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2023年第47卷第6期
- 摘要：随着“双碳”政策的推进与新型电力系统建设的深化，以分布式光伏与电动汽车为代表的新型源荷发展迅速，占比达到新高度。新型源荷功率的波动性和随机性对配电网的安全运行和灵活性提出了新的要求和挑战。针对柔性配电网建设的多样性、差异化特点，剖析了配电网各层级对交直流互联的需求，介绍了其在低压台区内实现源荷高效接入、低压台区间互联实现功率转移与故障支援、中压馈线实现供电能力与灵活性提升、区域层面实现新型源荷“大时空”匹配与区域间的互联互济4个层次的核心作用和研究进展。围绕交直流混合配电系统结构、优化规划、运行控制和故障恢复，对未来交直流混合配电系统的技术发展方向进行了展望。关键词：新型配电系统;交直流混合配电网;功率支援;灵活性;时空匹配;关键技术3|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：柔性互联技术可以实现配电网潮流灵活控制，是新型配电网实现坚强架构的重要技术手段。对中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术进行了综述。首先，分析了可应用于中压配电网柔性互联设备的系统结构，包括应用场景与设备组成部分。然后，对中压配电网柔性互联的电路拓扑进行了对比分析，包括模块化多电平高压型和变压器降压型两类，并对技术发展进行了展望。最后，对中压配电网柔性互联设备的跟网型和构网型控制技术进行了综述，指出了虚拟同步发电机控制策略应用于柔性互联设备时所需面对的挑战。关键词：配电网;柔性互联设备;设备系统结构;电路拓扑;控制策略2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为衡量智能软开关(SOP)等电力电子装置带给配电网的柔性，提出了电力电子化配电网柔性度的概念。首先，提出了柔性度的概念，即采用柔性电力电子装置后配电网所具备的双向连续的柔性潮流控制能力的相对量度。进而，提出了柔性度的具体定义和计算方法，以配电网柔性区占整个配电网的比例来定义，并计及了柔性潮流控制量的大小。然后，采用典型接线模式和IEEE RBTS-Bus4扩展算例以SOP柔性化改造为例进行验证。通过算例分析了SOP对柔性度的影响规律：柔性区由SOP位置、台数和端口数决定，柔性潮流控制量由馈线接入的SOP容量决定。在此基础上总结得到了SOP的配置原则。最后，定义了单位柔性造价，提出了基于柔性度的配电网柔性化改造的经济评价方法，并结合算例展示了柔性度在SOP规划和分布式发电消纳中的应用。关键词：配电网;智能软开关（SOP）;电力电子;柔性度;柔性化改造;单位柔性造价2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：“双碳”目标下大规模分布式光伏和电动汽车充电桩等零碳、低碳要素接入低压配电网，对末端电网可靠、稳定、经济运行提出了挑战。文中基于低压直流技术实现配电变压器台区间柔性互联与功率灵活互济，构建末端电网在新型电力系统下的新形态，通过能量微循环解决当前末端电网的一系列问题。首先，对低压柔性直流互联的一次拓扑结构、二次组网方式进行了介绍，以满足不同低压配电网资源禀赋情况与差异化需求。然后，对末端能源微循环的若干功能形态进行阐述，以实现不同台区间均载、故障快速转供的运行目标。最后，对中国目前开展的工程情况进行了总结，并详细介绍了中国首套低压柔性互联与能量微循环工程，工程运行情况验证了该系统可有效提升末端电网运行的可靠性与经济性。关键词：配电网;低压直流;配变台区;柔性互联;能量微循环2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向，协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先，以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象，计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束，以及削峰填谷和电压偏移约束，构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后，为适应光伏出力的随机性，构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型，并基于列与约束生成算法进行求解。最后，采用72节点和38节点交直流配电网作为算例，验证了模型的有效性。关键词：交直流配电网;柔性多状态开关;削峰填谷;电压调整;随机-分布鲁棒优化2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：由于大量分布式电源接入配电网，配电网调控能力不足导致电压波动大、可再生能源消纳水平低以及经济性指标差等问题突出。为此，提出了一种智能软开关（SOP）与配电网动态重构协同优化方法，充分调动网侧灵活性资源，并构建基于强化学习的双层优化模型。模型上层将生成的辐射型拓扑结构集合作为强化学习的动作空间，动态选择拓扑结构；下层基于上层的网络结构进行含SOP可控有源设备运行优化，挖掘SOP灵活的潮流调控能力,并依据优化结果不断修正上层拓扑选择，可高效求解此多时间尺度混合整数非线性规划问题。通过删减无效网络、对历史信息计及优先级采样等措施，加速了算法收敛速度。算例分析表明，基于强化学习的双层协同优化方法给出的优化策略有效改善了主动配电网运行水平,并且能够自适应源荷不确定性场景。关键词：配电网优化;动态重构;智能软开关;强化学习;分布式电源;混合整数非线性规划2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：基于智能软开关（SOP）的柔性互联技术为解决现有配电网中潮流复杂、轻重载等问题带来了新的机遇。然而，既有SOP优化调控策略仅以线损最低为优化目标，忽略了变压器与SOP等关键设备的损耗变化特性，无法实现系统的最优运行控制。为此，文中提出一种计及变压器与SOP损耗特性的柔性互联配电网优化调控策略。首先，分析SOP与变压器的损耗特性，得到了两者效率特性曲线；然后，建立了改进损耗灵敏度模型以确定SOP最优接入位置，建立了上层以年度综合费用最低、下层以系统综合损耗最低为目标的双层优化模型，确定SOP最优安装容量，并由下层优化模型实现SOP、变压器以及网络线路损耗的综合优化；最后，基于IEEE 22节点与IEEE 15节点互联系统进行验证。结果表明，所提调控策略相比既有策略更具优势，可大幅降低系统综合损耗，解决系统轻重载问题并提升其运行经济性与可靠性。关键词：配电网;柔性互联;智能软开关;损耗灵敏度;选址定容;运行优化2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：利用柔性互联装置对配电网进行改造，可实现源-网-荷-储柔性高效互动，解决分布式电源大量接入带来的负载不均衡和电能质量问题。针对低压台区柔性互联，提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型。首先，考虑背靠背和交直流混联的低压柔性互联装置组网方式，建立柔性互联装置和光-储-充-荷元件的低压模型。然后，基于低压模型，以多层级负载不均衡度、网损、运营成本为优化目标，提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型，并采用凸优化理论对模型进行凸化和线性化，调用Gurobi求解器得到模型的全局最优解。最后，通过交直流混合低压配电网算例验证了所提模型和求解算法的有效性。关键词：柔性互联;优化调度;交直流混合低压配电网;三相四线制;负载不均衡2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：分布式电源的高比例接入使配电网电压控制问题日益显著。与配电网中传统电压调控设备相比，集成储能智能软开关(ESOP)等新型电力电子设备具有更加灵活、快速的电压调节能力。实际配电网参数难以获取，运行场景复杂多变，基于物理模型的控制方法往往难以适应系统运行状态变化。为此，提出一种考虑量测数据质量的ESOP数据驱动电压控制方法。首先，基于无模型自适应预测控制方法，建立ESOP的数据驱动控制模型。然后，考虑数据驱动过程中实际量测数据存在量测误差的问题，采用坏数据辨识和量测扰动抑制方法对量测数据进行处理，提出考虑量测数据质量的ESOP数据驱动电压控制方法，以降低量测误差对数据驱动控制过程的影响。最后，在含四端ESOP的实际配电网算例中进行验证分析。结果表明，所提ESOP数据驱动电压控制方法可以有效解决配电网参数难以准确获取的问题，显著降低量测误差带来的不良影响，全面提升配电网电压控制水平。关键词：配电网;智能软开关;储能;电压控制;数据驱动;量测数据2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在“双碳”目标推动下，新能源设备在配电网的渗透速度明显加快，需要对配电网运行优化控制策略进行更加深入的研究。柔性多状态开关（SOP）作为一种兼具可实现馈线间功率平滑控制的新型设备，能促进馈线负载均衡，应对配电网功率波动频繁的问题。首先，文中引入一致性算法，结合SOP与配电网馈线容量特点提出考虑智能体拓扑变化的加权平均一致性算法。然后，建立配电网SOP集群控制数学模型，提出基于一致性算法的SOP集群控制策略，实现全局范围内SOP集群的协同趋优，提高配电网馈线均衡度。最后，通过改进的IEEE 33节点配电系统算例验证了所提控制策略的有效性。关键词：配电网;柔性多状态开关;一致性算法;集群控制;分布式控制2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：分布式电源具有出力波动性，且接入位置分布不均，其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题，如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网，并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案，相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案，在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能，可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压，依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态，有机结合SOP内部储能装置，提出基于SOP多模态协同的调压控制策略，可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理，且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型，验证了所提控制策略的可行性和有效性。关键词：低压配电网;智能软开关;柔性互联;分布式电源消纳;电压越限;多端协同调压2|6|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为解决用电负荷增加带来的配电系统末端低电压问题，提出了柔性交直流切换配电系统，可在提高电压质量的同时保证系统运行灵活性。该配电方案通过在配电线路首末两端装设变流器和断路器组，按需运行于直流配电模态或者交流配电模态。首先，针对交直流配电模态相互切换过程中负荷供电的可靠性，对变流器控制系统和断路器动作时序进行设计，实现切换过程中负荷电压的平滑过渡。其次，为避免极端工况下断路器组的误动作，提出了基于事件触发和非特征次谐波检测两种判断逻辑，保障系统在极端工况下稳定运行。最后，针对错误切换过程潜在的短路故障，在控制和硬件层面设计了保护措施，避免系统设备损坏。MATLAB/Simulink仿真以及实验结果验证了切换配电方案和保护方案的有效性。关键词：低电压;柔性直流;交直流配电系统;平滑切换;电压质量;短路保护2|1|0更新时间：2025-06-16
智能配电网柔性互联与形态演变
- 摘要：为了应对分布式光伏渗透率不断提高带给电网运行的挑战，提出了一种基于近邻传播聚类与长短期时间序列网络(LSTNet)的区域分布式光伏电站群短期功率预测模型。首先，利用近邻传播算法划分区域内不同季节的分布式光伏电站群，并通过皮尔逊相关系数确定光伏出力的强相关气象因子，结合双线性插值法加密对应光伏电站群的气象数据。然后，通过LSTNet挖掘光伏功率和气象因子序列的长期和短期时空依赖，并叠加自回归的线性分量，实现了群内多个光伏电站的同时预测。最后，利用美国国家能源部可再生能源实验室的实测数据集验证了所提方法的有效性。实验比较表明，所提预测模型具有较高的预测精度和鲁棒性。关键词：分布式光伏电站群;短期功率预测;近邻传播聚类;长短期时间序列网络2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源占比的不断提高，新能源场站通过功率调节参与调度响应逐渐成为新型电力系统的常态，为了减少对调度指令的稳态响应误差，对场站内有功功率分配方案的研究具有重要现实意义。首先，基于历史运行数据建立了光伏电站内各台逆变器的误差函数，引入时间卷积网络对历史数据进行深度学习，构建了逆变器的调度响应误差与有功出力值、目标功率值以及多个环境因素之间的函数映射关系。然后，基于各台逆变器的误差函数，以整个光伏电站对调度指令响应误差最小为目标，建立了有功功率分配模型。接着，为了提高模型的求解速度，提出了将逆变器分层排序的方法，有效减少了优化变量的数量，并采用自适应粒子群优化算法对模型进行了求解。最后，基于中国甘肃某光伏电站进行了仿真分析和现场实验，验证了基于所提模型和算法开发的功率分配模块可以有效提高光伏电站对调度指令的稳态响应精度。关键词：光伏电站;功率分配;时间卷积网络;误差函数;粒子群优化算法2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对下游氢负荷波动不确定的新能源制氢系统，提出了一种基于模型预测控制的自适应功率协调控制策略。首先，确定新能源制氢系统基本结构及数学模型；然后，基于模型预测控制原理，将氢负荷流速、新能源实际最大出力以及电解槽启停状态等作为系统不确定性干扰变量，并通过预测模型滚动优化各电解槽制氢功率、电池出力以及新能源弃电功率，进而实现电池荷电状态、储氢罐压强、电网负荷的日内实时跟踪和电解槽启停状态的优化控制。最后，通过算例仿真验证了所提策略的有效性，并针对各参数进行了灵敏度分析和鲁棒性分析。关键词：氢能;新能源;功率协调控制;电解槽;模型预测控制2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新能源参与电力系统一次调频时一般会设置调频死区，以达到避免机组频繁动作与保障调频效果之间的平衡。与传统同步机调速器设备性能决定的固定死区不同，新能源的一次调频死区可在较大区间内灵活设置，并且设置方式更加多样化。然而，新能源一次调频死区对系统频率安全的非线性影响机理尚不明确，尤其是高比例新能源参与调频场景下，无法分析其对系统一次调频效果的影响。为此，文中首先建立了考虑新能源一次调频死区的系统频率响应模型，通过解析求解频率动态响应表达式，分析了新能源一次调频关键参数对系统频率重要指标的影响，并指出普通型调频死区的存在会削弱系统的一次调频能力。然后，为减小普通型死区对调频效果的影响，提出了新能源一次调频系数修正策略，以改善一次调频效果。最后，仿真验证结果表明，考虑新能源死区的系统频率响应模型具有较高的精度，且所提一次调频系数修正策略可减小最大频率偏差，提高系统频率安全性。关键词：调频死区;新能源;一次调频;频率响应模型2|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：锂电池的健康状态(SOH)和剩余使用寿命(RUL)精确评估对电池安全稳定运行极为重要，而现有预测模型内部运行机制透明性低，导致评估可靠性较差。文中提出一种基于双重注意力机制的双向长短期记忆网络编解码模型进行SOH估计和RUL预测。编码侧的特征注意力机制和解码侧的时序注意力机制不仅通过动态分配特征和时序信息的权重提升了模型预测精度，还通过可视化权重的方法实现了模型可解释性。最后，利用NASA和CALCE公开的电池数据集进行实验测试，验证了所提方法具有较高的精度和可靠性。关键词：锂电池;长短期记忆网络;注意力机制;健康状态;剩余使用寿命2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为了克服现有电力交易中分布式和集中式市场的缺陷，提出了一种半分布式结构的可交易能源市场。首先，基于配电网节点边际电价提出了分布式市场定价机制。然后，基于配电网运营商、微电网管理者、能源产消者的多层市场主体结构提出了动静态复合型博弈模型，并证明了该多层复合型博弈均衡解的存在性和唯一性。最后，通过算例分析验证了所提出定价机制的合理性，以及基于最佳反应的均衡点求解算法的收敛条件。关键词：可交易能源市场;半分布式交易市场;配电网;节点边际电价;博弈2|0|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：动态状态估计作为监测系统动态变化的有效手段，对电力系统稳定运行具有重要意义。然而,采集和传输的数据中往往存在时变非高斯量测噪声和离群值，使得基于均方误差准则的传统卡尔曼滤波估计方法的精度不高。为此，首先定义广义核风险敏感损失函数，将其引入无迹卡尔曼滤波框架以实现鲁棒状态估计。然后，考虑同步发电机和控制器模型存在不同条件约束，通过伪量测法将约束条件引入上述估计算法中，以解决估计值超出真值变化范围而产生较大估计偏差的问题，从而进一步提升估计精度。最后，应用新英格兰16机68节点网络模型在不同条件下进行仿真实验,以验证算法的有效性。关键词：动态状态估计;无迹卡尔曼滤波;扩展核风险敏感损失函数;伪量测法;约束条件2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：死区效应导致双有源桥(DAB)变换器的功率传输特性及零电压开通运行范围偏离理想模型，建立考虑死区效应的稳态模型对DAB优化控制具有重要意义。文中详细分析了死区中的电路模态以及模态间的转换过程，提出基于状态机的死区计算模型，实现了SiC MOSFET不完全零电压开通现象的定量分析。提出基于离散时间序列方法的DAB稳态计算模型，降低了建模复杂性，实现了三重移相控制下死区状态的准确计算。受益于DAB稳态模型的计算速度，基于参数遍历优化方法实现2 kV/150 kW直流变压器模块的全工况损耗最优控制。采用3.3 kV碳化硅器件搭建了150 kW直流变压器模块样机，在损耗最优控制策略下10%至100%功率范围内的效率大于98.0%，峰值效率达到99.3%。关键词：直流变压器;双有源桥;死区效应;损耗优化3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对柔性直流环网远端高阻接地故障保护灵敏度低及相邻非故障线路干扰严重问题，提出一种基于电流上升速率的反时限保护方法。文中通过计算故障电流及其上升速率初始值，分析比较了故障线路和非故障线路的本质差异。采用滑动时窗使得到的电流上升速率最接近实际，并具有一定的抗干扰能力。应用反时限方法，通过设置较低的启动值，使得高阻故障时保护能够可靠延时动作，设置合适的瞬时动作值保障了较低过渡电阻情况下能够快速切除故障，方法的反时限特性排除了非故障线路和非故障极的干扰。最后，分析了线路分布电容对电流上升速率的影响，并提出了相应的修正方法。大量仿真实验表明，所提方法具有高灵敏性、选择性和可靠性，并具有强耐受过渡电阻能力。关键词：高压直流输电;柔性直流电网;电流上升速率;反时限保护;滑动时窗2|0|0更新时间：2025-06-16
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