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2024年第48卷第1期
- 摘要：目前，基于温室气体卫星遥感探测技术的碳感知正逐步成为新一代碳计量方法的重要组成部分。然而，从碳卫星数据中准确提取由人类活动产生的碳排放数据是一项至关重要且极具挑战性的任务。文中结合碳卫星与电力排放数据，提出一种新的人工智能算法，以实现准确的碳排放计量。首先，介绍了所使用的包括碳卫星和电力数据在内的多模态数据源，并设计了相应的数据筛选方法。然后，提出了考虑此多模态数据特性的深度学习方法，构建反映碳卫星数据、发电量数据与碳源碳排放量之间函数关系的数据驱动模型。最后，基于美国OCO-2碳卫星的碳浓度遥感数据及美国1 304家火力发电厂的连续烟气监测系统数据验证了所提方法在发电厂碳排放量计量问题上的有效性。关键词：碳卫星;电力;人工智能;深度学习;碳排放;碳计量7|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：用户侧碳排放指标的精确计算是引导用户低碳用能的关键。目前，综合能源系统的碳轨迹追踪方法仅停留在稳态，无法精准计算负荷变化大且动态过程长的气、热系统的碳排放指标。为此，基于叠加原理对动态气、热系统进行了潮流追踪与碳熵分析。首先，建立了基于气、热系统叠加特性的动态潮流模型，计及气网管存与热网传热时延，对系统进行动态潮流追踪，明确了系统内的源-荷潮流关系。然后，基于碳熵理论提出了气、热系统的动态碳熵分析方法，进一步明确了源-荷碳排放关系，形成了用户侧精细化碳指标。最后，以中国吉林省某地区综合能源系统为例进行动态潮流分析和碳熵分析，验证了模型的有效性，并与稳态碳轨迹追踪方法对比，验证了动态碳轨迹追踪的必要性。关键词：综合能源系统;叠加特性;动态潮流追踪;碳熵;碳轨迹3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：微电网群技术通过多微电网间的协同互补，促进了分布式可再生能源在微电网间的协同消纳，被认为是未来新型电力系统中分布式电源接入电网的重要方式之一。考虑微电网群中多微电网协同互济的特性，提出了一种面向微电网群的“集中共享、分散复用”云储能运营架构。其中，集中式储能面向微电网群中的所有微电网进行共享，以合作共建、容量共享的方式为所有微电网提供服务，旨在降低各微电网的储能使用成本；分布式储能主要服务于微电网群中的各个微电网，以保障各微电网自身的可靠性为主要目标，同时兼顾协同互济的储能复用需求。在此基础上，构建了经济、低碳及可靠多目标驱动的云储能双层优化配置模型，并基于第二代非支配遗传算法实现模型求解。然后，建立了微电网群云储能系统商业模式，基于Shapley值法及系统运行模拟实现云储能系统投资、运营成本及效益的合理分摊，提出云储能初始投资成本的分配方法。最后，基于IEEE 33节点系统搭建微电网群系统并开展算例分析，结果显示所提方法可提出面向不同投资偏好的云储能配置方案解集，并验证了云储能模式提升系统投资运营效益的有效性。关键词：云储能;微电网群;优化配置;多目标优化;商业模式3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着中国“碳达峰·碳中和”战略的不断推进，综合能源系统的绿色低碳转型迫在眉睫。针对传统碳捕集电厂灵活性较差、风电并网难以消纳等问题，提出一种含碳捕集电厂与氢能多元利用的综合能源系统低碳经济调度模型。首先，引入储液罐对传统碳捕集电厂进行改造，提高电厂应对风电波动的运行灵活性；其次，构建含两段式电转气、氢燃料电池、储氢罐和掺氢热电联产在内的氢能多元利用结构，以充分挖掘氢能利用与碳捕集电厂的协同运行潜力。在此基础上，引入阶梯碳交易机制，建立以碳交易、碳封存、燃煤及购气成本之和最小为优化目标的低碳经济调度模型。算例结果表明，文中模型能够有效提高系统的风电消纳水平和能源利用效率，具有显著的低碳经济效益。此外，碳交易基准价格的合理设定能够引导系统提高碳捕集水平。关键词：碳捕集电厂;氢能;碳交易;低碳经济调度;综合能源系统5|2|0更新时间：2025-06-16
碳视角下的电力系统分析与优化
- 摘要：需求响应潜力的准确评估是电网调度部门制定科学合理调度计划的数据支撑，对于需求响应实施过程中涉及的各个利益主体均有重要意义。由于工业负荷用电量大且用电规律，其可挖掘的调节潜力巨大，是最理想的需求响应资源之一。首先，针对典型可调节用户，聚类分析其主要用电计划类型，并根据最大相关最小冗余准则对各用电计划进行画像；然后，以典型可调节用户不同用电计划的数据集作为训练集进行负荷超短期预测，得到典型用户在调度时段的可调节容量；最后，基于所提出的园区响应潜力评估框架，根据用电行为聚类确定各工厂所属典型可调节负荷类别，并根据各类型可调节负荷占比得到园区内对应类型负荷的可调节容量，进而得到园区总体的调节潜力。仿真结果表明，所提评估方法可分析出园区内各类可调节负荷的调节潜力，并结合园区总调节潜力的实际数据验证了评估方法的有效性。关键词：需求响应;可调节容量;工业园区;工业负荷;聚类分析;用电行为;画像4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：居民空调负荷是电力系统重要的灵活性资源，评估其调控潜力有助于负荷高效管理，促进节能减排。然而，受资金成本、数据存储和隐私保护等因素制约，居民空调状态及参数难以直接测量，差异化评估不同居民空调负荷的调控潜力存在困难。此外，居民使用空调是为了满足自身的热舒适度要求。若评估空调负荷调控潜力时忽视热舒适度限制，将导致评估值过高，降低负荷管理策略的有效性。因此，提出一种考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估方法。该方法首先建立居民热舒适度及空调热动力学模型，提取影响居民热舒适度和空调负荷的关键参数；然后，利用隐马尔可夫模型和维特比算法辨识空调状态及参数；在此基础上，计算不同居民热舒适度可接受范围内的空调负荷调控潜力。基于真实居民负荷数据的算例分析表明，所提方法能够准确辨识居民空调状态并有效评估满足居民热舒适度要求的空调负荷调控潜力。关键词：居民空调负荷;热舒适度;状态辨识;调控潜力评估;隐马尔可夫模型;维特比算法7|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：数据中心广泛建设是智能时代的发展趋势。如何在保证数据中心服务质量的前提下，考虑数据中心负荷转移特性，并对其进行合理规划，对降低数据中心规划总成本及提升新型电力系统灵活性均有显著意义。为此，提出一种考虑多元电力市场引导下的数据中心园区算力及电力资源优化规划方法。首先，通过多面体定界收缩法建立虚拟发电机和虚拟储能模型，描述数据中心园区的聚合可调特性。然后，根据不同电力市场的结算规则，研究了数据中心园区参与电量-调频-容量市场的方式和经济收益。在此基础上，以综合成本最小化为目标，优化数据中心园区发电机、储能的建设容量以及服务器的建设数量。最后，以阿里巴巴公开运行数据为例，证明考虑多元电力市场能够大大降低数据中心规划成本，激励数据中心园区投资建设更多灵活性资源，为电网提供有效的调频服务和容量支撑。关键词：数据中心;规划;算力;虚拟储能;电力市场;置信容量3|5|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：分布式能源系统的多能协同运行对于促进新能源的消纳具有重要意义。然而，分布式能源系统中源荷的不确定性以及异质能源网络的时空差异性，给多能协同优化问题带来巨大挑战。针对这一问题，提出了一种面向分布式能源系统的两阶段多能协同优化模型，通过采用长时间尺度控制和短时间尺度控制两阶段解耦决策方式，实现了对不同时间响应特性的复合空间进行序贯决策。然后，面对高维复合搜索空间和源荷不确定性因素，采用了深度强化学习无模型解决方案，并提出一种全新的分层深度强化学习算法进行求解。通过算例仿真验证了所提模型和求解方法的有效性和优越性。关键词：分布式能源系统;新能源;多能协同;序贯决策;深度强化学习6|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：混合储能可以利用不同类型储能在电量和功率上的不同优势。然而，在滚动优化调度中，电能型储能资源（如电池储能）容易因较短的日内滚动时间窗而限制其削峰填谷的能力；而功率型储能资源（如超级电容）又容易因较长的日前时间窗而影响其平抑风电波动的效果。针对以上两种问题，文中提出一种同时考虑电能型和功率型储能资源的日前-日内协同滚动调度策略。首先，针对电能型储能削峰填谷能力受限的问题，将日内滚动周期扩展到一天中的剩余时间，并将调度范围划分为时间分辨率不同的两个部分，从而使该部分储能资源尽可能参与削峰填谷，同时提升模型的求解效率。然后，针对功率型储能平抑波动能力受限的问题，通过对波动量的极值点统计分析，提出有限时间窗电量约束策略，从而避免该部分储能资源因过度参与削峰填谷而导致能量不足。算例表明，提出的调度策略能够发挥不同储能资源的调度潜力，在削峰填谷的同时平抑风电波动，提升风电消纳能力。关键词：风电消纳;储能;削峰填谷;滚动调度;两阶段优化5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源接入比例的不断提高，并网系统逐渐演变为多馈入系统且电网强度逐渐变弱，谐振问题将成为限制新能源渗透率提升的关键因素之一。为此，提出一种谐振约束下用于提升多馈入新能源集群最大接入容量的优化分配方法。首先，建立含工作点的并网逆变器阻抗模型，基于电网络理论获得了广义多馈入系统的聚合模型。然后,构建相角裕度关于集群容量的极值函数，并应用拉格朗日乘数法获得了一定容量下稳定裕度最大时集群阻抗灵敏度需保持一致的极值条件。在此基础上，面向谐振约束下区域电网新能源最大支撑需求，提出基于灵敏度协同的集群容量阈值求解及分配优化方法，并对所提方法复杂度进行分析。所提方法简单高效，在容量规划时算力需求量小。最后，通过IEEE 9节点和IEEE 33节点区域微网实时数字仿真系统（RTDS）硬件在环算例，验证了上述理论分析和所提方法的可行性。关键词：渗透率;新能源;多馈入系统;阻抗;谐振;灵敏度;容量分配5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：部分接入电池储能系统的模块化多电平换流器(MMC with partly integrated BESS，MMC-PBESS)可以在接入储能的同时节约建造成本，但其控制更加复杂。针对下桥臂接入储能电池的MMC-PBESS拓扑，建立数学模型及等效电路。在此基础上给出电容电压均衡策略，提出了上/下桥臂分控的控制策略，并分析了其运行边界。在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型，仿真了不同交直流功率比例的运行工况，所提控制策略可以在维持电容电压平衡的同时实现对电池充电的功能。该策略无需额外的环流计算，上下桥臂控制解耦，简单灵活。关键词：电池储能系统;模块化多电平换流器;桥臂;电容电压均衡5|1|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应，在交易中往往不具有话语权和选择权，由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题；同时，居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱，难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此，基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式，针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点，以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法；基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式，构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制，设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构，并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性；最后，经算例仿真验证表明，所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上，可确保聚合服务高效可信，有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。关键词：智能合约;区块链;负荷聚合商;居民用户;交易模式;非合作博弈;演化博弈;主从博弈;需求响应;激励相容6|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新型电力系统中系统惯性降低及触发连锁跳闸风险因素的增多，使得防范连锁跳闸的重要性愈发凸显。针对这一问题，提出一种融合储能的电网连锁跳闸抑制方法。利用储能的快速响应特性，在潮流转移初期即投入储能调控电网潮流，可快速抑制导线温升，为后续水火电机组及其他慢速响应的备用电源参与调控赢得时间。文中提出了基于网络动态最大电气介数、风险扫描和需量计算的“三要素法”储能配置决策方法，包括构建反映网络薄弱环节和时变风险的连锁跳闸防控预案，解决了连锁跳闸抑制的储能资源时空选择问题；基于输电线路动态热特性，提出了储能与水火电协同调控时的储能功率和容量计算方法，确定了防范连锁跳闸所需要的储能资源规模。针对IEEE 30节点网络给出了N-1和N-2故障计算案例，验证了所提方法的有效性。关键词：连锁跳闸;快速响应;潮流;继电保护;输电线路;动态热特性;储能4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：低频输电技术在中远距离海上风电领域应用潜力巨大。电流差动保护是广泛应用的传统交流保护,面对电力电子型电源时其性能可能受到影响，故有必要研究其在海上风电低频输电系统中的适应性。文中基于故障复合序网推导了直驱风机和模块化多电平矩阵换流器的电源特性对故障电流的影响，理论分析了电流差动保护的适应性。为定量分析保护适应性，提出了基于改进节点方程的故障电气量计算方法，计算给定故障条件下的故障电流和保护判据取值，判断保护动作情况。研究表明，单相接地和两相短路时保护灵敏度降低，甚至可能拒动；两相接地和三相短路时，保护能正常动作。最后，建立PSCAD/EMTDC仿真模型验证了理论分析和计算方法的正确性。关键词：海上风电;低频输电;电流差动保护;保护适应性;直驱风机;模块化多电平矩阵换流器6|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：逆变站仅有单回出线时，若逆变站近区交流线路发生故障，逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后，指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征，提出了利用测量电压、电流推算交流边界元件电流的电磁暂态计算方法。最后，利用时域中的交流线路电流与交流边界元件电流之间的波形距离系数在正方向和反方向故障下的差异，提出了一种新的方向判别原理，并通过大量仿真对其性能进行了验证。仿真结果表明，所提方向元件能准确识别故障方向，具有较高的可靠性和灵敏度。关键词：交直流混联系统;逆变站;方向元件;电磁暂态计算;波形距离系数6|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电力电子实时仿真是目前电力电子系统研究过程中的重要工具。为设计一套经济、可靠的电力电子实时仿真系统，文中搭建了一个以现场可编程门阵列(FPGA)为计算核心的硬件平台，并提出了配套的电磁仿真算法和FPGA架构设计。首先，推导了一种简洁电磁暂态程序(EMTP)算法，用于提高传统离线算法的并行度。其次，从数值算法的角度分析恒导纳开关模型的虚拟功率损耗问题，提出了一种初始误差修正算法，消除了功率损耗。再次，串联以上算法，设计了一种基于状态机框架的数字信号处理(DSP)硬核资源复用FPGA架构，以硬件资源复用的方式实现了资源的高效利用，在不损失速度的同时提高了FPGA的利用效率。最后，通过多个实时仿真算例验证了所提方法的有效性和正确性。关键词：电磁暂态仿真;实时仿真;电力电子开关;虚拟功率损耗;现场可编程门阵列;资源复用4|1|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
- 摘要：数据与知识联合驱动的人工智能方法是利用数据驱动和知识驱动各自优势、取长补短形成的一种更优的联合方法。文中对联合驱动方法的特点和现状进行了分析，并对其电力调度重点应用场景进行了分类统计。总结了各类场景中联合方法的创新性、相较于单一方法的提升以及应用优势。归纳出了电力调度数据与知识联合驱动方法的3种联合建模方式：数据驱动优化知识驱动、知识驱动辅助数据驱动、数据驱动与知识驱动混合模式。最后，从准确性和高效性的平衡、有效性、可靠性等5个维度讨论了联合建模时存在的挑战性问题，对联合驱动方法在电力调度中的适用场景进行了总结及展望。关键词：电力调度;人工智能;数据驱动;知识驱动;联合驱动6|3|0更新时间：2025-06-16
综述
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