2021年 第38卷 第1期
2021, 38(1): 1-7.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0207
摘要:
分布式电源呈间歇性/波动性，负荷呈随机性，利用概率统计理论研究基于不确定性量的电力系统规划、运行与控制已成为当前的研究热点。针对近年来不断增加的以风电、光伏为代表的分布式电源接入柔性直流配电网的现象，开展了概率潮流研究。以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定变量的相关性处理，提出了一种计及输入变量相关性的三点估计法的柔性直流配电网概率潮流计算方法；以国内首个五端柔性直流配电示范工程—直流配电中心作为算例，建立了基于三点估计法的统一直流概率潮流计算模型，计算结果验证了该算法的有效性和合理性。
分布式电源呈间歇性/波动性，负荷呈随机性，利用概率统计理论研究基于不确定性量的电力系统规划、运行与控制已成为当前的研究热点。针对近年来不断增加的以风电、光伏为代表的分布式电源接入柔性直流配电网的现象，开展了概率潮流研究。以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定变量的相关性处理，提出了一种计及输入变量相关性的三点估计法的柔性直流配电网概率潮流计算方法；以国内首个五端柔性直流配电示范工程—直流配电中心作为算例，建立了基于三点估计法的统一直流概率潮流计算模型，计算结果验证了该算法的有效性和合理性。
2021, 38(1): 8-16.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0117
摘要:
负荷灵敏度在线辨识是一种新的负荷建模方法，在对含有电力电子变压器(power electronic transformer，PET)的低压微电网负荷灵敏度在线辨识方法及应用进行深入研究的基础上，首先建立了AC/DC/AC型PET的数学模型，并给出了PET实现负荷灵敏度在线辨识的基本方法，分析了分布式电源的接入对辨识结果的影响；在此基础上，提出了一种基于PET电压/频率协调控制的微电网柔性负荷控制策略。仿真结果表明，在线辨识方法可以实时获得负荷模型参数，依据所获负荷模型，PET通过跟踪系统柔性减载指令，实现系统柔性控制与管理，为电网柔性负荷控制提供技术支持。
负荷灵敏度在线辨识是一种新的负荷建模方法，在对含有电力电子变压器(power electronic transformer，PET)的低压微电网负荷灵敏度在线辨识方法及应用进行深入研究的基础上，首先建立了AC/DC/AC型PET的数学模型，并给出了PET实现负荷灵敏度在线辨识的基本方法，分析了分布式电源的接入对辨识结果的影响；在此基础上，提出了一种基于PET电压/频率协调控制的微电网柔性负荷控制策略。仿真结果表明，在线辨识方法可以实时获得负荷模型参数，依据所获负荷模型，PET通过跟踪系统柔性减载指令，实现系统柔性控制与管理，为电网柔性负荷控制提供技术支持。
2021, 38(1): 17-23.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0201
摘要:
准确的负荷预测对于整个电力系统经济有效运行有着重要的意义。针对负荷预测集和预测模型作出协同优化改进，提出了基于粒子群（Particle Swarm Optimization，PSO）优化的自组织特征映射网络（Self-organizing Feature Mapping，SOFM）和遗传算法（Genetic Algorithm，GA）优化的最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine，LSSVM）的短期电力负荷预测方法。使用自适应权重的粒子群算法对SOFM的权值进行优化处理，采用优化的PSO-SOFM对原始负荷数据进行分类处理，得到多组训练集。针对每组训练集建立LSSVM预测模型，并使用GA优化其关键参数，最终得到GA-LSSVM预测模型。最后利用已有的负荷数据进行了负荷预测，验证了该方法的准确性和有效性。
准确的负荷预测对于整个电力系统经济有效运行有着重要的意义。针对负荷预测集和预测模型作出协同优化改进，提出了基于粒子群（Particle Swarm Optimization，PSO）优化的自组织特征映射网络（Self-organizing Feature Mapping，SOFM）和遗传算法（Genetic Algorithm，GA）优化的最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine，LSSVM）的短期电力负荷预测方法。使用自适应权重的粒子群算法对SOFM的权值进行优化处理，采用优化的PSO-SOFM对原始负荷数据进行分类处理，得到多组训练集。针对每组训练集建立LSSVM预测模型，并使用GA优化其关键参数，最终得到GA-LSSVM预测模型。最后利用已有的负荷数据进行了负荷预测，验证了该方法的准确性和有效性。
2021, 38(1): 24-31.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0236
摘要:
受到分布式电源随机性和用电负荷波动性的影响，有源配电网不确定性增加。基于具体实测数据点值的传统配电网电能质量评估方法未考虑到多种扰动源引起的大量不确定因素。因此提出了一种考虑配电网不确定性，适用于处理区间电能质量指标的区间量化综合评估方法。首先给出了区间指标数据的归一化处理方法，其次提出了一种多专家咨询G1法与改进熵权法相结合的组合赋权方法，再次针对区间数据的特点，采用基于可能度计算的排序方法对评估结果进行排序，使结果清晰直观。最后以IEEE 33节点配电系统为算例，验证了该方法的有效性和可行性。
受到分布式电源随机性和用电负荷波动性的影响，有源配电网不确定性增加。基于具体实测数据点值的传统配电网电能质量评估方法未考虑到多种扰动源引起的大量不确定因素。因此提出了一种考虑配电网不确定性，适用于处理区间电能质量指标的区间量化综合评估方法。首先给出了区间指标数据的归一化处理方法，其次提出了一种多专家咨询G1法与改进熵权法相结合的组合赋权方法，再次针对区间数据的特点，采用基于可能度计算的排序方法对评估结果进行排序，使结果清晰直观。最后以IEEE 33节点配电系统为算例，验证了该方法的有效性和可行性。
2021, 38(1): 32-40.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2021.0373
摘要:
直流工程在巴西输电网中占据重要地位，建设和投运时间跨度大，工程运行、维护和管理考核具有本地特点。由于运维监管政策具有挑战性，巴西高压直流工程运维面临确保系统高可靠性和降低运营成本的双重压力。总体而言，背靠背直流工程整体运行情况良好，近年来的能量可用率一直维持在99%以上。从统计数据看，巴西长距离大容量直流输电工程的运行指标受不同设备运维状况影响大：阀和交流设备停电检修时间是影响工程能量可用率的主要原因；备品备件不足是导致换流变故障抢修时间延长的重要原因；长距离直流架空线路拉线塔比例高、线路维护任务重。中资企业丰富的特高压直流工程技术和管理经验有力地支撑了±800 kV 美丽山直流输电工程建设和运维，同时，工程实施需要应对中国和巴西两国管理体制、运营模式、标准体系等差异带来的特高压技术落地、入网和运行等方面的挑战。
直流工程在巴西输电网中占据重要地位，建设和投运时间跨度大，工程运行、维护和管理考核具有本地特点。由于运维监管政策具有挑战性，巴西高压直流工程运维面临确保系统高可靠性和降低运营成本的双重压力。总体而言，背靠背直流工程整体运行情况良好，近年来的能量可用率一直维持在99%以上。从统计数据看，巴西长距离大容量直流输电工程的运行指标受不同设备运维状况影响大：阀和交流设备停电检修时间是影响工程能量可用率的主要原因；备品备件不足是导致换流变故障抢修时间延长的重要原因；长距离直流架空线路拉线塔比例高、线路维护任务重。中资企业丰富的特高压直流工程技术和管理经验有力地支撑了±800 kV 美丽山直流输电工程建设和运维，同时，工程实施需要应对中国和巴西两国管理体制、运营模式、标准体系等差异带来的特高压技术落地、入网和运行等方面的挑战。
2021, 38(1): 41-50.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0057
摘要:
储热系统具有良好的调峰特性，可以打破热电联产机组以热定电的刚性约束。合理的配置电锅炉和储热系统能够有效提高地区电网消纳风电的能力。综合考虑风荷不确定性，构建基于启发式矩匹配方法的风-荷组合场景，在此基础上，建立计及调峰效益的电锅炉和储热系统优化配置双层规划模型，上层以待规划热电厂年化调峰净收益最大为目标，下层以组合场景S下总燃料成本和弃风惩罚成本最小为目标，以电热系统相关约束作为约束条件，最后采用粒子群优化方法对该模型进行优化求解，获得最优电锅炉和储热系统配置方案。算例结果表明，合理配置电锅炉和储热系统，可以有效的提高风电消纳率以及整体收益。
储热系统具有良好的调峰特性，可以打破热电联产机组以热定电的刚性约束。合理的配置电锅炉和储热系统能够有效提高地区电网消纳风电的能力。综合考虑风荷不确定性，构建基于启发式矩匹配方法的风-荷组合场景，在此基础上，建立计及调峰效益的电锅炉和储热系统优化配置双层规划模型，上层以待规划热电厂年化调峰净收益最大为目标，下层以组合场景S下总燃料成本和弃风惩罚成本最小为目标，以电热系统相关约束作为约束条件，最后采用粒子群优化方法对该模型进行优化求解，获得最优电锅炉和储热系统配置方案。算例结果表明，合理配置电锅炉和储热系统，可以有效的提高风电消纳率以及整体收益。
2021, 38(1): 51-59.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0193
摘要:
为平滑风电输出功率，通常将功率型储能元件和能量型储能元件结合成混合储能系统与风电系统相连。为了提高混合储能系统的灵活性和经济性，对一种基于参数优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）的混合储能系统控制策略进行了研究。采用粒子群算法确定VMD算法中K值（分解模态数）和α值（二次惩罚因子）的最优值组合，预设K值和α值将不平衡功率信号经VMD分解后在蓄电池和超级电容之间进行合理分配，最后采用模糊控制对混合储能系统的荷电状态进行优化。仿真结果表明，所提方法既能实现储能元件间合理的功率分配，有效平抑风电波动，又能使荷电状态稳定在一定区间，实现混合储能系统长期安全运行。
为平滑风电输出功率，通常将功率型储能元件和能量型储能元件结合成混合储能系统与风电系统相连。为了提高混合储能系统的灵活性和经济性，对一种基于参数优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）的混合储能系统控制策略进行了研究。采用粒子群算法确定VMD算法中K值（分解模态数）和α值（二次惩罚因子）的最优值组合，预设K值和α值将不平衡功率信号经VMD分解后在蓄电池和超级电容之间进行合理分配，最后采用模糊控制对混合储能系统的荷电状态进行优化。仿真结果表明，所提方法既能实现储能元件间合理的功率分配，有效平抑风电波动，又能使荷电状态稳定在一定区间，实现混合储能系统长期安全运行。
2021, 38(1): 60-68.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0212
摘要:
为解决目前在电网发展诊断问题中使用传统单一评价方法造成的主观意识过强、缺少对客观原始数据本身的评判以及权重分配不均的问题，提出基于最优最劣法(best worst method, BWM)-熵权-逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)的电网安全与效益综合评价方法。将NASH均衡解作为协调优化目标引入到BWM-熵权法中计算综合权重；并利用TOPSIS法对计算出的被选方案与理想方案之间的距离进行排序。此方法结合了客观数据全部信息，使主客观权重均衡。采用该方法对国网经研院2017年全国25个省份的安全与效益两方面共16个指标进行了实例分析，验证了该方法的可行性。
为解决目前在电网发展诊断问题中使用传统单一评价方法造成的主观意识过强、缺少对客观原始数据本身的评判以及权重分配不均的问题，提出基于最优最劣法(best worst method, BWM)-熵权-逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)的电网安全与效益综合评价方法。将NASH均衡解作为协调优化目标引入到BWM-熵权法中计算综合权重；并利用TOPSIS法对计算出的被选方案与理想方案之间的距离进行排序。此方法结合了客观数据全部信息，使主客观权重均衡。采用该方法对国网经研院2017年全国25个省份的安全与效益两方面共16个指标进行了实例分析，验证了该方法的可行性。
2021, 38(1): 69-78.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0101
摘要:
家庭微电网是智能配电网的重要组成部分和主要建设内容，随着智能电网的不断发展，家庭居民用电将参与电网的优化调度运行。为了适应社会的这种需要，首先以家庭可调度负荷、电动汽车和家用蓄电池工作状态作为约束条件，以用户用电成本最低和净负荷曲线平坦度为优化目标，建立了家庭微电网系统优化调度模型。其次，结合空调和热水器的工作负荷特性，提出了一种基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略。对以北京市某居民小区的典型家庭微电网系统为实例的分析结果表明，采用基于所提出的优化调度模型的家庭微电网系统，可以实现对分布式光伏发电、家用蓄电池、电动汽车、家庭负荷设备的优化调度和控制。
家庭微电网是智能配电网的重要组成部分和主要建设内容，随着智能电网的不断发展，家庭居民用电将参与电网的优化调度运行。为了适应社会的这种需要，首先以家庭可调度负荷、电动汽车和家用蓄电池工作状态作为约束条件，以用户用电成本最低和净负荷曲线平坦度为优化目标，建立了家庭微电网系统优化调度模型。其次，结合空调和热水器的工作负荷特性，提出了一种基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略。对以北京市某居民小区的典型家庭微电网系统为实例的分析结果表明，采用基于所提出的优化调度模型的家庭微电网系统，可以实现对分布式光伏发电、家用蓄电池、电动汽车、家庭负荷设备的优化调度和控制。
2021, 38(1): 79-86.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0151
摘要:
首先以综合成本定价法为基础，分析了考虑负荷特性的不同电压等级用户的供电成本；在此基础上，应用经济学委托-代理理论，建立了考虑负荷率的两部制可选择电价委托-代理模型；经过严谨的数学推导给出了该制度安排问题的数学解析解，即求得最优合约函数，能够有效解决选择性定价中的逆向选择问题；算例验证表明该激励机制既能反映不同负荷率和电压等级用户的真实成本，实现公平定价，又能给予用户选择权并鼓励用户合理用电；且当选项数目为4-5项时，该套餐的定价效果能够接近完全非线性价格形式。
首先以综合成本定价法为基础，分析了考虑负荷特性的不同电压等级用户的供电成本；在此基础上，应用经济学委托-代理理论，建立了考虑负荷率的两部制可选择电价委托-代理模型；经过严谨的数学推导给出了该制度安排问题的数学解析解，即求得最优合约函数，能够有效解决选择性定价中的逆向选择问题；算例验证表明该激励机制既能反映不同负荷率和电压等级用户的真实成本，实现公平定价，又能给予用户选择权并鼓励用户合理用电；且当选项数目为4-5项时，该套餐的定价效果能够接近完全非线性价格形式。
2021, 38(1): 87-93.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0348
摘要:
为解决青南高比例新能源集中送出面临的暂态过电压等问题，提出了新型分布式调相机动态无功补偿方案。通过对比分析直流典型故障期间不同动态无功补偿设备及接入方式对新能源场站母线过电压抑制能力和低电压支撑能力，筛选出最好的动态无功补偿方案。研究表明，在新能源场站35 kV母线或110 kV汇集站通过三绕组变压器接入分布式调相机的方案具有更好的无功补偿效果，综合考虑升压变成本和调相机单位容量造价，后者更具经济优势。
为解决青南高比例新能源集中送出面临的暂态过电压等问题，提出了新型分布式调相机动态无功补偿方案。通过对比分析直流典型故障期间不同动态无功补偿设备及接入方式对新能源场站母线过电压抑制能力和低电压支撑能力，筛选出最好的动态无功补偿方案。研究表明，在新能源场站35 kV母线或110 kV汇集站通过三绕组变压器接入分布式调相机的方案具有更好的无功补偿效果，综合考虑升压变成本和调相机单位容量造价，后者更具经济优势。
2021, 38(1): 94-100.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0357
摘要:
随着风电并网规模的日益扩大，风电场内部集电网络的静态安全限制对风电场外送有功容量的限制越发明显。确定风电场内部静态安全域限制下能够外送的最大有功容量，对风电场的规划建设和并网有重要意义。以经典风电并网系统为背景，运用风电场静态潮流分析方法，以风电场内部电压静态安全为限制，计算出风电场能够外送的最大有功容量；同时研究风电场网络拓扑结构和内部集电线路阻抗比对风电场能够外送的最大有功容量的影响；进一步研究风电出力特性和风电参与调频对风电场内部静态安全的影响。结果表明：合理的风电场拓扑结构和集电线路阻抗比能够最大化风电场外送有功容量的能力，在风电场最大外送有功容量内，风电出力特性和风电参与调频不影响风电场内部静态安全。
随着风电并网规模的日益扩大，风电场内部集电网络的静态安全限制对风电场外送有功容量的限制越发明显。确定风电场内部静态安全域限制下能够外送的最大有功容量，对风电场的规划建设和并网有重要意义。以经典风电并网系统为背景，运用风电场静态潮流分析方法，以风电场内部电压静态安全为限制，计算出风电场能够外送的最大有功容量；同时研究风电场网络拓扑结构和内部集电线路阻抗比对风电场能够外送的最大有功容量的影响；进一步研究风电出力特性和风电参与调频对风电场内部静态安全的影响。结果表明：合理的风电场拓扑结构和集电线路阻抗比能够最大化风电场外送有功容量的能力，在风电场最大外送有功容量内，风电出力特性和风电参与调频不影响风电场内部静态安全。
2021, 38(1): 101-109.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0100
摘要:
以分散式风电为对象，提出了分布式控制模式下的分散式风电无功电压控制策略，包括控制节点选择、无功指令计算、无功指令分配。分布式控制模式仅利用发电单元间局部通信网络实现，避免了集中式控制模式通信要求高、投资大等缺点，有较好的可扩展性和鲁棒性。仿真算例结果表明，在所有节点电压越限情况下，充分利用分散式风电机组的无功输出能力，实现对系统电压的高效调节，验证了在仅利用局部通信网络的分布式控制模式下实现分散式风电无功电压控制策略的可行性。
以分散式风电为对象，提出了分布式控制模式下的分散式风电无功电压控制策略，包括控制节点选择、无功指令计算、无功指令分配。分布式控制模式仅利用发电单元间局部通信网络实现，避免了集中式控制模式通信要求高、投资大等缺点，有较好的可扩展性和鲁棒性。仿真算例结果表明，在所有节点电压越限情况下，充分利用分散式风电机组的无功输出能力，实现对系统电压的高效调节，验证了在仅利用局部通信网络的分布式控制模式下实现分散式风电无功电压控制策略的可行性。
2021, 38(1): 110-118.
doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0200
摘要:
由于标准长短期记忆(long short-term memory, LSTM)遗忘门更新方式不能实时反映预测误差对模型预测的修正作用，提出随差遗忘长短期记忆(Error Following Forget Gate-based LSTM, EFFG-based LSTM)的风电功率实时预测模型。用上一时刻的风电功率预测值与实际值的误差来更新遗忘门，从而降低上一时刻预测误差对此时风电功率预测精度的影响，提升风电功率滚动预测精度，并采用某实际风电场的历史风电功率数据和数值预报气象数据进行了验证，结果表明：基于EFFG-based LSTM网络风电功率实时预测模型预测值的均方根误差小于3%，满足系统调度相关要求；准确率、合格率达到90%以上，比基于支持向量机和标准LSTM模型具有更高的预测精度。
由于标准长短期记忆(long short-term memory, LSTM)遗忘门更新方式不能实时反映预测误差对模型预测的修正作用，提出随差遗忘长短期记忆(Error Following Forget Gate-based LSTM, EFFG-based LSTM)的风电功率实时预测模型。用上一时刻的风电功率预测值与实际值的误差来更新遗忘门，从而降低上一时刻预测误差对此时风电功率预测精度的影响，提升风电功率滚动预测精度，并采用某实际风电场的历史风电功率数据和数值预报气象数据进行了验证，结果表明：基于EFFG-based LSTM网络风电功率实时预测模型预测值的均方根误差小于3%，满足系统调度相关要求；准确率、合格率达到90%以上，比基于支持向量机和标准LSTM模型具有更高的预测精度。
