半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 2020年第44卷第19期文章目次
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    • >观点
    • 交互能源机制下的电力产消者优化运行

      2020, 44(19):1-18. DOI: 10.7500/AEPS20200316006

      摘要 (97) HTML (182) PDF 1.68 M (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。

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    • >区块链技术在电力系统中的应用
    • 区块链技术在电力交易中的应用与展望

      2020, 44(19):19-28. DOI: 10.7500/AEPS20200423007

      摘要 (148) HTML (177) PDF 1.24 M (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:区块链技术作为分布式记账技术,为能源互联网中的多方协作场景提供了信任基础,在能源互联网中的电力交易等领域已有一些应用尝试。首先,文中回顾了区块链技术在电力交易中的理论研究情况,总结了其在分布式能源交易、产权登记、商品溯源、交易信息共享等方面的工程应用现状。然后,基于区块链的应用价值模型和中国电力市场的发展需求,展望了区块链技术在电力批发市场、电力零售市场、分布式发电市场化交易、电力衍生品交易、源荷互动电力交易、市场主体信用评价等中的应用。最后,分析了区块链技术在实际应用中面临的运算性能、存储容量和信任构建等潜在问题,给出了针对性的解决思路。

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    • 基于区块链技术的电力行业碳减排奖惩及碳交易匹配模型

      2020, 44(19):29-35. DOI: 10.7500/AEPS20200212007

      摘要 (72) HTML (61) PDF 1015.97 K (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力行业作为中国优先纳入碳交易体系的行业,已成为实现碳减排的重要主体。区块链作为一种新兴的分布式账本技术能够有效解决碳交易体系中的数据安全、运行效率等问题。基于区块链技术,文中在构建电力行业碳交易体系整体框架的基础上,构建了碳配额成本决策模型、碳减排奖惩模型和碳交易匹配模型,并引入减排努力值指标,作为上述3个模型子系统的流程推进与联系桥梁,以实现安全、高效的碳交易。通过算例分析验证了该碳交易体系的有效性,并给出仿真设计,说明采用区块链组织碳交易体系能够节约成本、提高效率、增加效益。

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    • >学术研究
    • 计及合作联盟的园区综合能源系统随机优化及收益分配模型

      2020, 44(19):36-46. DOI: 10.7500/AEPS20200218009

      摘要 (56) HTML (73) PDF 1.22 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了兼顾系统经济和环境效益,对耦合清洁能源机组的园区综合能源系统的研究具有重要意义。首先,计及外部备用系统、用户和园区综合能源系统等三大主体,设计了各主体达成合作联盟的途径。然后,在考虑清洁能源不确定性的基础上,构建了独立和合作2种运营模式下的园区综合能源系统随机优化模型。进而为稳定三方合作,体现不同主体对联盟收益的贡献,构建了基于改进Shapley值法的收益分配模型。最后,选取中国北方某一工业园区为对象进行仿真分析,验证了所提模型的有效性。

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    • 基于非对称Copula函数的风电场黑启动储能优化配置

      2020, 44(19):47-54. DOI: 10.7500/AEPS20191219007

      摘要 (55) HTML (81) PDF 1.78 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高比例风电接入的区域电网中,为加快停电后的恢复速度,可以采用风电场配置储能系统作为黑启动电源。针对启动发电机组过程中风电出力平滑问题,提出一种基于非对称Copula函数的储能优化配置方法,以投资成本最小为目标,使风电场具备黑启动电源的能力。将储能的功率配置和容量配置看作2个随机变量,根据样本数据分析两者之间的相关特性,基于非对称Copula函数建立二元联合概率分布进行准确描述。利用核密度估计得到2个边缘概率分布,通过极大似然估计和拟合度测试确定最佳Copula函数。仿真结果表明,所提非对称Copula函数拟合准确度更高,得到的储能配置成本更低。

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    • 大规模储能参与电网调频的双层控制策略

      2020, 44(19):55-62. DOI: 10.7500/AEPS20200312007

      摘要 (92) HTML (162) PDF 1.12 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。

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    • 基于权重因子和荷电状态恢复的储能系统参与一次调频策略

      2020, 44(19):63-72. DOI: 10.7500/AEPS20200320002

      摘要 (69) HTML (90) PDF 1.47 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:电池储能可快速吞吐功率,被视为优质调频资源,但过度充放电会导致其调频能力不足。文中提出一种改善的储能系统参与一次调频效果的控制策略。首先,将储能调频死区设置在机组死区范围内,并结合电网频率特性分析储能调频死区变化对频率的影响。在此基础上,基于权重因子和荷电状态(SOC)恢复提出储能参与的一次调频策略:在频率波动超过储能调频死区时,为避免电池过度充放电提出储能调频系数计算方法,同时引入控制虚拟惯性和虚拟下垂出力比重随频率变化而调节的权重因子,进而设计了调频控制方法;在频率不超过储能调频死区时,兼顾储能恢复需求和电网承受能力,提出储能SOC恢复方法。仿真结果表明:所提策略能有效改善电网频率波动和储能SOC。

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    • 考虑水电库容弹性的电力系统经济调度

      2020, 44(19):73-82. DOI: 10.7500/AEPS20200329003

      摘要 (52) HTML (77) PDF 1.15 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着负荷的增长与新能源的接入,电网运行的安全域不断减小。为此可充分挖掘电网的运行弹性空间,扩大电网运行安全域,实现资源的优化配置。文中提出水电库容弹性空间概念,并建立了考虑来水不确定性和风险成本的库容运行弹性模型;基于此提出了考虑库容弹性空间的经济调度模型,以用于评估考虑库容弹性后的电网运行效益。此外,基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,推导了库容弹性与电网运行状态量之间的灵敏度关系,并提出了关键库容弹性的灵敏度辨识方法,进而在电力系统运行时优先利用关键库容弹性。最后,通过IEEE 30节点系统和某地区的实际电网验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,所提方法能够在考虑水库防洪风险控制需求的基础上,有效利用水电库容弹性空间来灵活地调整库存水量,促进水电、风电消纳,降低电网运行成本。

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    • 基于表达谱的时间粒度自适应调度模式

      2020, 44(19):83-91. DOI: 10.7500/AEPS20200106007

      摘要 (32) HTML (41) PDF 1.81 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着可再生能源渗透率不断提高,常规火电机组小时级日前调度可能因可再生能源的波动而不再适用。为此引入粒计算理论,定义并分析了风电、负荷时间序列的信息粒度表达谱,同时提出了一种基于表达谱的时间粒度自适应调度模式。该模式提供了调度时段内包含多种时间粒度的火电机组启停和出力安排,以更好地适应净负荷变化。首先,建立了电力系统信息粒子,并在分析表达谱中粒子变化规律的基础上,采用Ward法实现功率-时间粒子的横纵方向双层粒化,形成典型电力场景和自适应时间粒度,以此设置火电机组自适应运行模式。其次,利用双重粒子群方法对5,15,30,60 min时间粒度下的调度模式进行机组组合和经济调度模型的双层求解。最后,以改进IEEE 39节点互联区域测试系统为例,验证了所提调度模式的合理性和有效性。

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    • 基于贝叶斯推断的用户偏好学习与响应优化

      2020, 44(19):92-100. DOI: 10.7500/AEPS20200310002

      摘要 (59) HTML (63) PDF 1.23 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:灵活性负荷聚合商通过需求侧响应整合用户侧资源参与电力市场,提高系统可靠性和经济性并获得收益。但用户对用电方式和成本的偏好将对其响应电量带来不确定性,进而影响聚合商的电量申报精度和市场收益。文中将参与需求响应的负荷资源作为广义需求侧资源,构建用户响应偏好模型。进而利用贝叶斯推断对用户偏好进行学习,获得响应电量的概率性估计,生成最优响应计划。最后,建立基于偏差电量考核的聚合商市场收益模型,采用美国PJM市场用户报价及典型日交易数据进行算例仿真。仿真结果验证了贝叶斯推断对用户偏好学习的有效性,以及考虑用户响应偏好的广义需求侧资源响应优化的经济性。

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    • 真双极多端柔性直流输电系统多目标协同控制策略

      2020, 44(19):101-110. DOI: 10.7500/AEPS20190828001

      摘要 (40) HTML (48) PDF 1.37 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,基于电压源型换流器的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)技术已得到广泛应用。真双极VSC-MTDC换流站中正、负极换流器具有可独立控制的特点,为进一步提升真双极VSC-MTDC系统的控制灵活性,首先对同一换流站中正负极独立换流器分别采用不同控制策略的可行性及存在的交互影响进行了理论分析,进一步提出了真双极VSC-MTDC的多目标协同控制策略。同一换流站的正、负极独立换流器分别采取不同的控制策略,并针对系统不同运行工况,通过相应的极间协同控制策略,同时实现了对交流电压控制稳定性和双极直流电网有功功率消纳能力的提升。基于PSCAD/EMTDC搭建真双极VSC-MTDC仿真系统,验证了各种运行工况下所提控制策略的适用性和有效性。

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    • >研制与开发
    • 水电富集地区水、火电运行特性及有功功率协调控制(二)不同调节能力区域之间的协调机制

      2020, 44(19):111-118. DOI: 10.7500/AEPS20191016003

      摘要 (89) HTML (97) PDF 1.10 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,抗有功功率扰动能力大幅下降,对电网稳定运行带来更多挑战。首先,建立了偏离计划潮流(USF)和多个控制区域的区域控制偏差(ACE)的关联模型,阐述了不同频率偏差下自然频率特性系数和机组调节过程对USF的影响,分析了在不同调节能力区域之间构建一套协调机制的必要性,然后,提出了满足跨层级、多区域架构下有功功率协调控制需求的设计原则,建立了考虑机组调节区间、断面可用传输容量等约束条件的备用共享容量计算模型,进而,提出了正负备用相互置换和故障发生后备用互济的实现方式。最后,通过算例仿真结果验证了所提机制与方法的有效性。

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    • 基于深度学习的含统一潮流控制器的电力系统快速安全校正

      2020, 44(19):119-127. DOI: 10.7500/AEPS20200313001

      摘要 (52) HTML (67) PDF 1.10 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新一代柔性交流输电装置如统一潮流控制器(UPFC)在现代电力系统中的逐步推广和应用,对电网安全校正策略的制定提出了更高的要求。基于物理模型的传统电网安全校正方法在实时性方面具有一定的局限性,而数据驱动方法将大量的复杂计算前移到离线阶段,具有快速在线计算性能。因此,针对含UPFC的电力系统提出了一种基于深度学习的快速安全校正方法。首先,基于深度学习建立了节点调整状态识别模型,利用深度神经网络(DNN)的分类和学习能力,优先确定存在调整可能性的节点范围,避免物理模型优化类方法迭代无解问题。然后,针对缩减后的寻优空间进一步采用优化法实现系统安全校正计算,快速确定系统各节点调整量。基于中国南京西环网UPFC示范工程的应用效果表明,所提快速安全校正策略能够发挥DNN的学习能力,进而提高系统安全校正的效率和实用性。

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    • 基于自恢复下垂的分布式电源主动同步控制及参数优化

      2020, 44(19):128-133. DOI: 10.7500/AEPS20191204001

      摘要 (52) HTML (66) PDF 981.88 K (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式电源实现独立运行和并网运行的关键是电力电子接口逆变器,而实现逆变器并网平滑切换的关键是公共耦合点(PCC)电压与电网电压的同步。文中采用基于频率自恢复的有功下垂控制和基于V˙自恢复的QV˙下垂控制。针对基于自恢复下垂控制的主动同步控制,详细介绍了其主动同步控制的运行机理。分别建立了相位和幅值同步控制模型,给出了相位同步控制器和幅值同步控制器的控制器类型选择依据,分析了控制器参数对同步系统性能的影响,推导出同步控制器参数优化设计方法。通过同步控制参数优化设计和自恢复下垂控制,提高了同步控制系统性能,解决了同步过程中逆变器输出电压动态响应振荡问题。最后,建立了MATLAB仿真模型并构建了实验平台,仿真和实验结果验证了所述同步控制参数设计方法和下垂控制的正确性和可行性。

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    • 交流系统强振荡期间直流输电控制保护响应仿真

      2020, 44(19):134-141. DOI: 10.7500/AEPS20200210002

      摘要 (43) HTML (49) PDF 1.68 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,针对交直流混联大电网中交流系统失步振荡期间,直流输电控制保护响应特性的研究鲜见。文中通过PSCAD仿真和实时数字仿真(RTDS),分析了交直流混联大电网系统中交流电网强振荡时直流输电控制保护系统的响应特性。仿真中,交流电网包括真实电网和虚构电网,直流输电系统包括单一直流和多馈入直流。仿真结果表明,直流输电系统在振荡前2个周期内不会闭锁,稳定控制系统有充足的处理时间。直流控制保护系统的非线性特性造成2个极闭锁时间存在差异,有利于避免双回、双极同时闭锁。振荡期间直流控制保护系统的调节和换相失败造成直流输送功率大幅度波动。

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    • 基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案

      2020, 44(19):142-149. DOI: 10.7500/AEPS20200415007

      摘要 (61) HTML (49) PDF 1.04 M (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有高压直流输电线路纵联保护受分布电容影响大,动作速度慢从而导致系统闭锁这一问题,提出了一种不受分布电容影响的高压直流输电线路方向纵联保护方案。通过分析模电流传输特性得到线模电流具有受分布电容影响小的特点。基于输电线路线模阻抗推导了区内和区外故障下线路两侧测点电流幅值特征,从而利用整流侧和逆变侧测点线模电流故障分量幅值比的差异作为保护判据,构建了区内外故障识别方案,并通过理论分析为保护阈值选取提供了依据。仿真结果表明,所提保护方案能够可靠识别区内外故障,保护动作不受分布电容影响,对采样和通信要求不高,并具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性。

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    • 多端柔性直流配电网高频功率相关性纵联保护方法

      2020, 44(19):150-159. DOI: 10.7500/AEPS20200105002

      摘要 (61) HTML (63) PDF 1.16 M (226) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流线路保护是保障多端柔性直流配电网系统安全稳定运行的关键,主要技术难点在于故障区段的准确识别和快速隔离。文中分析了故障后直流配电网中暂态高频分量的分布特点,提出一种基于高频功率的直流线路纵联保护方法。利用故障前后高频功率的幅值变化,提出保护快速启动判据。利用不同故障情形下线路两侧高频功率线性关系和相关系数的差异,提出基于线路两侧高频功率相关系数的故障识别和选极判据。基于MATLAB/Simulink建立多端柔性直流配电网模型,仿真结果表明所提保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且相邻线路保护无须配合,对双端数据同步要求较低,不受系统运行方式影响和网络拓扑的限制,且具备良好的抗过渡电阻能力。

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    • 基于D-PMU的配电网故障选线和定位方法

      2020, 44(19):160-167. DOI: 10.7500/AEPS20190927001

      摘要 (76) HTML (117) PDF 1.13 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网发生单相接地故障时,故障信号微弱且易受噪声干扰,准确选线和故障定位困难。为此,提出一种基于配电网同步相量测量装置(D-PMU)的故障选线和定位新方法。研制了D-PMU功能扩展模块——行波故障采集模块;搭建了配电网故障选线和定位系统;依据全网波头时差构建故障前、后时间特征矩阵,并引入最小二乘法模型以消除行波波头到达时刻标定误差。通过分析得出故障前、后时间特征矩阵中元素的变化规律,实现配电网故障选线和精确定位。仿真分析及现场试验结果表明,D-PMU现场运行稳定,所提方法不受线路参数和网络拓扑结构的影响且实用性强。

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    • 基于时空关联矩阵的配电台区反窃电预警方法

      2020, 44(19):168-176. DOI: 10.7500/AEPS20200316010

      摘要 (73) HTML (65) PDF 1.27 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对配电台区窃电用户难发现、窃电量预估不准确的问题,提出了一种基于时空关联矩阵的配电台区反窃电预警方法。首先,构建配电台区数据清洗方法,采用线性插值算法对低压户表采集的缺失数据进行补正,以消除配电台区量测数据缺失对模型的影响。其次,构建配电台区窃电分析算法,通过台区线损波动率、线损与电流差异曲线的变点时间进行关联分析,从而判断台区是否存在窃电行为。再次,构建窃电用户的时空关联分析模型,通过变点、离群点和关联检测分析窃电嫌疑用户的时空分布特征,并计及用户窃电时间和用电容量等特性,提供预估窃电量。最后,通过实例验证了所提方法的有效性和实用性。

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    • 考虑用户自主选择性的零售电价套餐定价策略设计

      2020, 44(19):177-184. DOI: 10.7500/AEPS20191206003

      摘要 (71) HTML (73) PDF 1.05 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:在零售市场中,零售商制定零售电价套餐时需要尊重用户意愿和选择权,从而保证制定的零售电价方案贴近真实市场结果。为此文中为零售商提出了一种考虑用户自主选择性的零售电价套餐定价策略,该策略考虑了用户的策略行为和选择行为,为同一类型用户(同为工业、商业或居民用户)制定种类数量合理、费率合理的零售套餐,能够满足用户的多样化需求,调动用户资源参与零售市场的潜力。首先,对用户的用电效用、策略行为和选择行为进行了深入分析和建模;其次,构建了零售商在零售市场中的市场份额、购电成本以及运营风险的相关模型;在此基础上,考虑实际问题的限制,建立了零售商以利润最大化为优化目标的套餐定价优化模型;最后使用某地区用户的数据集对套餐定价优化模型进行了验证,说明了模型在考虑用户策略行为和自主选择行为方面可行、有效。

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    • >讨论园地
    • 售电公司参与下的工业园区局域电网建设项目新模式探讨

      2020, 44(19):185-193. DOI: 10.7500/AEPS20190728002

      摘要 (56) HTML (107) PDF 1.10 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国电力行业市场化的迅速扩张,售电侧市场的激烈竞争将使售电公司的可持续发展面对极大的挑战。为此,售电公司积极参与电力市场的多元化建设与发展并关注工业园区局域电网建设项目,然而参与建设局域电网面临大量资金投入的难题。资产证券化融资是化解资金投入与经济性评估难题的有效手段之一。文中探讨了可促进售电公司参与工业园区局域电网基础设施建设的资产证券化新型融资机制与方案,利用国家积极倡导并推进的政府与社会资本合作新模式,搭建起促进能源基础设施建设市场化的金融架构,建立金融模型来评估项目投资回报效益。最后,通过合作博弈模型在政府与售电公司不同努力程度条件下找到合理利益分配系数的分布区间,以促使售电公司参与的工业园区局域电网建设项目收益最大化。

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    • >综述
    • 面向高比例可再生能源电力系统的季节性储能综述与展望

      2020, 44(19):194-207. DOI: 10.7500/AEPS20200204003

      摘要 (128) HTML (250) PDF 1.51 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。

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