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2024年第48卷第10期
- 摘要：随着以风电、光伏为代表的新能源发电逐步取代同步机组，系统调频资源不足、抗扰动能力下降，频率安全问题凸显，新能源场站提供快速频率支撑成为构建新型电力系统的必然要求。新能源场站快速频率支撑是其内部多设备、多环节综合作用的结果，受风光资源、控制策略、电网条件等多因素的影响和制约。量化评估新能源场站的快速频率支撑能力是指导场站调频优化控制、分析新型电力系统频率响应特性、实现场站调频资源与电网交互的基础和前提。文中对新能源场站快速频率支撑能力评估问题进行了全面综述。首先，分析场站快速频率支撑的特征，并给出了场站快速频率支撑能力的定义；然后，从状态属性、控制特性、调频效果3个维度梳理了场站快速频率支撑能力的评估指标体系，并对各类评估指标的常用计算方法进行分析评述；最后，提出了值得关注和进一步研究的关键技术问题。关键词：快速频率支撑;新能源场站;有功功率控制;能力评估;惯量支撑;一次调频4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：风电场和光伏电站出力的不确定性给电力系统优化调度带来很大技术挑战。文中主要介绍了考虑新能源不确定性的电力系统优化调度方法的研究现状及后续研究方向展望。首先，重点论述了各种不确定优化调度（UOD）方法，包括随机优化方法、鲁棒优化方法、随机鲁棒优化结合方法和基于人工智能技术的方法。其中，随机优化方法包括场景法、机会约束规划法和近似动态规划法；鲁棒优化方法包括传统鲁棒优化法和分布鲁棒优化法；随机鲁棒优化结合方法包括采样鲁棒优化法和分布鲁棒机会约束规划法。然后，介绍了每一种方法的优化模型形式、模型的转化和求解原理及其优缺点。最后，对UOD的后续重点研究方向进行展望，包括兼顾多个目标的UOD问题及多目标不确定优化方法、输配系统UOD问题及分布式不确定优化方法、考虑稳定性约束的UOD问题及含常微分方程约束的不确定优化方法、考虑管道传输动态的综合能源系统UOD问题及含偏微分方程约束的不确定优化方法。关键词：新能源电力系统;不确定优化调度;随机优化;鲁棒优化;近似动态规划3|1|0更新时间：2025-06-16
综述·观点
- 摘要：在大停电发生后，如何在恢复过程中充分利用有限的可用容量快速恢复更有价值的恢复目标是电力系统快速恢复供电、减少停电损失的关键问题。充分利用新型电力系统中高占比新能源电源的恢复容量，提出了一种基于新型电力系统恢复目标重要度统一评估的恢复决策方法。首先，面向待恢复新能源电源的重要度评估，建立了考虑时空相关性的新能源电源多时步期望序列场景生成方法。其次，考虑储能和柔性负荷的主动协同能力，基于恢复净收益对待恢复独立电源、电源集群和变电站母线等恢复目标建立了重要度统一评估方法，揭示了恢复阶段本质为源网荷协同恢复次序优化结果的特例。然后，以电网恢复方案的期望净收益最大化为目标，建立了面向新型电力系统的源网荷统一协调恢复控制优化模型。最后，基于IEEE 118节点算例系统验证了所提方法可以在恢复过程中进行恢复目标重要度的动态评估，从而有效引导恢复容量的高效分配，最大化恢复收益。关键词：恢复控制;新型电力系统;恢复目标;重要度评估;电源集群5|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电网规划和运行方式人员仍难以有效掌握未来高比例非同步电源接入场景下，新型电力系统惯量水平随多种影响因素的变化情况，不能有效制定低惯量场景应对措施。针对该挑战，文中对比分析了面向规划决策与调控运行两种不同场景的惯量评估方法的主要区别，从基础方法、时间尺度和目标对象3个角度阐述了系统中长期惯量水平评估的挑战和研究框架。在此基础上，提出了一种基于规划数据的系统中长期惯量水平趋势评估方法，实现对未来不同运行场景下系统惯量变化区间的快速估计，并从惯量安全角度阐释了中长期惯量评估的应用场景。所提方法已应用于中国某省级电网“十四五”系统惯量变化趋势分析和安全分级预警，并基于惯量安全要求分析了该电网非同步电源极限渗透率和同步电源最小开机规模。关键词：惯量评估;惯量安全;最小开机规模;新能源;同步电源5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新型电力系统弱惯量特性所带来的频率安全问题，本质是系统等效惯量的减少。因此，量化评估新型电力系统最小惯量需求成为亟须解决的工程问题。为此，提出了最小惯量需求评估方法。首先，建立了考虑火电机组、风电机组、异步电机参与调频的多机系统空间频率响应(SFR)模型，并在量化分析系统频率特征的基础上，考虑风电机组、异步电机的虚拟惯量特征，建立了电力系统等效惯量数学模型。接着，以初始频率变化率(RoCoF)、最大频率偏差为频率安全约束，并基于频率响应模型对电力系统最小惯量需求进行评估。最后，在MATLAB/Simulink和PSD/BPA仿真平台上验证了所提方法的有效性。关键词：新型电力系统;最小惯量;量化评估;虚拟惯量;异步电机;频率安全3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：准确评估系统惯量对于支持未来低惯量电力系统的系统安全运行至关重要。文中提出了一种随机数据驱动下基于机电响应特征的系统惯量评估方法，从随机响应信号中实现了区域有效惯量的评估。首先，通过将随机Koopman理论与随机动态系统相结合，推导出了随机Koopman空间上机电特征与系统惯量的耦合关系。然后，利用子空间动态模式分解（SDMD），以数据驱动的方式提取系统机电响应特征。该算法通过正交投影和奇异值分解，在压缩数据的同时实现了系统状态矩阵的低秩近似，可以有效减弱观测噪声对计算结果的影响。最后，采用IEEE 4机2区系统和IEEE 10机39节点系统的数值模拟算例验证了所提算法的有效性和鲁棒性。关键词：数据驱动;随机Koopman理论;随机响应信号;惯量评估;子空间动态模式分解5|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对基于类虚拟同步发电机（AVSG）的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题，提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法，有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先，将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路，建立了直流系统的等值单台AVSG模型。其次，提出了一种系统级虚拟惯性评估方法，从等值单台AVSG模型的输出阻抗频域响应特性角度对系统级虚拟惯性进行评估。然后，讨论了电压比例-积分（PI）控制参数对虚拟惯性特性的影响，并开展了电压PI控制参数和虚拟惯性系数间的协调设计。最后，在PLECS仿真软件及RT-BOX硬件在环实验平台上搭建了多换流器直流系统的开关模型，通过多种实验工况验证了等值单台AVSG模型和控制参数协调设计的有效性和可行性。关键词：类虚拟同步发电机;输出阻抗;直流系统;等效降阶模型;虚拟惯性;协调设计4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题，文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载，解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系，实现需求侧等效虚拟惯量注入，快速补偿不确定性扰动造成的DCES输出电压偏差；针对多DCES协同控制，设计动态事件触发机制，以最小通信需求求解全局一致性误差，实现各DCES输出电压期望轨迹实时在线更新；提出了具有最小相位特性的反馈线性化控制器，将传统电压-电流双环控制转化为能量单环控制，构建DCES能量函数，重塑状态变量空间为Grassmann流形，实现系统完全解耦和精确线性化转换，准确跟踪各DCES输出电压期望轨迹，同时确保全局渐近稳定。基于dSPACE的实验结果表明：系统存在外部不确定扰动和内部参数摄动情形下，所提方法可实现直流微电网母线电压的平稳控制，具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性强、抗扰性优的特点。关键词：直流微电网;电力弹簧;能量函数;虚拟惯量;动态事件触发机制;反馈线性化控制;电压平稳控制5|7|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：通过释放转子动能参与一次调频的风电机组，其一次调频能力随外界工况特别是风速的波动而变化，需要动态估计一次调频能力,从而为电力系统运行规划、控制策略制定等提供依据。基于风电机组参与一次调频的功率转换动态过程分析，提出了计及风电机组转子转速动态变化的一次调频简化解析模型，借助其一次调频能力的解析解，可快速分析风速波动对风电机组一次调频能力的影响；提出双馈风电机组一次调频能力的概率解析描述，利用点估计与Gram-Charlier级数展开，获得了风电机组一次调频能力随风速波动的概率分布特征。仿真验证了所提动态解析模型的准确性和一次调频能力概率估计方法的可行性与有效性。关键词：风力发电;双馈风电机组;一次调频;转子动能;概率估计5|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：阻抗分析法因其简单有效被广泛用于含电力电子变换器的互联系统稳定性研究。然而，采用传统方法对频域序阻抗建模时，需通过非线性变换（Park变换及其反变换）进行坐标系转换，这会导致不同周期分量的卷积运算及相应的频移，其过程较为烦琐。针对上述问题，基于复向量时域微分算子，提出了永磁直驱同步发电机（D-PMSG）等效阻抗建模方法。该方法在时域周期系统稳定运行轨迹的邻域内直接进行小信号线性化，并采用指数旋转因子灵活反映系统受扰后的时变特性，结合时域微分算子等效表征互联系统控制环节的动态特性，避免了频域阻抗建模时坐标系的反复变换，大幅降低了解析建模的复杂度。此外，所提方法能够更加清晰地阐释互联系统受到扰动时D-PMSG并网逆变器产生频率耦合现象的物理意义；同时，能够说明基频电压初始相位对耦合分量相频特性的影响。最后，利用仿真验证了所提算法的有效性。关键词：复向量;阻抗建模;永磁直驱同步发电机（D-PMSG）;频率耦合;系统稳定性分析5|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为提升用户侧储能运行效率、改善投资成效，提出一种在市场环境下考虑全周期经济效益的工业园区共享储能（SES）优化配置方法。一方面，通过协调不同用户间的差异化调节需求，减少储能容量要求；另一方面，通过整合用户与SES的灵活调节能力，参与需求响应市场拓宽盈利渠道，并且考虑了SES全运行周期经济效益测算以降低投资风险。首先，结合电力市场交易规则，提出了多工业用户组建合作联盟的园区SES运营模式。其次，以运营周期内联盟总成本最小为目标，建立SES双层优化配置模型，其中，上层模型旨在形成最大化投资成效的SES规划方案，而下层模型则综合考虑分时电价、需求响应违约风险等因素形成储能的最优投标调度方式，并结合市场时序演变规律精准量化SES在全运行周期内的运营收益，对上层结果进行修正。接着，利用近似KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将该模型转化为单层模型进行求解，结合雨流计数法与迭代法量化SES容量衰减对其配置方案的影响，并利用双边Shapley值法分摊各工业用户的投资成本。最后，算例仿真验证了所提方法的有效性，并且分析了储能盈利模式、SES容量衰减以及需求响应违约风险等因素对SES投资经济效益的影响。关键词：电力市场;时序演变;工业园区;共享储能;需求响应;优化配置;双层模型7|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：持续高温天气易导致电网供需平衡紧张，功率大、时空分布随机性强的电动汽车充电负荷可能进一步加剧电力负荷尖峰，但同时也具备成为优质调峰资源的潜力。面向高温天气下的城市电网，文中研究计及用户意愿的城市充电负荷模拟和空间引导方法。首先，基于计划行为理论分析了车辆出行行为的形成过程，构建了基于马尔可夫链的电动汽车出行模型，用于分析不同场景下车辆的出行轨迹；然后，建立基于出行里程及时长的车辆能耗计算方法和考虑用户意愿的充电选择模型，实现电动汽车充电负荷时空分布的精细化模拟；最后，提出了一种基于低谷充电折扣的城市充电负荷空间引导策略，并采用粒子群优化算法对充电折扣进行优化求解。算例仿真表明，高温天气下用户出行意愿出现规律性变化，考虑高温天气和用户意愿影响后城市充电负荷的模拟结果更符合实际情况；此外，实施低谷充电折扣后充电负荷的时空转移可有效降低城市电网负荷峰谷差，并提高电动汽车使用和电力系统运行的经济性。关键词：电动汽车;充电负荷;高温天气;出行意愿;充电引导7|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对区域综合能源系统(IES)负荷间关联敏感性高、季节泛化性差导致的负荷预测精度受限问题，提出一种基于分解算法与元学习结合的多元负荷组合预测方法。首先，基于动态最大信息系数量化不同时段多元负荷间相关性，根据动态相关性结果构造特征输入变量。然后，通过窗口滑动将负荷序列分成多个子序列单元，并使用变分模态分解将其划分为多个任务，避免整体分解带来的前瞻性偏差问题。最后，采用双向长短期记忆模型预测子序列，并通过模型无关的元学习算法减少梯度迭代，重构子序列后融合全连通层输出预测结果。基于美国亚利桑那州立大学坦佩校区IES数据集,验证了所提混合模型具有更高的IES多元负荷预测精度。关键词：负荷预测;变分模态分解;元学习;最大信息系数;双向长短期记忆5|1|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：针对高比例分布式电源（DG）接入配电网，现有供电恢复方法未充分考虑DG故障穿越特性。文中提出了基于分布式控制的配电网多阶段供电恢复方法，以充分利用DG的电网支撑能力。分析了DG故障穿越特性及其电网支撑能力，并基于高比例DG接入后配电网不同运行方式，提出了负荷容量估算方法和DG分类处理策略。建立了分布式控制的供电恢复模型，并基于联络线路容量裕度指标提出多联络路径选择策略。最后，提出了适应高比例DG接入配电网的多阶段供电恢复方案。所提方法可以更好地发挥DG支撑作用，提高快速供电恢复能力。仿真算例验证了所提方法的有效性。关键词：分布式电源;配电网;低电压穿越;分布式控制;供电恢复7|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题，以及传统集中式控制面临的通信延时、计算量大与控制设备过多等问题，提出一种基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制方法。首先，建立日前集中式无功电压优化模型，安排离散无功补偿设备投退计划，日内调度以节点电压偏差最小为目标建立日内无功电压滚动优化模型，结合同步型交替方向乘子法实现各集群间的分布式协调控制；然后，通过群内本地电压实时控制抑制群内节点电压的波动；最终，以改进的IEEE 33节点系统及某地实际60节点配电网为例，验证了该方法的正确性与有效性。关键词：配电网;分布式电源;集群划分;同步型交替方向乘子法;无功电压优化;协同控制5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模，可简单估算场站短路电流水平，但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下，有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用，得出故障稳态电流输出特性曲线，基于此分析了场站电气距离及有功出力差异对单机倍乘法计算误差的影响。在误差分析的基础上，提出了计及发电单元分布特性的改进单机倍乘法。该方法在发电单元接入点电压计算中，利用等值阻抗来等效发电单元与并网点的电气距离；将场站分群等值为两台机组，减小发电单元间有功出力差异对短路特性的影响。不同场景下的仿真分析表明，改进方法计算精度较单机倍乘法有着较大的提升。所提方法仅需通过简单计算即可实现场站分群和短路电流聚合，有较好的工程实用性。关键词：逆变型电源;故障电流;短路电流;单机倍乘法;误差分析5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一，利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值，易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流系统为研究对象，采用控保协同思想，将主动限流控制与故障识别相结合，提出了基于主动限流因子的故障区域识别与区分方法实现双极短路故障的区域识别与切除。首先，通过在MMC电流内环控制器中附加故障电流目标预设控制器，在故障发生后可快速跟踪故障电流的变化，自适应地调整MMC输出的直流电压将故障电流控制在预设目标参考值附近；其次，根据不同故障位置时故障电流目标预设控制器输出的限流因子快速确定故障区域。最后，在PSCAD/EMTDC中对四端柔性直流输电系统的不同故障场景进行了仿真分析，验证了所提控保协同策略的可行性和有效性。关键词：柔性直流输电;模块化多电平换流器;故障电流限制;控保协同;短路故障5|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着电网智能化的发展，电力通信网络结构日趋复杂，业务数量日益增多。为识别电力通信网关键链路，提出基于主备路由的电力通信网关键链路识别算法。首先，根据各业务重要度、带宽以及主备路由分布情况，在电力通信网络模型基础上融入电路模型，得到网络服务层和传输层的初始可靠性。然后，根据链路失效后对原本流经失效链路的业务重新分配路由后的网络服务层和传输层可靠性的下降程度，计算链路重要度。最后，设计关键链路识别算法，根据链路重要度值识别关键链路。在中国内蒙古自治区东部某市和江苏省某市电力通信网进行仿真实验，并与不同关键链路识别算法进行对比分析，验证所提算法的合理性。关键词：电力通信网;关键链路识别;主备路由;链路失效5|1|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
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