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2023年第47卷第4期
- 摘要：碳中和目标下水电高占比电网的煤电陆续退役、新能源加速发展，将带来调节能力和安全稳定弱化等诸多问题，电源结构和网架形态的适应能力面临着重大挑战。为应对水电高占比电网在能源转型过程中面临的共性问题与挑战，建立了一种面向碳中和发展目标的水电高占比电网研究框架体系，从电源规划、网架规划、稳定性分析与控制、规划方案评估与运行模拟4个层面对碳中和能源转型过程中需要研究的关键问题进行了分析。在此基础上，以过渡期和形成期两阶段对碳中和目标下水电高占比电网的发展形态进行了阐释。以中国四川电网为例，提出了碳中和目标下四川电网电源结构形态和主网架形态的演化路径，表明了所提研究框架和发展形态的适用性。关键词：碳中和;水力发电;清洁能源;电网规划;特高压;新能源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：预留备用是应对电力系统强不确定性的必要举措，随着电力市场改革的不断推进，如何科学确定备用容量，并将备用费用在各责任方间公平合理地分摊是实现电力市场化改革的关键之一。针对负荷、新能源等不确定性，提出了备用容量估计及其成本分摊方法，根据不确定性预测误差的波动特征确定备用容量，并基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)理论合理分摊备用成本。首先，利用非参数核密度估计方法刻画新能源/负荷预测误差的概率密度曲线，无须假设新能源/负荷服从某一固定分布,并在此基础上提出基于蒙特卡洛法的备用需求场景模拟生成方法，确定备用总容量。然后，根据VCG理论，通过一个市场参与者（新能源/负荷）对其他市场参与者的替代效益进行价值量化，基于价值大小按比例分配备用成本到新能源/负荷一侧。最后，以修改的IEEE 30节点系统以及中国某省级电网661节点系统为例进行仿真分析，验证所提方法的有效性。关键词：备用容量;成本分摊;非参数核密度;蒙特卡洛法;Vickrey-Clarke-Groves（VCG）理论4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源发电技术在全球范围内的高速发展，各国电网新能源消纳压力日益凸显。利用跨境输电网络进行新能源跨境交易是提高新能源利用率的有效途径。然而，现有的跨境电能交易市场中常采用固定电量及电价的方式，难以有效激励新能源跨境消纳。为此，提出了基于主从博弈的跨境新型电力系统双边交易决策方法。首先，基于现有跨境电能协商交易模式，考虑新能源跨境交易需求，提出一种跨境新能源激励交易模式。其次，基于两国初始交易计划及联络线约束，对新能源跨境消纳潜力进行分析，并建立了以新能源购电国为主导层、售电国为随从层的主从博弈模型。针对跨境两国交易信息隐私性的特点，采用分布式迭代算法对博弈模型进行求解。最后，通过算例验证了盈余新能源跨境双边博弈决策的可行性和有效性。关键词：新型电力系统;新能源交易;高比例新能源;跨境双边交易;主从博弈2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在电力辅助服务市场背景下，源荷两侧合作与利益博弈共存，现有研究缺乏风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性与经济性评价研究。在分析蓄热电采暖用户参与调频辅助市场的运行成本变化的基础上，建立了风电与蓄热电采暖用户联合运营参与调频市场的优化决策模型。该模型以风电企业利润最大化与蓄热电采暖用户成本减少量最大化为目标，并计及了蓄热电采暖与储能联合参与调频辅助服务和储能寿命损耗的影响。通过分析该多目标优化模型的帕累托解，论证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。以实际风电场运行数据为例，验证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。算例分析结果表明，相较于独立运营，联合运营模式下的风电企业利润和蓄热电采暖用户运营成本减少量均有所增加。关键词：风电;储能;蓄热电采暖;调频辅助服务;运营模式2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在微能源网中，多类型能源单元从启动、运行到停止多种状态的组合，构成了微能源网的不同运行状态集。为实现微能源网全运行阶段状态的精准调控，提出了一种基于信息物理融合的微能源网统一调控架构，分为对象层、融合层和优化层。其中，对象层采用特征向量的形式统一描述微能源网中能量流、信息流以及资金流的特征。融合层对微能源网内能源单元的运行状态及运行状态转换的各个阶段下能量流、信息流和资金流的交互影响进行描述。优化层基于系统不同的优化目标，确定系统的全局优化运行策略。基于所建立的架构开展微能源网优化运行研究。算例结果表明，相较于传统的建模与调控方法，信息物理融合的3层建模与调控架构实现了对微能源网全运行阶段下各类能源单元状态变化轨迹的优化调控。关键词：微能源网;调控;优化运行;信息物理融合;能量流;信息流;资金流2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为考虑智能楼宇(IB)与社区综合能源系统(ICES)协调优化中的不确定性及多主体的差异化利益诉求，提出了基于机会约束规划的IB与ICES主从博弈协调优化调度策略。首先，基于IB的蓄热特性，采用热阻-热容网络对热量在楼宇围护结构的热动态过程进行建模。随后，基于该热动态模型，构建了含可调散热器的楼宇用户热需求响应模型。其次，为考虑ICES和IB的差异化利益诉求，利用主从博弈方法对二者的协调优化进行建模。然后，为考虑风电和光伏出力不确定性对ICES与IB协调优化调度的影响，进一步采用机会约束规划的方法对ICES与IB的主从博弈优化模型进行求解。最后，通过算例验证了所提方法可以在风光出力不确定性下保证ICES与IB双方的经济利益，并在兼顾经济性的同时促进风光消纳。关键词：智能楼宇;社区综合能源系统;机会约束规划;风光消纳;主从博弈4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为了促进海上风电并网消纳并提高沿海含电转气（P2G）工业园区运行能效，文中提出了一种考虑综合需求响应和能量梯级利用的含P2G综合能源系统优化调度方法。首先，构建含P2G综合能源系统架构。其次，针对系统风电消纳问题，提出多能负荷削减转移与能源耦合转换相结合的综合需求响应模型。然后，针对系统能效较低的问题，挖掘系统能量耦合及梯级利用关系，建立含P2G的各能量耦合设备的梯级利用模型，结合氢能实际使用需求，实现氢能高品位使用。最后，计及风电出力预测误差，以系统运行成本最小为目标，采用综合能源利用率及碳排放量为量化指标，构建综合能源系统随机优化调度模型。仿真算例验证了所提方法的有效性。关键词：综合能源系统;优化调度;电转气;需求响应;风电消纳;能量梯级利用;能源利用效率2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对随机动态经济调度模型难以高效求解的问题，提出一种用于快速求解电-气-热综合能源系统（IES）随机动态经济调度问题的并行多维近似动态规划算法。该算法将原有的高维状态空间中的状态变量聚合到IES的电储能系统(ESS)的可用容量和蓄热罐(HST)的可用热量中，实现了状态空间的降维，进而解决了动态规划中“维数灾”的问题。此外，利用ESS和HST的运行约束，将无效状态剔除，降低了问题的求解规模。在风电、电价和负荷等不确定场景充分训练后的值表模型中，通过近似值函数的迭代寻优，将含有经验知识的值表应用于在线测试中，实现应对不确定性的IES最优调度决策。以改进的2个系统为例，验证了所提模型和算法的有效性。关键词：综合能源系统;经济调度;近似动态规划;随机优化;状态空间压缩2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电-气区域综合能源系统电、气相互影响，一方面使得模型驱动的单一能源系统可靠性评估方法不再适用;另一方面由于天然气的引入，导致其短期可靠性评估计算开销大。为综合解决这两个问题，提出用机理模型结果训练最小二乘支持向量机（LSSVM），由LSSVM在线评估短期可靠性的方法。首先，建立元件可靠性模型，提出基于系统等效节点模型的故障后果分析方法。在此基础上，构建基于蒙特卡洛模拟的模型驱动短期可靠性评估方法，获得训练样本。然后，构建LSSVM回归模型，通过离线训练，得到系统状态与短期可靠性指标间映射的LSSVM模型，实现系统短期可靠性实时评估。最后，电-气区域综合能源算例系统测试验证了所提方法的准确性和快速性。关键词：综合能源系统;可靠性评估;最小二乘支持向量机;模型驱动;等效节点模型2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：第5代区域供热供冷（5GDHC）与主动配电网构成电-热-冷强耦合、热产消者、双向传输的复杂新场景。为此，文中基于传统综合能源网模型，通过对比5GDHC与传统第1至4代区域供热网的不同特征，提出了与5GDHC热产消者相兼容的多能流网络模型。该模型系统地集成了热力共享的产消者模型、冷热负荷重叠系数、管网温度的热泵模型以及双向水流引起的复杂水力交汇等特征，描述了各产消者在时空上共享互补的冷热功率。最后，采用15节点配电网、36节点供热网算例验证了所提模型与方法的有效性。计算结果包括状态变量的时域仿真（电压、电/热/冷功率、温度、流量、压力等）、与冷热未互补系统运行成本的对比以及蓄热与热泵的联合运行等。关键词：综合能源系统;区域供热供冷网;热泵;热产消者;多能流;能源总线2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：面向售电公司提供差异化售电服务、提高用户黏性的市场需求，提出基于套餐隐式评分与用户画像的电力套餐推荐方法。首先，提取电力套餐属性标签，以用户的套餐历史购买行为作为其对电力套餐的隐式评分，构建计及偏好衰减的用户-套餐标签画像模型。然后，以皮尔逊相关系数和欧氏距离分别表征用户的分时负荷与总负荷水平的相似性，提出基于双尺度负荷聚类和轮廓系数的套餐标签赋权方法。在此基础上，构建基于加权欧氏距离的用户画像相似度评估模型，提出电力套餐协同过滤推荐方法，为目标用户筛选并推荐最经济的电力套餐。对不同负荷水平和用电习惯的用户进行电力套餐推荐仿真，结果表明，所提套餐推荐方法可根据用户的套餐历史购买信息发掘其消费偏好，提高售电公司的电力套餐推荐准确率。关键词：电力套餐;售电隐式评分;用户画像;轮廓系数;协同过滤2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：换相失败预防(CFPREV)在抑制换相失败的同时会增大直流系统的无功消耗。换流站之间存在无功交互影响，这一固有特性削弱了CFPREV在多馈入直流系统中的有效性和适用性，甚至可能导致多直流连锁换相失败。针对CFPREV的局限性，提出了抑制多直流连锁换相失败的协调控制方法。首先，提出了反映多直流实时换相电压状态的综合指标。然后，将多直流实时换相电压状态引入原有控制策略，考虑无功交互影响对CFPREV进行协调控制。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明所提方法能够有效抑制多直流连锁换相失败。关键词：高压直流输电;换相失败;提前触发;无功交互;协调控制;多馈入直流系统2|1|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：含可再生能源(RES)的第五代移动通信(5G)基站的广泛接入有利于推动通信设施的低碳化发展，然而RES及通信负荷的不确定性给5G基站及电网的安全运行带来了挑战。基于此，提出一种计及后备储能及空调负荷调度潜力的5G基站多时间尺度滚动优化调度模型，在日前阶段以基站综合运行成本最低为目标函数；在日内阶段以日前计划为基础，通过调整后备储能及变频空调的出力来最小化功率偏差惩罚成本及温度偏差成本。然后，采用基于可忽略修复时间马尔可夫模型的基站后备储能可调度容量评估方法，将其作为储能模型边界约束集成到优化模型中，提高了基站供电的可靠性。算例仿真结果表明，采用所提出的模型能够使得基站运行成本相较日前值下降2.98%，联络线功率波动率仅为3.19%，在提升基站运行经济效益的同时又能有效降低源荷波动性对系统实际运行的影响。关键词：5G基站;多时间尺度;滚动优化;储能;变频空调2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：基于深度学习的暂态稳定评估模型通常需要大量的有标注样本用于离线训练。一旦电网的运行方式和拓扑结构发生较大变化，预训练模型的性能将劣化甚至失效，使得在线评估时存在一定的空窗期。为了解决这一问题，以深度置信网络（DBN）为研究载体，将深度学习、迁移学习和主动学习相结合，提出一种基于DBN模型的主动迁移学习方法。首先，训练DBN来挖掘输入特征和暂态稳定评估结果间的映射关系，得到更好的暂态稳定评估效果。其次，当拓扑结构和运行方式发生较大变化时，通过短期仿真生成大量的无标注样本，利用主动学习来筛选少量最富有信息的样本，并通过长期仿真对这部分样本进行标注，显著减少了样本的生成时间。最后，计算源域和目标域数据分布的最大均值差异，选择不同的迁移路径，在确保迁移效果的前提下进一步缩短了迁移时间。采用新英格兰10机39节点系统、NPCC 48机140节点系统和中国华中电网进行了仿真，结果验证了所提方法具有高精度、快速性和鲁棒性，有效缩短了深度学习模型在线应用时的空窗期。关键词：深度学习;暂态稳定评估;迁移学习;主动学习;深度置信网络2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：大规模新能源孤岛经柔性直流送出系统的高频振荡问题在近期工程中日渐突出。文中建立了考虑一次主电路设备内部动态过程、控制链路延时、序分量分离环节、内外环控制环节的不同频率耦合特性的柔性直流换流器阻抗数学模型，并对数学模型进行简化，确定孤岛新能源场站接入柔性直流换流器的高频振荡机理为控制链路延时与内环电流反馈、电压前馈环节共同形成了柔性直流系统高频负阻尼，进一步得到了影响柔性直流换流器高频阻抗特性的关键因素。针对关键影响因素设计了孤岛新能源场站接入柔性直流系统的高频振荡抑制方案。相应解决方案在PSCAD模型中得到验证，同时解决了中国张北、如东新能源经柔性直流送出工程现场的高频振荡问题。关键词：柔性直流输电;高频振荡;孤岛新能源场站;控制链路延时;序分量分离2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为有效抑制多端柔性直流电网的短路电流，提出基于限流贡献度的电流型潮流控制器（CFC）故障抑制特性量化方法，以分析CFC参数对故障电流的影响。首先，分析了由全桥开关与电容器并联组成的桥式拓扑结构CFC的工作特性，提出了在故障发生时故障限流控制模式下的控制策略，以及与直流断路器协调配合的动作时序。然后，构建含CFC限流的直流电网等效电路，推导了故障发生各阶段电流的解析表达式。在此基础上，提出CFC限流贡献度的分析方法，研究CFC不同参数和动作时序下对柔性直流故障电流的抑制特性。关键词：直流电网;电流型潮流控制器;短路电流计算;故障限流;直流断路器;故障电流抑制特性2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：柔性直流配电网具有良好的新能源消纳能力，是未来配电网的重要发展方向。电力电子器件的控制响应速度快，使得故障后各阶段切换较快且故障特性都不相同，对保护方法的快速性和适应性提出挑战。在分析柔性直流配电线路故障后各阶段故障特性的基础上，文中提出了一种适用于故障全过程的柔性直流配电网纵联比较保护方法。该方法利用测量点电气量计算相应参考点的电压二次积分值，根据二次积分值的正负极性判断故障点是否位于测量点与参考点之间，以此作为保护单元的故障判断结果。纵联保护通过比较两侧保护单元的故障判断结果对被保护线路发生区内还是区外故障做出判断。利用PSCAD/EMTDC搭建了柔性直流配电网故障仿真模型，通过设置不同位置故障对所提方法的正确性进行验证。仿真结果表明，所提方法可以在故障全过程准确判断出区内还是区外故障，具有较高的可靠性、良好的适用性和较强的抗过渡电阻能力，对分布电容和噪声干扰导致的计算误差也具有良好的应对能力。关键词：柔性直流电网;配电网;纵联保护;参考点电压;电压二次积分2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在柔性直流配电系统中，直流极间短路故障使得全网换流器迅速闭锁，快于直流断路器动作时间，导致系统停运，极大降低了系统的可靠性。为此，文中针对直流电缆早期短路故障，提出一种基于早期故障区段定位的线路保护方法。通过本地换流器的主动注入，从而削弱线路阻抗对注入信号的衰减，显化早期故障特征，实现对早期短路故障的准确识别与区段定位，解决短路故障引发系统失电的问题。为避免频繁注入，提出基于差动电流量测的注入启动判据。PSCAD/EMTDC仿真结果表明该方法能够准确识别与定位早期故障区段，并及时隔离故障支路，且对系统运行影响小，具有一定的抗噪能力，可为柔性直流配电系统持续安全运行提供保障。关键词：柔性直流电网;配电系统;线路保护;电缆故障;主动注入2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着虚拟同步发电机技术的广泛应用，混合微电网（HMG）的交直流子网均具有惯量。当惯量特性不同的交直流子网经互联变流器（ILC）互联运行时，子网的动态特性会通过ILC耦合，因此建立了含交直流子网双边惯量的HMG小信号模型，分析了子网双边惯量对HMG动态性能和稳定性的影响规律。针对交直流子网互联后功率振荡和变化率越界等问题，提出一种考虑双边惯量约束的ILC动态功率控制策略；并以HMG动态性能、系统稳定性和功率传输极限为约束条件，优化设计了动态功率控制器的参数。基于StarSim半实物仿真平台搭建了HMG系统，在多种工况下验证了所提出的动态功率控制策略和参数设计方案的有效性和适应性。关键词：混合微电网;功率控制;惯量;互联变流器;动态性能;电压变化率;频率变化率2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直流微电网中，当双有源全桥(DAB)变换器及直流固态变压器(DCSST)带恒功率负载运行时，恒功率负载负阻抗特性会对系统的稳定性造成不良影响。文中提出了一种基于非线性扰动观测器及反步控制的新型复合带恒功率负载直流变换器控制策略，推导得出DAB变换器和DCSST数学模型的布鲁诺夫斯基标准型，采用基于非线性扰动观测器的大信号非线性扰动估计方法作为前馈补偿提高输出电压调节的准确性，结合反步控制方法保证DAB变换器和DCSST在大信号扰动下的稳定性。实验结果表明，所提出的控制方法既能在大信号扰动下保证DAB变换器和DCSST的稳定性，又能在不同工况下保证快速动态响应和准确的电压跟踪。关键词：直流微电网;双有源全桥变换器;直流固态变压器;恒功率负载;大信号稳定性;非线性控制;扰动观测器2|4|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
- 摘要：随着“碳达峰·碳中和”目标的提出，未来电网日益凸显的“高比例可再生能源、高比例电力电子设备”问题显著影响系统安全稳定运行。虚拟同步机(VSG)技术可以使以电力电子逆变器为接口的新能源设备具备类似同步机的电网支撑能力，因而得到广泛关注。文中首先梳理了构网型电源和跟网型电源，并介绍了VSG原理、作用和国内外应用情况。其次，梳理VSG对电力系统稳定性的影响以及限流对系统运行的影响。最后，从辅助服务角度对VSG在新型电力系统下的定位进行分析，在大电网、配电网、微电网层面对VSG的应用提出构想，并对VSG发展和后续研究提出相应建议。关键词：新型电力系统;虚拟同步机;稳定性;限流;辅助服务2|0|0更新时间：2025-06-16
综述
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