半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 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。
    • 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。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      全选
      • 肖白, 张小娜, 姜卓, 阚中锋, 綦雪松, 肖志峰

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20201107002

        摘要:针对现有空间电力负荷预测方法没有考虑待预测区域内各供电小区之间的负荷相互影响关系的情况,提出一种考虑本位元胞接受能力和相邻元胞负荷影响的空间负荷预测方法,主要适用于城市电网规划年负荷预测。首先,利用变异系数建立本位元胞接受负荷影响的量化模型,来反映本位元胞对相邻元胞负荷影响的接受能力;其次,考虑待预测区域内各元胞之间的距离因素和用电负荷相似性因素生成空间复合权重矩阵,并利用空间卷积建立相邻元胞产生负荷影响的量化模型,来反映相邻元胞对本位元胞产生的负荷影响;然后,综合考虑本位元胞接受负荷影响的能力和相邻元胞产生负荷影响的共同作用,构建了空间电力负荷预测模型;最后,通过工程实例分析验证了所提方法及模型的正确性和有效性。

      • 张永斌, 张漫, 王主丁, 庞祥璐, 韦婷婷

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200724004

        摘要:高中压配电网网架结构协调规划研究具有重要的理论和实际意义。基于法国巴黎先进电网的启示,分别提出了高中压配电网“强、简、弱”较为明确的定义,建立了一套基于安全性、可靠性和经济性评估的高中压配电网网架结构典型协调方案优选模型。计算分析表明做“强”中压是配电网整体安全可靠且经济的必要条件。基于计算分析结果,归纳总结出了各典型协调方案的适用范围。

      • 吉斌, 昌力, 陈振寰, 刘妍, 朱东海, 朱丽叶

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200707004

        摘要:建立电力碳排放权交易市场,开展碳排放权交易是推动中国实现低碳目标的可选途径之一。文中从电力市场出发,将碳排放权交易市场作为其衍生市场,开展以电力不平衡量为依据的独立碳排放权交易市场机制研究,提出了耦合电力交易的碳排放权责任市场规则。结合区块链技术引入碳排放权交易“泛双边”交易机制,构建“多对多”的多轮碳排放权交易匹配与出清方式。其次,根据区块链技术特征,设计了碳排放权交易应用,并结合区块链碳排放权交易应用和交易机制,提出了“泛双边”碳排放权交易机制模型。最后,通过算例对本文提出的碳排放权市场机制进行验证,并基于企业级区块链系统组件对碳排放权交易的性能进行测试。根据算例验证和测试结果,验证了所设计的电力碳排放权交易具有一定的市场引导作用和可行性。

      • 褚国伟, 张友旺, 葛乐, 万立新

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200223007

        摘要:为解决高渗透分布式电源引起的电压越限问题,计及慢速调节设备特性和储能荷电状态的时序连续性,提出了自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化模型。日前优化求解慢速设备动作挡位并给出储能日内运行的功率限制区间,日内优化以此为基础求得各时段储能及柔直端口优化出力。基于电压越限检测实时调节各端口出力,以缩短过/欠电压持续时间。针对多时段耦合的混合整数非凸非线性优化模型,提出了一种双层求解算法,上层利用动态规划法处理储能全时段优化与慢速设备的整数规划问题,下层利用多面体松弛技术改进二阶锥规划算法提高求解效率。最后,通过实际算例验证了所提模型和求解方法的有效性。

      • 李彦君, 裴玮, 肖浩, 刘友波

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20201117002

        摘要:微网作为新型需求响应资源,并网规模日益增加,但由于微网内部资源组合的不确定性以及源荷随机出力波动性,其参与电网运行的需求响应特性也呈现较大不明朗特征,极大增加了配电网运行风险。为此提出一种基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行新机制,采用数据驱动的方式对微网需求响应特性封装,避免对微网内部模型的解析,充分利用气象信息、价格数据建立微网长短期记忆(LSTM)多维时序需求响应封装模型,在此基础上构造配电网运行优化模型,并提出了基于改进的粒子群优化(IPSO)算法模型求解策略,以最大限度降低配电网电压越限风险与网络损耗。通过含微网群的33节点配电网系统算例进行分析,结果表明所提微网需求响应封装模型的有效性以及IPSO算法的优越性。

      • 李凯斌, 谢刚文, 陈磊, 李小菊, 夏翰林, 詹航

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200807003

        摘要:频率振荡中与自动发电控制(AGC)过程强相关的振荡被称为AGC振荡。基于单机单负荷系统,利用开环传递函数对AGC振荡进行分析,并通过分析不同参数或环节对开环传递函数频率特性的影响,研究其对AGC振荡的影响,结果表明:AGC参数中频差系数及积分系数过大、AGC传输延时过大、机组环节频率特性的幅值过大或相位滞后过大,都会导致系统开环传递函数的稳定裕度过小甚至为负,从而降低系统稳定性甚至引发AGC振荡。分析了机组特性对于AGC振荡的影响:一次调频起作用时,机组环节的幅值将会降低,从而提高AGC模式的稳定性;不同的水火电机组,其原动机环节的相位滞后不同,这会影响开环传递函数的相位裕度进而影响AGC模式稳定性;机组的开度模式一般比功率模式拥有更快的一次调频调节速度,此时采用开度模式,机组在振荡频率处的幅值更低,系统AGC模式更稳定。特征值分析验证了理论分析的结果,且在多机多负荷系统算例中,验证了基于单机单负荷系统分析得到的结论。

      • 丁肇豪, 余开媛, 王程

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200716003

        摘要:传输线动态输送容量(DLR)技术旨在使用动态环境参数计算整定传输线输送容量,相较于传输线静态输送容量整定方法,可真实反映传输线实时传输功率上限。然而,DLR数值的计算依赖于风速、光照强度、温度等不确定性较强且难以准确预测的环境参数,换言之,依照DLR机制整定得到的传输线最大传输功率上限也具有不确定性。若其预测偏差过大,可能会造成传输线过载,严重的甚至会引发电网连锁故障。为此,文中提出一种考虑DLR不确定性的电力传输线过载风险评估方法,以盒式不确定性集合描述传输线输送容量不确定性,将其过载风险作为评估指标,优化传输线零过载范围。文中提出的评估问题数学上属于两阶段鲁棒优化问题,应用列与约束生成算法实现模型的高效求解。最后,在搭建的测试系统中验证所提模型及算法的有效性。

      • 陈淼, 贾科, 陈聪, 冯涛, 毕天姝

        优先出版日期:2021-03-01  DOI: 10.7500/AEPS20200711005

        摘要:混合直流输电具有电压等级高、输送容量大的优点,解决了传统直流受端的换相失败问题。然而传统直流输电纵联保护依赖送受端拓扑对称下滤波器产生的故障特征,且受分布电容影响大,混合直流输电系统中受端不存在滤波器,因此传统直流输电纵联保护不能直接应用于混合直流输电系统中。文中针对这一问题提出了不依赖于滤波器产生故障特征、不受分布电容影响的纵联保护。通过分析行波的折反射,得到保护在线路正反方向故障时高频测量阻抗的差异,利用波形匹配算法识别故障方向并构造保护判据。该方法利用短窗提取行波高频阻抗特征,利用了分布式电容高频特征构成差异,解决了线路分布式电容影响,同时提升保护动作速度。以实际工程为例,搭建了两端混合直流输电系统模型进行仿真,仿真结果证明该方法能快速、灵敏、可靠地实现区内外故障判别,且具有较好的耐受过渡电阻能力。

      全选

      2021年第45卷第5期

        >观点
      • 高仕斌,高凤华,刘一谷,臧天磊,黄涛,陈奎

        2021,45(5):1-17, DOI: 10.7500/AEPS20200426009

        摘要:随着物联网与能源网的深度融合,能源互联网与社会(人)、环境、经济和交通能随时随地进行信息交互和共享。与此同时,物联网集成了边缘计算和云计算等计算架构模型、大数据技术以及人工智能等技术,使得数据建模和分析更加智能、高效和可靠。因此,在物联网的背景下,讨论具有自感知能力的能源生态系统的条件已相对成熟。文中依托物联网,构建了自感知能源互联网。首先,依据心理学中自感知的概念,探讨了自感知能源互联网的基本内涵。其次,阐述了物联网在构建自感知能源互联网中的重要作用。进一步,重点从数据驱动角度,构建了自感知能源互联网的信息交互模型和信息处理模型。最后,总结了自感知能源互联网的关键问题,从不同角度给出了自感知能源互联网的主要研究方向。

      • >专栏:区块链技术在电力系统中的应用
      • 沈翔宇,陈思捷,严正,平健,罗博航

        2021,45(5):18-29, DOI: 10.7500/AEPS20200715003

        摘要:在能源领域跨区互联、多能互补和数据互通的发展趋势下,区块链有望在能源系统中发挥重要作用。首先,文中从区块链价值出发,阐述了区块链技术在能源领域的应用价值,探讨了公有链、联盟链和私有链这3类区块链在能源领域的适用性,归纳了区块链在能源领域的4类应用场景和相应的工程应用。然后,介绍了当前主流能源区块链平台,阐述不同区块链平台在技术架构上的差异。最后,提出了对能源区块链的发展建议。

      • 王蓓蓓,王骐鑫,李雅超,赵盛楠,吴敏

        2021,45(5):30-38, DOI: 10.7500/AEPS20200403002

        摘要:需求响应(DR)资源参与电网互动丰富了电网调度的手段,然而,由于DR资源的不确定性且个体趋利性难以直接控制,相较于传统电力资源,其交易的违约概率更大,使得结算与惩罚机制复杂化。为有效引导需求侧资源积极参与响应,降低违约风险,从而提高DR参与调度的可用性,提出了基于区块链的DR资源信用管理方法,分别搭建了集中交易和双边交易下考虑信用值的DR资源交易机制,设计交易各阶段的智能合约并部署在以太坊测试链上,探讨在不同信用值下用户的响应效果。算例表明,提出的交易方式有效降低了DR资源的调用成本,守信用户可获得更多利益,从而从长期角度有效引导DR资源参与市场交易,维持DR资源交易市场稳定发展。

      • >学术研究
      • 杨挺,赵黎媛,刘亚闯,冯少康,盆海波

        2021,45(5):39-47, DOI: 10.7500/AEPS20200405004

        摘要:综合能源系统的优化调度对于实现系统的多能互补和经济运行具有重要意义。然而,系统中可再生能源的间歇性以及用户用能需求的不确定性造成了系统中供需双方的随机波动,传统的调度方法难以准确地适应实际环境的动态变化。针对这一问题,提出了一种考虑可再生能源和负荷时变特性的综合能源系统动态经济调度方法。首先对综合能源系统动态经济调度问题进行数学描述,然后将该调度决策问题表述为强化学习框架,定义了系统的观测状态、调度动作和奖励函数,继而采用深度确定性策略梯度算法进行连续状态和动作空间下的动态调度决策。所提方法不需要对不确定性进行预测或建模,能够动态地对源和荷的随机波动做出响应。最后通过算例仿真验证了所提方法的有效性。

      • 王育飞,郑云平,薛花,米阳

        2021,45(5):48-56, DOI: 10.7500/AEPS20200522004

        摘要:移动式储能技术的发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。基于移动式储能系统提供充放电服务的时空灵活性,提出一种综合考虑削峰填谷可靠性与经济性的双层优化调度方法。首先,建立移动式储能削峰填谷双层优化调度模型,上层以等效负荷标准差最小和净收益最高为优化目标,旨在减小负荷峰谷差,同时实现价格套利;下层以网损最小为优化目标,确定移动式储能最优调度策略。然后,开发适用于移动式储能削峰填谷优化调度的求解算法,针对下层模型的高维非线性特性,提出一种柯西变异与高斯变异相结合的改进增强烟花算法。最后,结合IEEE 33节点配电系统和某地区实测负荷数据进行仿真分析,结果验证了所提模型与求解算法的有效性和可行性。

      • 董骏峰,周秀娜,梁昌勇

        2021,45(5):57-62, DOI: 10.7500/AEPS20200719002

        摘要:随着售电侧放开,居民对电力零售商有了更多的自主选择权,零售商需要根据实际用电需求设计适合居民的用电方案,为此文中设计了考虑淡旺季用户效用的居民用电套餐。首先,以家庭平均每月用电量计算用户效用函数,并以此获得用户选择各类用电套餐概率;然后,以零售商利润最大为目标,建立套餐的成本收益模型;最后,用粒子群算法对该模型进行求解。算例仿真结果表明,零售套餐的设置,给用户提供了更多的选择;不但提高了用户用电效用,而且有效地提高了零售商的期望利润,同时减少了居民用电峰谷负荷差。

      • 孙庆凯,王小君,张义志,张放,张沛,高文忠

        2021,45(5):63-70, DOI: 10.7500/AEPS20200306002

        摘要:随着综合能源利用技术的不断发展与用户用能需求的多元化,现有单一负荷预测方法难以反映多元负荷间的耦合特性,精确的多元负荷预测将成为综合能源系统优化调度和经济运行的首要前提。基于此,提出一种以长短时记忆神经网络作为共享层的多任务学习负荷预测方法,经由共享层模拟多元负荷间的耦合特性,进而达到提升预测精度的目的。首先,以“硬共享机制+长短时记忆共享层”方式构建多任务学习负荷预测模型,利用共享机制学习不同子任务提供的耦合信息。其次,通过神经网络可解释性技术对离线训练结果进行可视化解释,证实了所构建模型能够利用子任务提供的耦合信息来提高预测精度。最后,与传统模型进行对比分析,结果表明所构建模型在预测精度和时间上具有更好的应用效果。

      • 顾洁,孟璐,郑睿程,金之俭

        2021,45(5):71-78, DOI: 10.7500/AEPS20200423008

        摘要:随着电力公司等传统能源企业向综合能源服务商的加速转型,原有的粗放式用户用电管理模式逐渐难以满足电力营销管理的需求。针对海量用户场景提出了用电模式分层聚类方法及用户集群辨识模型。基于用户集群辨识结果提出了条件残差模拟负荷概率预测模型,进行负荷分层概率预测,以实现对用户精细化用电管理。通过典型案例验证了所提方法的可行性与优越性。

      • 杨茂,董昊

        2021,45(5):79-85, DOI: 10.7500/AEPS20200426001

        摘要:随着风电在现代电网的渗透率越来越高,电力系统优化运行对风电功率区间预测的可靠性提出了更高要求。现有的风电功率区间预测通常针对历史数据整体的误差,或者基于不同的出力水平进行分类误差建模,难以反映预测模型对于不同风况下的适应性。鉴于此,提出了一种基于数值天气预报(NWP)风速和蒙特卡洛法的短期风电功率区间预测模型。首先,按照NWP风速对历史时段的点预测误差进行层次聚类,利用经验分布模型对不同风况下的误差进行概率分布拟合。然后,对待预测时刻的NWP风速所对应的累计经验分布概率值进行蒙特卡洛抽样,并在给定的置信水平下求取短期内各个待预测时点可能发生的功率波动区间。最后,以中国吉林省某风电场运行数据为例,与常用的概率预测方法相比,验证了所提方法的可靠性。

      • 周瑜,李正烁

        2021,45(5):86-96, DOI: 10.7500/AEPS20200420004

        摘要:双馈异步发电机无功功率在一定范围内可调,双馈风力发电场可作为新型无功源向电网提供无功支撑。由于风电场内网络约束的非线性以及双馈风力发电机有功功率的不确定性,难以准确估计双馈风力发电场的无功支撑范围,对此提出鲁棒估计方法。首先建立基于两阶段鲁棒优化的无功支撑范围估计模型,其中第1阶段优化给出候选的最大无功支撑范围,第2阶段优化检查在各种不确定场景下,风电场是否均可提供候选范围内的无功功率。为便于求解,通过锥松弛和对偶转化将非凸的第2阶段问题转化为凸优化问题,并通过罚因子保证松弛解的精确性。基于列约束生成算法求解该鲁棒优化模型,得到最大无功支撑范围。最后给出风电场作为无功源参与电网无功优化的策略。算例证明了所提方法可以准确估计风电场的无功支撑范围以及策略的可行性。

      • 陈郁林,齐冬莲,李真鸣,王震宇,张建良,于淼

        2021,45(5):97-103, DOI: 10.7500/AEPS20200416002

        摘要:交流微电网信息物理系统(CPS)是有源配电网的重要组成部分。由于信息技术和电力技术的深度融合,微电网CPS很容易受到虚假数据注入(FDI)攻击,导致控制目标无法实现,扰乱系统的正常运行。文中在分析了注入量为常值的FDI攻击对微电网分布式协同控制的不利影响的基础上,提出了一种抵御FDI攻击的微电网分布式协同控制算法。该算法能够在FDI攻击下恢复由下垂控制引起的频率偏差。最后,通过仿真实验证实了算法的有效性。

      • 徐悦,李博,孙建军,丁凯,李伟

        2021,45(5):104-110, DOI: 10.7500/AEPS20190920009

        摘要:随着中国生产制造水平的提升,配电网中敏感负荷日趋增加,电压暂降及短时中断造成的经济损失日趋严重,而当前的可靠性及韧性的评价方法无法评价短时间尺度下配电网持续供电的能力,也难以反映电压暂降的影响程度,因而无法提供量化指标为电压暂降治理作规划参考。文中在挖掘电网以往评估方法内涵的基础上,针对含敏感负荷的配电网,考虑网架结构、负荷水平、治理措施经济性等因素,提出了运行韧性评估方法与评估流程,定义了配电网运行韧性指标,可为电压暂降治理方案评价提供量化参考。通过具体算例分析对比了不同网架结构、不同治理手段下含敏感负荷配电网的可靠性指标与运行韧性指标,结果表明运行韧性指标能够更明显和有效地反映电压暂降治理的技术经济性。

      • >研制与开发
      • 赵昊天,王彬,潘昭光,孙宏斌,郭庆来

        2021,45(5):111-121, DOI: 10.7500/AEPS20200420005

        摘要:虚拟电厂技术挖掘并利用了各类分布式资源的灵活调节能力,是提高电网安全水平、降低用户用能成本、促进新能源消纳的重要措施。在能源互联网环境下,虚拟电厂面临分布式资源主体众多且特性各异、不确定性强、各地电网需求多样化等技术挑战。文中基于云边协同的信息架构,设计了云-群-端递阶协同的多能虚拟电厂调度技术框架,研究并提出了面向特性各异分布式资源的调控能力标准化建模方法、日前鲁棒聚合和日内滚动修正衔接的虚拟电厂在线等值技术、考虑差异化调峰需求的虚拟电厂-电网交互调度模式等多项实用化关键技术,设计并开发了面向园区的虚拟电厂调度模块,并在多个工程现场实际运行。以中国北京某多能园区的场景分析为例,证明了所提方法的实用性和模块的通用性。

      • 颜自坚,孙鹏,刘晓梅,朱桂英,王高琴

        2021,45(5):122-128, DOI: 10.7500/AEPS20200116006

        摘要:电力市场技术支持系统需要随市场规则变化不断调整,现有的电力市场技术支持系统在人机图形展示方面主要依赖定制化开发,在运维升级方面存在明显局限。文中结合电力市场数据特点,分析电力市场数据的图形展示交互需求,提出一种电力市场多维度数据灵活展示的图形组态架构,并对其关键技术如属性引用及事件交互组态、多维数据动态关联定义、基于推送和触发模式相融合的数据交互、业务人机操作的扩展等进行了讨论。最后,通过实际应用结果验证了所提人机图形组态架构的可行性。

      • 刘英培,谢乾,梁海平

        2021,45(5):129-136, DOI: 10.7500/AEPS20200519011

        摘要:针对传统控制策略下柔性直流输电系统接入交流电网后无法为系统提供惯性以及参与调频的问题,提出了一种考虑频率稳定的自适应虚拟惯性调频控制策略。在直流侧保持下垂特性,自动分配直流功率的同时,使柔性直流输电系统能够参与二次调频,实现交流侧频率的无差调节。另外,通过虚拟惯性控制,进一步提高系统频率稳定性和惯性,改善二次调频控制所引起的暂态波动。针对惯性系数选取受直流电压偏差限制的问题,采用自适应惯性系数,在电压偏差较小时,可以增大惯性系数,得到更好的频率稳定效果,反之则减小惯性系数,防止直流电压越限。在PSCAD环境下搭建了五端柔性直流电网的仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

      • 王炳辉,黄天啸,吴涛,谢欢,刘海涛,李善颖

        2021,45(5):137-142, DOI: 10.7500/AEPS20200318001

        摘要:模块化多电平换流器(MMC)可独立解耦调节有功、无功功率,使得柔性直流换流站具有在交流系统电压跌落工况下提供无功支撑的潜能。提出了MMC柔性直流换流站无功级联的控制策略,即将定交流电压控制和定无功控制级联,其中定交流电压控制包括桥臂电流辅助控制环节,并在故障清除后瞬间进行积分环节清零重置控制。以中国张北±500 kV四端柔性直流电网工程为例进行了仿真验证,结果表明相对于传统的定无功或定交流电压控制方式,柔性直流换流站无功级联控制方式可以兼顾电网稳态无功调节和暂态无功支撑等需求,快速平稳地输出无功功率,能在保证MMC设备安全的前提下提供暂态无功支撑,并缓解故障清除瞬间可能发生的暂态交流过电压。

      • 周博昊,李凤婷,尹纯亚

        2021,45(5):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20200925006

        摘要:若引发首次换相失败的交流系统故障未及时清除或恢复阶段控制不当,在直流系统恢复过程中就有可能发生后续换相失败。文中基于换相电压时间面积,分析了导致后续换相失败的直接、间接影响因素,明确了后续换相失败发生机理。为定量评估系统后续换相失败风险,提出了后续换相失败风险指标(SCFRI),并提出了根据风险程度自适应调节触发角的基于SCFRI的附加控制策略。为避免附加控制调节范围受限等问题,提出了基于SCFRI的协调限流策略。两种策略相互配合有效抑制了后续换相失败的发生。以国际大电网会议(CIGRE)直流输电标准模型为测试算例,验证了所提SCFRI与抑制策略的有效性。

      • 郑涛,王赟鹏,马家璇,祁欢欢

        2021,45(5):152-158, DOI: 10.7500/AEPS20200619006

        摘要:输电线路自适应重合闸技术的难点在于故障性质的准确判别。针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路的故障场景,利用UPFC灵活的可控性,文中提出基于特征电压注入的三相自适应重合闸方案。首先,通过切换UPFC串联侧模块化多电平换流器(MMC)控制方式,采用定U/f控制注入特征电压。在此基础上,通过判断线路是否产生特征电流识别永久性故障与瞬时性故障;针对高阻故障的特殊场景,进一步提出阶段性注入特征电流判据提高故障性质判别的可靠性。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提出的三相自适应重合闸方案的可行性和有效性。

      • 刘永生,陈俊,李娟,侯炜,郦君婷,徐青山

        2021,45(5):159-167, DOI: 10.7500/AEPS20200321002

        摘要:低压直流配电网具有故障电流持续时间短、系统运行方式多变、故障电流振荡等特征,对继电保护正确判断和定位故障提出了挑战。文中详细分析了低压直流配电网的故障特征,并据此提出了包含电流方向比对法、方向预测法、极值比较法的直流网络化保护方案。采用所提方案的保护单元在直流配电网故障发生后,可以对故障区域进行快速定位,完成故障的切除和隔离。为了方便保护方案的工程应用,采用通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信实现保护单元之间信息的交互,并提出“单支路即时记忆,多支路延时定位”的保护策略以解决故障电流持续时间短、数据传输不同步等实际问题。实时数字仿真(RTDS)试验结果表明,保护可以在故障发生5 ms以内完成故障区域的正确识别。

      • >工程应用
      • 史沛然,李彦宾,江长明,张哲,张勇,郭磊

        2021,45(5):168-174, DOI: 10.7500/AEPS20200609005

        摘要:华北地区火电机组因供热调峰能力受限,且利于调峰的水电机组占比小,随着新能源装机不断增长,电网调峰问题日益突出。负荷侧资源中电动汽车、分布式储能、电采暖等设备具有充用电功率和时间可调节的特性,参与电网优化控制的空间大。结合华北电网结构特点和负荷特性,设计了第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务市场规则,提出了负荷侧资源参与省网调峰市场申报、出清、结算和分摊的原则与方法,对负荷侧资源参与省间调峰市场进行了有益思考。第三方独立主体参与京津唐电网调峰市场试点运行表明,负荷侧资源在市场机制引导下初步改变了“反调峰”特性,有效提高了电网调峰能力,促进了新能源消纳。

      • 潘尔生,乐波,梅念,苑宾

        2021,45(5):175-183, DOI: 10.7500/AEPS20200518007

        摘要:与前期工程相比,±420 kV中国渝鄂背靠背联网工程系统设计的主要难点在于工程直流电压较高、容量较大,且故障穿越、交直流保护等要求提升,但全控电力电子器件的暂态应力配置水平有限且交流电网极端运行方式恶化。针对器件暂态应力配置水平受限,文中提出了精确的换流器桥臂故障电流上升率计算方法、阀控过流保护的分桥臂闭锁策略、阀本体过压保护的动态过压定值策略,解决了弱器件能力下无法兼顾设备安全性和故障穿越能力的问题。针对极端运行方式下交流电网和柔性直流系统高频失稳和弱系统失稳问题,分别提出了失稳机理及解决失稳的工程实用方法。针对接入500 kV交流电网带来交流断路器失灵保护和直流差动保护的特殊要求,提出了相应的解决对策和建议。