最新刊期
      2023年第47卷第12期

        学术研究

      • 面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行

        黄武靖, 司方远, 张宁, 窦真兰, 康重庆
        2023, 47(12): 1-8. DOI: 10.7500/AEPS20221012003
        摘要：城市能源系统不仅需要具备高可靠性以应对小规模、大概率的日常故障事件，还需要具备高韧性以应对大规模、小概率的极端灾害事件。随着跨能源形式耦合以及电力电子化程度的不断提高，城市能源系统有望通过协调跨系统能量转移和海量电力电子设备快速调节提升系统韧性。首先，文中提出了极端灾害事件下城市能源系统两阶段韧性运行模型，综合考虑了电力电子设备快动态特性和多能源网络慢动态特性的建模与协调。其次，针对韧性模型存在多约束、求解复杂度高等问题，提出了基于稀疏权重斜决策树理论的数据驱动城市能源系统安全规则提取方法，将复杂的韧性模型转化为少量的混合整数线性约束，即安全规则，并内嵌至系统正常运行模型。最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性及其相较于传统模型驱动方法在计算效率上的优势。  
        关键词：城市能源系统;综合能源系统;弹性;优化运行;安全规则;能量枢纽;多能源网络   
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        更新时间：2023-06-19

      • 台风灾害下多阶段协同的受端电网弹性提升策略

        焦嘉凝, 柳璐, 张天宇, 宣文博, 李慧, 刘忠义
        2023, 47(12): 9-18. DOI: 10.7500/AEPS20221123001
        摘要：近年来，台风成为影响沿海城市受端电网安全运行的主要自然灾害。文中综合考虑台风下负荷、区外来电、各类机组、储能、输电通道等在内的受端电网响应特性，提出一种计及预防阶段、抵抗-响应阶段、恢复阶段的多阶段协同弹性提升策略。通过实际运行曲线与理想运行曲线之差量化电网弹性，实现城市受端电网弹性评估。弹性提升模型以投资运行总成本最小和电网弹性最大为目标，包含输电通道加固、机组组合以及增加修复队伍3种措施，涵盖台风过境电网3个阶段状态变化。最后，选取中国某市实际受端电网结合中国气象局热带气旋中心台风数据验证了模型的有效性。  
        关键词：受端电网;台风灾害;极端天气;弹性;新能源;储能;多阶段协同   
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        更新时间：2023-06-19
      • 杜敏, 刘绚, 周元刚
        2023, 47(12): 19-27. DOI: 10.7500/AEPS20220321019
        摘要：近年来，极端事件与风电出力的不确定性给电力系统的安全运行带来了严峻挑战。文中提出一种考虑极端事件并以风电不确定性为导向的自适应鲁棒优化模型以增强电力系统的韧性能力。首先，考虑风电出力不确定性以构建自适应鲁棒多面体不确定性集合。其次，考虑极端事件对电力系统的威胁，提出了防御-攻击-防御框架下风电出力不确定性的电力系统韧性增强模型。最后，该模型在IEEE RTS-79和IEEE RTS-96测试系统上进行仿真验证，并采用列与约束生成算法进行求解，仿真结果验证了所提模型及求解方法的有效性。  
        关键词：韧性;可再生能源;电力系统;极端事件;不确定性集;列与约束生成算法   
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        更新时间：2023-06-19
      • 张博, 马梓耀, 王辰, 张璐, 唐巍
        2023, 47(12): 28-37. DOI: 10.7500/AEPS20221031019
        摘要：近年来，频发的极端事件给配电网带来了巨大损失，因此配电网韧性提升极为重要。随着分布式光伏、储能及电动汽车等直流源荷的大量增加，城市配电网的形态正在从交流向交直流混合配电网转变。直流线路具有互联灵活的优势，能够打破交流配电网辐射状运行瓶颈实现灾后灵活组网，可有效提升配电网韧性。针对含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网，提出一种能够充分考虑柔性直流互联特性与调控能力的供电恢复策略。首先，考虑灾后关键负荷与就地资源分布，提出了以直流线路为核心的应急供电恢复拓扑生成方法；其次，基于交直流恢复拓扑，建立了一种配电网两阶段韧性提升优化模型，第1阶段以最大程度保障重要负荷供电为目标优化负荷恢复次序，第2阶段以网络损耗最小为目标优化光储充一体化电站应急电源功率。算例结果表明，所提策略能够充分利用直流灵活互联能力及光储充一体化电站功率支撑能力恢复关键负荷，两阶段故障恢复方法具有良好的可行性与适应性。  
        关键词：交直流混合配电网;韧性;光储充一体化电站;故障恢复   
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        更新时间：2023-06-19

      • 基于NSGA-Ⅱ的电力信息物理系统骨干网络辨识

        蔡晔, 汤丽, 唐夏菲, 陈洋, 曹一家
        2023, 47(12): 38-46. DOI: 10.7500/AEPS20221031006
        摘要：针对实际存在一一对应的电力信息物理系统，辨识其抗灾型骨干网架并进行加固，可提高电力信息物理系统在面对自然灾害或网络攻击下的可靠性。文中提出骨干网络辨识多目标优化模型，所提模型综合考虑整个系统的经济性、抗毁性和恢复性，并满足重要负荷约束、网络连通性约束、网络规模约束和潮流约束。首先，使用改进的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解多目标优化模型，并利用多目标决策中的熵权法给各个目标函数赋权重。然后，使用逼近理想解排序法筛选出帕累托解集中的最优解。最后，以IEEE 39节点系统和中国某地区500 kV实际电网为例，验证了所提的电力信息物理系统骨干网络辨识算法的有效性。  
        关键词：电力信息物理系统;骨干网络;改进的非支配排序遗传算法;多目标优化;熵权-TOPSIS   
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        更新时间：2023-06-19

      • 蜂巢状综合能源配电系统的组网结构与运行方式

        祖国强, 宋晨辉, 张春晖, 靳小龙, 马瑞
        2023, 47(12): 47-55. DOI: 10.7500/AEPS20221029004
        摘要：配电系统正演进成为包含电、气、热等多种能源综合配置的平台，需要满足点对点能量传输需求，而现有配电系统的树状辐射结构难以满足。文中提出了蜂巢状综合能源配电系统(HIEDS)的组网结构与运行方式。首先，提出了HIEDS的组网结构，包括微网之间的柔性互联方式以及综合能源基站等核心装备；接着，分别提出了以运行经济性、负载均衡性为目标的HIEDS优化运行模型；最后，通过算例分析了HIEDS在不同场景下的运行特征，并与其他典型微网互联结构进行了对比。结果表明，HIEDS运行更加灵活，可提高系统运行的经济性与可靠性。文中研究将为综合能源配电系统的结构优化提供理论基础。  
        关键词：蜂巢结构;综合能源;配电系统;微网;组网;运行方式   
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        更新时间：2023-06-19
      • 闵亮, 娄铖伟, 杨进, 余渐
        2023, 47(12): 56-65. DOI: 10.7500/AEPS20220917010
        摘要：由于三相负荷的日益不平衡，主动配电网中的功率损耗和三相电压相位不平衡问题日益严重。作为一种可取代传统联络开关的电力电子设备，智能软开关为减少网损与缓解不平衡问题提供了潜在方案。为此，引入三相四线制的背靠背电压源型变流器作为智能软开关的拓扑结构，同时针对该拓扑设计了相应的换相控制策略。在此基础上，提出了以减少网损和缓解电压不平衡度为优化目标的基于三相四线制换相软开关的主动配电网多目标优化运行模型；应用对称半定规划算法，通过凸松弛将原始非凸非线性模型转换为便于求解的半正定规划模型，该模型可对三相电网进行三相解耦与分析。最后，在改进的IEEE 123节点系统中进行案例研究，验证了所提模型及其求解算法的可行性和有效性。  
        关键词：智能软开关;换相控制;对称半定规划算法;主动配电网;三相不平衡   
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        更新时间：2023-06-19

      • 基于事件触发的有源配电网改进变分算法及其稳定性分析

        楼冠男, 蒋啸宇, 顾伟, 张靖, 秦琦, 黄靖雯
        2023, 47(12): 66-75. DOI: 10.7500/AEPS20221120003
        摘要：在含高密度分布式电源的现代配电网仿真中，传统数值积分算法难以同时满足快速且稳定的仿真需求，对此提出一种基于事件触发的改进变分算法。首先，引入变分迭代法，求出配电网中双级式光伏电站典型状态变量对应的近似解。随后，对算法进行数值稳定性验证，并推导其极限步长。针对部分状态量计算消耗较多仿真资源的问题，引入事件触发机制，应用误差的范数推导锁值的触发条件，减少计算频次，提升系统的仿真效率。最后，分别对算法的数值稳定性及事件触发效果进行仿真验证。结果表明，基于事件触发的变分算法在保持高精度的前提下提升了仿真速度，且随着节点规模扩大效率优势更明显。  
        关键词：有源配电网;变分迭代法;事件触发;数值稳定性;高效仿真   
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        更新时间：2023-06-19
      • 杨紫娟, 田雪沁, 吴伟丽, 袁铁江
        2023, 47(12): 76-85. DOI: 10.7500/AEPS20221112002
        摘要：纯氢运输成本高是阻碍电制氢消纳可再生能源技术发展的因素之一。采用混氢天然气（HCNG）技术，将氢气直接掺入天然气管道运输，能有效降低运输成本。针对管道掺氢时掺氢比控制问题和制氢设备容量配置问题，建立了风电-氢能-HCNG耦合网络。在分析电解槽单体过载效率特性基础上，对多电解槽模块化集成的电制氢系统运行特性进行分析，进一步提出多电解槽双层轮值协调运行策略。以系统收益最大为目标，考虑系统中功率、氢气平衡及各设备运行约束，建立了能够满足掺氢需求的氢能系统容量配置模型，并采用MATLAB调用CPLEX进行求解。通过算例分析和比较验证了管道掺氢在长距离输氢中的经济性及可行性，基于电解槽运行特性的双层轮值策略能够均衡电解槽运行时长、降低容量配置需求、减小投资成本。  
        关键词：氢储能;混氢天然气;碱性电解槽;协调运行;容量优化   
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        更新时间：2023-06-19

      • 基于DATA模型的电动汽车充电需求时空演化规律分析

        刘超, 李青, 马明明, 周立秋, 刘家国
        2023, 47(12): 86-94. DOI: 10.7500/AEPS20220921002
        摘要：“双碳”目标下，分析电动汽车（EV）交通需求与充电需求的时空分布规律是交通与电力系统协同运行的基础性工作，但现有研究较少能系统阐明私家EV及其充电需求的时空分布机理。文中从交通需求产生的源头出发，首先，分析了多模式交通系统中EV用户的交通行为与充电行为的关联；然后，综合考虑出行者的有限理性决策行为以及出行者之间的异质性，基于可接受规则建立了融合EV的动态活动-出行交通流分配（DATA）模型，刻画EV及其充电需求的时空演化机理；最后，基于route-swapping算法进行算例分析，结果表明所构建的模型能够描述EV及其充电需求的时空分布规律，且充电价格、初始荷电状态与其他出行方式都对充电需求的时空演化规律具有较大影响。  
        关键词：交通-电力耦合系统;活动-出行需求;充电需求;时空演化;动态交通流分配模型;异质性;有限理性   
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        更新时间：2023-06-19

      • 基于PIGD-IRK的大规模时滞电力系统特征值高效计算方法

        贾小凡, 叶华, 刘玉田, 刘牧阳
        2023, 47(12): 95-102. DOI: 10.7500/AEPS20220624006
        摘要：电力系统控制回路中固有的时滞会影响控制器的性能，甚至危害系统的稳定运行。为此，提出了一种基于无穷小生成元隐式龙格-库塔部分离散化（PIGD-IRK）的特征值计算方法，用以分析时滞对大规模电力系统小干扰稳定性的影响。首先,分析了制约无穷小生成元隐式龙格-库塔离散化（IGD-IRK）方法计算效率的瓶颈；然后,应用部分谱离散化思想大幅度降低其构造的无穷小生成元离散化矩阵的维数；接着，利用离散化矩阵的结构特点将其从阶梯型分块矩阵相似变换为常数矩阵的逆和分块上三角矩阵的乘积，从而可在特征值计算过程中充分利用离散化矩阵和系统增广状态矩阵的稀疏特性。最后，通过四机两区域系统和2个实际电网的计算结果验证了所提方法的准确性和高效性。  
        关键词：时滞;小干扰稳定;谱离散化;无穷小生成元;隐式龙格-库塔法   
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        更新时间：2023-06-19

        研制与开发

      • 动态电价机制下电动汽车竞争性充电的阻塞管理模型

        王一飞, 王秀丽, 黄晶, 李锴英, 黄屹俊, 樊嘉杰
        2023, 47(12): 103-110. DOI: 10.7500/AEPS20220507006
        摘要：针对动态电价机制下大规模电动汽车竞争性充电行为引发的电网安全问题，提出了考虑电网安全约束的电动汽车聚合商阻塞管理模型。首先，分别建立了配电网的无损线性化模型和电动汽车聚合商的集群模型；其次，在动态电价机制下，建立了考虑电网安全约束的电动汽车聚合商竞争性博弈模型；然后，基于变分不等式理论，证明了博弈模型均衡解的存在性和变分解的唯一性；最后，利用梯度下降算法和近端分解算法对博弈模型进行了分布式求解。算例结果表明，该模型可以有效地保障大规模电动汽车竞争性充电时的电网安全。  
        关键词：电动汽车;充电;阻塞管理;动态电价;博弈模型   
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        更新时间：2023-06-19

      • 计及输电线路开断时间的连锁故障快速阻断控制策略

        黄思琪, 李长城, 康海鹏
        2023, 47(12): 111-120. DOI: 10.7500/AEPS20221130011
        摘要：从缩短控制时间的角度出发，基于过载主导型连锁故障的传播机理，建立一种兼顾经济性和快速性的连锁故障阻断控制方法。首先，利用线路过负荷保护模型量化线路开断时间，以开断时间最小的线路作为下一环节故障线路进行开断。基于此，考虑继电保护隐性故障构建连锁故障传播路径预测方法。然后，建立控制成本和阻断时间最小化的阻断控制模型，并定义故障环节风险重要度指标以选取阻断控制策略的最佳投入位置。最后，以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为算例进行仿真，结果表明所提模型可以在兼顾经济性的同时保证阻断控制策略实施的快速性，有效阻止故障蔓延，减少电网负荷损失。  
        关键词：连锁故障;阻断控制;开断时间;过负荷保护模型;紧急控制;暂态稳定   
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        更新时间：2023-06-19

      • 基于深度强化学习的电力系统安全校正控制

        王一迪, 李立新, 於益军, 杨楠, 刘蒙, 李桐
        2023, 47(12): 121-129. DOI: 10.7500/AEPS20220706006
        摘要：新型电力系统中，源荷双侧的不确定性使得电网潮流波动大幅增加。电力系统安全校正控制能够消除系统潮流越限，保证电网安全运行。然而，传统安全校正控制方法约束众多、计算复杂，且面对大规模电网时难以进行实时多步决策。因此，提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)的两阶段训练方法来确定安全校正控制策略。首先，将安全校正控制问题与深度强化学习联系起来，通过设计强化学习的状态、动作和奖励函数，构建了安全校正的马尔可夫决策过程模型。然后，提出了两阶段训练框架来求得最优校正策略。在模仿学习预训练阶段，基于专家策略，利用模仿学习为智能体提供初始神经网络，提高训练速度；在强化学习训练阶段，通过DDPG智能体与环境的不断交互进一步训练智能体。训练好的智能体可以实时应用，获得最优决策。最后，基于中国某省级电网的仿真算例验证了所提方法的有效性。  
        关键词：深度强化学习;安全校正控制;模仿学习;潮流越限   
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        更新时间：2023-06-19

      • 提升新能源电力系统稳定性的构网型变流器选址定容方法

        吴琛, 刘晨曦, 黄伟, 曾丕江, 袁辉, 辛焕海
        2023, 47(12): 130-136. DOI: 10.7500/AEPS20220620002
        摘要：新能源发电设备的大量接入显著改变了现代电网的动态特性，给电网的安全稳定带来了挑战，其中由锁相环带宽与电网强度不匹配导致的次/超同步振荡问题尤为严重。已有研究表明，外特性表现近似为电压源的构网型变流器能够减少由锁相环主导的新能源电力系统小干扰稳定问题，并且为系统提供较强的电压支撑能力，但基于构网型变流器的储能系统对多新能源馈入系统稳定性的作用机理及其选址定容优化方法仍不清晰。为此，文中揭示了基于构网型变流器的储能系统对多新能源馈入系统小干扰稳定性的提升作用机理，从提升系统稳定裕度的角度研究了基于构网型变流器的储能系统选址定容优化方法。最后，基于算例验证了所提方法的有效性。  
        关键词：构网型变流器;储能系统;小干扰稳定;选址定容   
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        更新时间：2023-06-19
      • 郑涛, 马家璇, 吕文轩, 庄心怡
        2023, 47(12): 137-144. DOI: 10.7500/AEPS20220517005
        摘要：海上风电经柔性直流送出系统交流汇集线路发生不对称故障时，线路因两侧换流器采用负序抑制策略而呈现微弱故障特征，导致常规工频量交流保护性能下降。文中首先分析了海上交流汇集线路发生不对称故障时的故障回路及区内、外故障下负序电流的分布情况，发现连接于同一母线的故障线路与非故障线路的负序电流存在明显差异。进而通过构造负序电流积聚量，放大故障线路与非故障线路的负序电流幅值差异特征，提出了一种基于暂态负序电流积聚量比值的交流汇集线路保护方案。所提方案可实现故障线路的快速准确识别，具有一定的耐过渡电阻能力。最后，基于PSCAD/EMTDC平台进行了仿真验证，结果表明新方案具有可行性和有效性。  
        关键词：海上风电;交流汇集线路;保护;负序电流;积聚量   
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        更新时间：2023-06-19

      • 抽水蓄能电站市场化运行机制和日前市场出清模型

        王进, 张粒子, 赵志芳, 李雲建
        2023, 47(12): 145-153. DOI: 10.7500/AEPS20211116003
        摘要：在电力现货市场背景下，抽水蓄能电站面临如何运行以满足高比例新能源电力系统要求的挑战。为此，提出抽水蓄能电站保留容量电费、以价格接受者身份不报量不报价的市场化运行机制。基于该运行机制，进一步提出了考虑抽水蓄能电站内嵌于日前市场优化出清模型的改进模型。通过算例分析，论证了所提抽水蓄能电站市场化运行机制和优化出清模型的合理性与可行性，并且分析结果也表明所提机制可解决部分抽水蓄能电站运行不合理的问题。  
        关键词：抽水蓄能电站;市场化;运行机制;日前市场;出清模型   
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        更新时间：2023-06-19

      • 零序电流互感器误差对小电流高阻接地保护影响及选型

        王鹏玮, 徐丙垠, 陈恒, 王玮, 梁栋, 孙中玉
        2023, 47(12): 154-162. DOI: 10.7500/AEPS20220505002
        摘要：配电网高阻接地故障电流微弱，零序电流互感器测量精度直接影响着接地保护耐过渡电阻的能力。分析了小电流接地系统接地保护对零序电流互感器测量精度的要求。根据等效电路与互感器电磁参数，分析了电流互感器测量误差与一次电流的关系，通过试验对理论分析结果进行验证，并比较了11种不同型号零序电流互感器对于弱电流信号的测量精度。根据零序电流互感器测量误差以及高阻接地故障零序电流，分析了零序电流互感器测量误差对接地保护耐过渡电阻能力的影响。最后，给出了零序电流互感器选型的指导意见，介绍了提高其测量精度与保护耐过渡电阻能力的措施。  
        关键词：配电网;高阻接地故障;过渡电阻;零序电流互感器;测量精度   
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        更新时间：2023-06-19

        综述

      • 主动配电网储能应用新形态：虚拟配电变压器与馈线

        池源, 郭莹霏, 孟庆昊, 王强钢, 周念成
        2023, 47(12): 163-175. DOI: 10.7500/AEPS20221023003
        摘要：虚拟配电变压器与虚拟配电馈线将传统配电变压器、配电馈线分别与可控型电力电子变换电路及串并联储能单元有机结合，是探索储能融合发展新场景、构建清洁低碳和安全高效的配电网、实现分布式可再生能源多区域高比例消纳的重要手段。以配电网设备“功能虚拟化”为核心思想，文中对虚拟配电变压器与虚拟配电馈线的概念进行了定义，并阐述了其功能架构。在此基础上，总结国内外相关研究现状及工程实践情况，探讨了虚拟配电变压器与虚拟配电馈线的关键技术，并对未来的研究方向进行了展望，希望对虚拟配电变压器与虚拟配电馈线未来的研究和应用提供有益的参考。  
        关键词：虚拟配电变压器;虚拟配电馈线;主动配电网;功能虚拟化   
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