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2023年第47卷第2期
- 摘要：面向双碳目标的电力系统规划需要在众多新安全挑战与低碳技术耦合的背景下进行系统发展的决策分析。各项低碳技术在电力系统低碳转型方案中起到的作用尚不明确且无法量化。在此背景下，相比于仅求得最优的规划方案，进一步理解规划模型给出规划方案的原因并且明确其带来的效益对规划者十分重要。文中针对电力系统规划问题引入了量化归因的概念，并提出了基于路径积分的规划方案量化归因方法，用以对各项设备带来的潜在效益进行分析。应用该方法对Garver-6节点测试系统和中国西北电力系统的“碳中和”规划结果进行了量化归因分析，结果验证了所提方法的可行性与有效性。关键词：双碳;量化归因;电力系统规划;储能;可再生能源2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：传统的低碳经济调度只考虑碳排放源问题，而没有考虑碳排放去向问题。因此，在碳捕集-电转气的协同运行模式基础上，同时考虑碳排放源和碳排放去向问题，提出了自由二氧化碳浓度(FCDC)的概念。针对不同生态地理环境的碳汇差异，考虑二氧化碳排放的大气扩散和地面植被碳汇的作用，构建自由二氧化碳浓度分布模型。然后，以平均自由二氧化碳浓度最小和总运行成本最小作为目标函数，建立碳捕集-电转气协同运行的低碳经济调度模型。最后，通过算例仿真验证了所提协同优化调度模型的有效性，可在保证经济效益的同时减少碳排放。关键词：碳排放;碳捕集;自由二氧化碳浓度;碳汇;低碳经济调度2|0|0更新时间：2025-06-16
碳达峰·碳中和与电力能源转型
- 摘要：新型电力系统背景下，必然会出现大量小规模微网多点并入配电网，配电网与多微网协同优化运行面临决策变量维数高、多主体优化目标复杂、单小主体入网互动随机性强等难点。文中提出基于随机演化动力学的多微网-配电网自组织协同调节策略，旨在提高系统多利益主体的自发演化优化能力以及单小主体随机入网互动的抗干扰能力。首先，建立了基于公共品价格响应的多微网-配电网多维资源调节模型，降低了多主体优化的变量维数。然后，提出了基于随机演化稳定判据的自组织演化策略，通过多利益主体二项分布下的演化效用函数将多优化目标转为“合作-非合作”二维目标，并通过计及随机涨落力的演化动力过程获得自发协调运行能力，以有效应对单小微网随机特性影响。最后，对改进IEEE 37节点系统进行了仿真，通过多典型场景下多算法对比实验，验证了所提策略的有效性。关键词：多微网-配电网调节;多利益主体;随机演化动力学;自组织调节;自发优化2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：基于柔性背靠背变流器(BTBC)互联的微网群可实现不同微网间的功率解耦控制，与基于阻抗互联的微网群结构相比微网间功率交互的灵活性更高。然而，针对扰动下的BTBC互联功率控制策略及其对系统稳定性的影响尚不明确。文中建立了基于BTBC互联的微网群全阶小扰动模型，通过参与因子分析得到低频段与稳定性相关的环节，并得到与功率交互相关的主导模态，并分析了互联功率控制对系统稳定性的影响。在此基础上，提出了一种减小扰动对微网局部稳定性影响的柔性互联微网群的有功功率交换控制策略，利用根轨迹分析了该策略下系统的小信号稳定性，并结合仿真平台验证了策略的有效性。关键词：柔性互联;微网群;背靠背变流器;功率交互控制;稳定性2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对光伏集群有功功率的波动性和随机性会显著影响电力系统安全稳定运行的问题，基于大系统分层递阶控制理论，提出光伏集群有功功率分层预测控制策略。该策略在空间尺度上分为3个层级：在日前集群跟踪层以跟踪日前调度计划为目标，建立光伏集群调度计划跟踪模型，并将优化后的调度计划值下发给子集群层；在子集群层中建立协调优化分配模型，同时将集群下发的控制指令合理分配给各子集群，并给出子集群内部电站的优化出力值；在实时电站控制层建立电站有功控制模型，该模型根据运行工况及所接收的优化出力值，自适应采取最大出力模式或跟随模式工作。最后，仿真结果表明所提方法在保证系统安全稳定前提下，能够提高目标区域内光伏消纳，且使得各个光伏电站有功出力更加平稳。关键词：光伏集群;组合预测;多时空尺度;分层控制;协调优化3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电力系统灵活性不足与外送输电阻塞是造成弃风的两大根本原因，且在时序上具有一定的耦合关系。从储能分时复用的角度出发，利用弃风事件之间的耦合关系，配置储能同时解决调峰不足与输电阻塞问题，提出了计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法。首先，分析了调峰不足弃风、阻塞弃风产生机理及两者耦合关系。然后，分析了储能配置对源侧常规机组装机容量规划与网侧输电容量配置的影响。其次，构建了综合考虑常规火电装机投资成本、储能投资成本、弃风惩罚成本与输电线路扩建成本的源-储-网联合规划模型，并给出了模型求解流程。最后，通过对中国东北某局部电网输电工程系统和Garver-6节点系统的仿真，分析验证了所提方法的有效性与可行性。关键词：调峰;输电阻塞;弃风;储能;源-储-网联合规划;电力系统灵活性2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对可再生能源规模化接入电网引起的频率稳定控制资源减少的问题，提出一种考虑分时电价和最大暂态频率偏移（MTFD）的储能系统（ESS）机会约束优化配置方案。首先，建立含ESS的扩展系统频率响应模型，估计预想事故下的频率动态响应特征，采用基于最大仿射函数的分段线性化方法构造MTFD约束；其次，考虑预想事故发生的不确定性，构建以投资成本最小和峰谷套利收益最大为目标的ESS容量机会约束优化模型；然后，利用线性加权方法和基于蒙特卡洛模拟的非线性递减惯性权重粒子群优化算法求解，以确定最优的ESS容量；最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性。关键词：频率稳定;调频能力;储能系统;机会约束优化;分时电价6|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：作为一类重要的需求响应资源，空调负荷能够实时调节有功负荷进而参与电力系统调频。传统温度设定值控制方式假设空调的温度设定值连续可调，而忽略了空调的最小温度调节步长（MSoTA）。针对绝大多数空调MSoTA 为1 ℃，提出一种基于温度设定值调节概率（TSPAP）的空调负荷控制策略，使得空调负荷集群的聚合功率连续可调，以更好地参与电力系统调频。所提出的方法采用双层广播控制的框架，将空调负荷划分为6种独立的状态，并根据不同的状态将功率调节需求调制成TSPAP。TSPAP作为全局控制信号下发给各个分散控制器，并被解调为±1 ℃的温度设定值调节信号，下发给各个空调。仿真结果表明，该方法能够在单个空调MSoTA为1 ℃的情况下，实现对大量空调负荷聚合功率的连续调节，从而在一次调频和二次调频中获得更好的效果。关键词：空调负荷;最小温度调节步长;温度设定值调节概率;调频;概率控制2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：集群基线负荷（ABL）是指负荷聚合商代理的所有用户基线负荷（CBL）之和，其是系统运营商和负荷聚合商进行激励型需求响应补偿结算的依据。基于用户聚类的估计方法是目前常见的ABL估计方法，然而该类方法将“聚类”和“估计”这两个环节分开执行，两者目标并不统一，估计精度有待进一步提升。为此，提出一种基于聚类-估计联动的ABL估计方法，其基本思路是将估计精度作为调整用户聚类的导向，寻找一种最优的用户聚类方式使得ABL估计的精度最高。首先，对所有用户进行一级聚类，将所得类簇中的所有用户负荷进行累加以作为二级聚类的输入；其次，进行二级聚类，并根据估计结果在验证集上的表现对聚类进行调整，进而得到最优聚类结果。在实际数据集上对所提方法与现有方法进行了对比，结果表明所提方法能够有效提升ABL的估计精度。关键词：需求响应;基线负荷;负荷聚合商;聚类;估计;联动3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对大型充电场站内规模化电动汽车的有序充电问题，提出一种基于双深度Q网络（DDQN）深度强化学习方法的电动汽车充电安排策略，能有效计及电动汽车出行模式和充电需求的不确定性，实现充电场站充电成本最小化的目标。首先，对电动汽车泊车时间和充电需求特征进行提取；其次，为解决维数灾问题，提出一种“分箱”方法和充电次序优化策略以控制状态和动作空间的大小，从而建立了一种适用于大规模电动汽车有序充电的马尔可夫决策过程（MDP）模型；然后，应用DDQN的强化学习算法对电动汽车有序充电策略进行求解；最后，通过仿真算例验证了所提方法的有效性,不仅能有效减少充电场站的充电成本，而且能使模型训练难度不受电动汽车规模影响。关键词：电动汽车;充电场站;深度强化学习;有序充电;维数灾;马尔可夫决策过程2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：近年来，面向高损线路的窃电检测方法得到大面积工程应用，对降低窃电检测误报率和推动数据驱动窃电检测的工程应用起到了重要作用。但如何准确检出非高损线路的专变窃电用户，仍是亟待解决的难题。基于实践经验中部分窃电用户存在用电量异常尖峰这一特点，提出基于负荷尖峰特征长短期记忆（LSTM）自编码器的用户窃电识别方法。首先，分析典型窃电用户曲线形态,提炼了区分正常及窃电用户的用电量尖峰特征。然后，结合该特征和用户分时数据周期性规律，构建LSTM自编码模型重构输入得到拟合值，基于拟合值与真实值的均方误差设定自适应阈值，从而识别窃电嫌疑用户并提供具体预警尖峰时段。最后，应用实际专变用户用电数据进行算例分析，结果表明所提方法在准确率、命中率和误报率上均优于对比方法。关键词：窃电;长短期记忆;神经网络;自编码器;用电特征;异常检测2|1|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：针对基于传统机器学习算法的光伏阵列故障诊断方法需要大量训练集的问题，提出了基于CatBoost算法的故障诊断方法，实现小规模训练集下不同程度故障的准确诊断。建立了光伏组件等效电路模型，考虑短路、开路、老化、局部阴影下不同程度的光伏阵列故障，分析包含旁路二极管和阻塞二极管的光伏阵列的伏安特性曲线变化特性，构建反映不同故障特性的特征量，作为光伏阵列故障诊断方法的输入向量。使用CatBoost算法对小规模训练集进行训练，建立基于CatBoost算法的故障诊断模型。为验证所提方法的效果，分别进行了仿真和实验分析。将所提方法与传统神经网络算法、其他决策树算法进行对比，验证了所提方法在小规模训练集下的准确性与稳定性。关键词：光伏阵列故障;故障诊断;人工智能;CatBoost算法;小规模训练集2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：矢量化的电网厂站接线图需要调度运维人员参考设计图纸进行人工绘制及导入，工作量巨大且极易出错。针对电网厂站接线图中图元、文字以及接线关系3个核心的识别问题，提出一套基于人工智能的完整电网厂站接线图识别方法，显著提升识别的效率和准确性。通过结合分级预处理的重叠滑窗机制与YOLOv4算法，解决电网厂站接线图的“大图像小图元检测”问题；通过迁移学习与卷积循环神经网络结合，提升包含中文电气文本的识别率；通过嵌入电气领域知识与规则，提升接线识别的准确率。最后，根据获取的电气元件信息、文本信息、连接线信息，完成其他下游任务。采用实际调度系统导出的电网接线图数据集，设计了图元、文字、接线识别三方面的对比实验，验证了所提方法的有效性。关键词：电网厂站接线图;图元识别;文本识别;接线识别;迁移学习;知识融合;人工智能2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对新能源并网带来的电压特性变化和低压拓扑关系辨识颗粒度细化需求，提出了基于图信号处理的用户链路识别模型。该识别模型利用相邻节点间的电压相似性表征图信号的平滑性,结合节点电流定律对网络结构的约束，克服新能源并网带来的同相用户电压相似性变差的影响；利用图结构固有的链路属性，实现低压拓扑识别下沉至用户之间的上下游连接关系识别。最后，利用真实用户数据搭建仿真模型验证了所提算法的有效性，探讨了所提算法在不同场景下的性能表现，并与已有识别算法进行了比较分析。算例表明，所提算法与已有算法相比，可有效识别用户链路关系，且对新能源并网渗透率和数据误差率有较好的鲁棒性。关键词：新能源并网;低压配电网;图信号处理;低压拓扑识别;用户链路识别2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着信息通信技术在电力工控系统中的广泛应用，电力工控系统遭受网络攻击的风险不断增加。电力工控系统的信息传输和交互以通信协议的流量数据为载体，流量数据的应用层报文在传输过程中存在被窃取及篡改等风险。文中以IEC 60870-5-104协议为例，在对其脆弱性分析的基础上提出了基于协议特征的电力工控流量异常行为检测方法。首先，对电力工控流量进行应用层报文的提取及解析，并结合报文字段特征以及典型电力业务特征建立起电力工控流量正常行为模型。其次，依据正常行为模型对流量数据进行单字段畸形校验、多字段耦合逻辑校验、帧与帧时序逻辑校验、帧与帧上下文异常校验，实现流量异常行为的识别。最后，基于某220 kV变电站的实际流量数据集进行仿真，结果表明所提方法对于典型异常行为检测准确率约为99.98%，能够有效辨识电力工控系统流量异常行为，提升电力系统的安全性。关键词：电力工控网络;IEC 60870-5-104协议;字段特征;业务特征;流量异常行为检测2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直流微电网分布式协同控制比传统集中式控制更具灵活性，但分布式控制架构使其更容易遭受网络攻击。虚假数据注入(FDI)攻击作为一种常见的网络攻击形式，可以改变系统的运行状态甚至破坏微电网系统的稳定性。为此，文中研究了一类无界FDI攻击下的直流微电网电流分配和电压恢复问题，提出了一种集FDI攻击检测和系统恢复于一体的控制方法。首先，设计了一种基于总输出电流和母线电压反馈的残差评估函数，通过实时监测该函数值与设定阈值的关系实现FDI攻击检测。在此基础上，提出了一种基于分散式滑模观测器的直流微电网电流分配和电压恢复的弹性控制策略，以抵御并消除FDI攻击影响。最后，通过仿真案例验证了该方法的有效性。关键词：直流微电网;虚假数据注入攻击;分布式协同控制;滑模观测器;攻击检测;弹性控制;系统恢复2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源在电力系统中渗透率逐渐升高，电网的调频需求和对火电机组的调频要求越来越高。储能是缓解电网和机组调频压力的重要手段，但缺乏有效评价储能调频过程的方法。针对此，提出一种基于改进权重因子的火储联合调频综合性能评估方法。通过重构火储联合调频的性能指标体系，引入关联分析法和熵权法，从根本上解决专家经验矩阵的主观性影响，以保证权重因子分布的客观性和合理性；同时，采用模糊方式与时间尺度相适应方法构造判断矩阵，并通过主成分分析判据综合评价调节过程优劣。实验结果表明，所提方法能有效判别不同时间尺度下火储联合调频的调节性能优劣，有助于建立储能系统参与电力系统调频的新辅助补偿标准。关键词：储能;调频;性能指标;权重因子;模糊评价2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在谐振接地系统中，系统电容电流的精确测量是接地故障消弧及保护的基础，测量方法的误差分析就显得至关重要。针对利用熄弧后暂态信息的谐振接地系统电容电流测量方法，研究发现影响该测量方法误差的主要因素为消弧线圈电流和熄弧后暂态过程主谐振频率测量精度，通过双变量线性规划的图解法分析了主谐振频率测量误差，用于校验系统电容电流的测量结果是否满足相关标准和规程要求。结果表明,考虑到谐振接地系统的规模与现场运行情况，建议主谐振频率测量允许误差统一取0.100 Hz。通过建模仿真验证了该误差分析方法的有效性，同时该方法也适用于不同系统失谐度和不同过渡电阻的情况，具有较强的可迁移性。关键词：谐振接地系统;系统电容电流;接地故障;主谐振频率;测量误差2|0|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
- 摘要：巴基斯坦默拉直流投运后已经成为该国电网骨干输电通道，为帮助电网故障或非故障解列后维持稳定，默拉直流配置了频率控制器。文中从巴基斯坦电网稳定特性分析出发，提出一种基于仿真和实测相结合的频率控制器设计方法；主张应针对电网实际稳定需求并考虑送、受端电网承载能力进行频率控制器设计；总结了频率控制器的动作门槛设计方法、调制限值确定原则和控制器退出原则；分析了实际电网解列事件中频率控制器的动作特性；给出直流输电附加控制的技术基础及设计使用原则。强调直流附加控制应综合考虑交流电网稳定控制需求及实际电网特性，进行定制化设计，以期为后续交直流电网协同发展提供参考。关键词：交直流混联电网;频率控制器;直流输电控制保护;直流附加控制2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：由于复杂大电网关键输电断面的功率调整工作量大、重复性高，计算速度难以满足在线辅助决策需求。基于深度学习理论，提出了一种对断面功率调整数据进行特征自学习进而实现大电网断面功率快速自动调整的方法。首先，采用反向等量配对法模拟人工调整操作，构建深度学习所需的海量数据集。然后，在机组灵敏度、调整量等约束条件下筛选出复杂大电网中参与功率调整的有效机组集合。在此基础上，以决定系数为指标构建最优回归模型准确预测出机组出力调整值，从而实现了断面功率的快速自动调整。最后，以中国某实际区域大电网的省间断面功率调整为例对所提方法进行验证。仿真结果表明，最优模型的决定系数和断面功率调整成功率均较为理想，大大缩短了断面功率调整时间，且调整效率不受系统运行方式和断面实际功率与目标功率差值的影响。关键词：大电网;断面功率;反向等量配对法;自动调整;深度学习2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：沿海工业园区具有大量蒸汽需求，且存在能源利用率低及风电浪费严重的问题。为此，以位于中国江苏省靠近海上风电并网点的某沿海工业园区为研究对象，提出一种考虑高温蒸汽热泵能量品位转换的综合能源系统优化调度方法。首先，构建高温蒸汽热泵能量品位转换模型，以实现电热耦合及能源梯级利用；然后，提出含高温蒸汽热泵的风电消纳策略，以促进系统风电消纳；最后，考虑风电出力预测误差，建立以总运行成本最小为目标函数的综合能源系统随机优化调度模型。仿真结果表明，所提调度方法有效促进了海上风电消纳，可在解耦冷热电联产（CCHP）机组“以热定电”运行约束的同时满足工业园区的蒸汽负荷需求。同时，提升了能源利用效率，具有良好的社会经济效益，可有效保障系统运行的可靠性。关键词：综合能源系统;高温蒸汽热泵;风电消纳;梯级利用;随机优化;经济调度2|1|0更新时间：2025-06-16
工程应用
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