而对调度计划做出预先安排,提出了一种基于改进自适应噪声的完整集合经验模态分解与时间内在相关性的多时间尺度动态相关性分析模型,通过分析负荷与环境温度时间序列在多时间尺度下的动态关联,捕捉其在局部时间段内的复杂变化关系,从而实现负荷曲线中温控负荷波动分量的剥离以及温控负荷占比的估计。通过算例分析说明了所提模型的应用方法,并对有效性做出了验证。
基于非侵入式负荷监测的家庭智慧用能管理研究
丁迅, 张忠, 夏兆俊, 范洋洋, 张颖, 孔亮
2022, 39(4): 496-504. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0140
摘要:
随着多能源网络的融合和能源互联网技术的快速发展,家庭用能管理在解决各个能源网络节点供需问题上扮演着重要的角色。现有的大多数家庭用能管理针对已知用电负荷进行优化,未考虑用电设备类型的多样化和用电设备突增的情形。基于非侵入式负荷监测(Noninvasive Load Monitoring,NILM)算法可以有效获取家庭用电负荷、规律和用电信息,为家庭智慧用能管理提供数据支撑。文中以家庭用电成本、温度、时间、舒适度为目标函数建立家庭智慧用能多目标优化模型,对可控负荷、电动汽车、储能系统进行分析建立数学模型,利用粒子群算法对模型进行求解。仿真结果表明,基于NILM监测算法,考虑用电成本和舒适度家庭用电成本降低至72.5%;当用户可控用电负荷增加时,NILM算法可以实时更新控制策略降低用户用电成本;对不同用户进行多次计算,净成本和计算时间波动较小,证明了算法的合理性、可靠性。
基于综合权重优劣解距离法模型的配电网调度模式评估方法
曲绍杰, 吕奕波, 高重晖, 王腾志, 林俐
2022, 39(4): 487-495. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0164
摘要:
配电网的复杂程度、感知难度和调度管理难度远超主网,随着新能源的大量接入,配电网调度管理模式的选择是一项亟需研究的工作。针对配电网调度管理模式选择问题,提出基于综合权重优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)模型的调度管理模式评估方法,实现对调管模式的评估和分析。首先,总结现行的调度管理模式和规划的未来集约化模式,计及新能源的并网容量,综合考虑高效性、协调性、经济性和社会性,构建配电网调度管理模式评估指标体系;然后,应用层次分析法和熵权法获得主观、客观权重,加权求取综合权重,进而建立基于TOPSIS的评估模型;最后,以北方某地实际配网为例,验证所提方法的可行性。