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2025年第49卷第16期
- 摘要：当今能源系统趋向于开放式、扁平化发展，能源管理模式从源随荷动逐渐转向源荷互动，对传统配电网基于假设简化的还原论认知方式与经验条例的集中式管理模式提出了挑战。在此背景下，文中提出了一种融合电力专业知识、前沿机器学习与智能涌现技术的能源互联网元宇宙架构，重构系统认知与优化决策体系。首先，结合电力数智化转型趋势，阐述了元宇宙的内涵及实施路径。然后，基于数据密集型科学发现范式，设计了面向多主体协同与智能涌现的功能模块化架构，构建了可仿真可分析的能源互联网生态系统。最后，面向复杂系统的全流程认知与决策需求，从数据空间、特征空间和决策空间3个虚拟空间角度，探讨数据赋能的实现方案。中国上海临港新片区等工程示范结果显示，该架构为多主体复杂能源系统建模与仿真提供了新路径，实现了分布式能源资源的高效利用和灵活调控。关键词：能源互联网;数字孪生;元宇宙;态势感知;智能涌现9|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：电力系统是国家最为关键的基础设施之一，保障其安全稳定运行意义重大。然而，在复杂国际局势下，电力系统面临着恶意打击等非常规极端事件威胁。相比于台风等极端天气，非常规极端事件具有蓄意性、强突发性和高损毁性的特点，对电力系统安全稳定运行的威胁极大。从非常规视角出发，探讨了电力系统在非常规极端事件下的极限生存问题。首先，根据非常规极端事件的特点，定义了电力系统抗毁性，并将其与可靠性、自愈性和韧性等进行了详细对比。然后，剖析了非常规极端事件下电力系统抗毁性提升面临的主要问题和挑战。最后，初步给出了非常规极端事件下电力系统抗毁性提升研究构想，提出了迫切需要研究的5个方向：非常规极端事件模拟与系统毁伤机理建模、面向非常规极端事件的电力系统抗毁性评估、信息物理耦合视角下电力系统抗毁能力提升、电力系统毁伤检测与修复支持系统与装备、面向非常规极端事件的抗毁沙盘推演系统。文中旨在指出研究非常规极端事件下电力系统抗毁性提升的重要性和迫切性，提出前瞻性的研究构想，为中国电力系统的极限生存能力提升提供参考。关键词：极端事件;韧性;电力系统;信息物理耦合;抗毁性;极限生存7|1|0更新时间：2025-09-25
综述·观点
- 摘要：受一次能源安全危机、“碳达峰·碳中和”目标下新能源渗透率持续提升以及极端天气事件频发等挑战影响，电力行业面临的保供促新能源消纳压力日益增大。失负荷价值(VOLL)能够有效指导各行业分时错峰用电及外送电规划方案的制定。因此，从不同场景下VOLL估算方法入手，首先，基于生产函数法提出一种适应中国国情的省级分时VOLL估算方法。然后，以江苏省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区三省（区）的用电数据与经济数据为例，验证了文中所提方法的适用性，并探讨了不同产业结构下的省级VOLL的差异性。最后，将所提省级分时VOLL曲线结合保供促消纳场景应用，评估新能源出力对不同省份地区产业经济的贡献程度，并针对新能源富裕省份，结合地区产业经济发展情况开展外送电规划。关键词：能源安全;失负荷价值;分时;极端天气事件;生产函数;外送电;规划6|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：黑启动技术是确保电力系统在大规模停电后快速恢复的关键技术。然而，由于黑启动机组所处地理位置和技术参数对黑启动恢复策略具有决定性影响，传统黑启动辅助服务市场运营模式存在竞争性不足的问题。这种局限性不仅降低了系统恢复资源的利用效率，还可能显著增加调度机构的运营成本。为此，提出黑启动辅助服务市场招标机制，通过引入竞争机制提升成本效益。首先，分析了不同黑启动机组选址组合对黑启动服务质量的影响，在此基础上，量化各待选机组在不同黑启动辅助服务市场招标规模下的市场价值，并预测相应的采购成本；然后，基于分析结果优化黑启动机组招标数量，从而提升黑启动机组采购方案的经济性，为系统恢复提供更加有利的条件。最后，通过仿真验证了该黑启动辅助服务市场机制能够在保证黑启动效率的同时,实现采购成本的优化。关键词：电力系统恢复;大规模停电;黑启动;电力市场;辅助服务市场;投标;竞争;成本效益8|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：为提高光热发电系统的发电能力，促进生物质能和氢能等可再生能源发展，提出光热-生物质联合制氢厂（STBIHPP）运行框架，并在此基础上，提出市场环境下STBIHPP双层优化运行模型。首先，根据槽式光热发电系统和生物质气化发电制氢之间的能源互补特性，建立光热-生物质联合驱动的制氢厂模型。其次，为优化STBIHPP的运行策略，提出在电-氢联合市场环境下的STBIHPP双层优化运行模型。最后，使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件将双层模型转化为单层模型，进而采用分段McCormick近似等方法将单层模型转化为混合整数二阶锥规划（MISOCP）模型。仿真结果表明，所提框架能有效增强不同系统间的能源耦合，提高能源利用率。同时，显著增加可再生能源制氢厂在两个市场中的收益。关键词：生物质能;氢能;光热发电;电-氢联合市场;能源耦合;能源互补;能源梯级利用5|1|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：随着分布式资源大规模接入电力系统，其优异的调节能力不仅在正常运行条件下得以应用，还可有效预防台风等极端天气带来的风险。文中提出一种分布式资源聚合可行和频率稳定约束下输配网协同灾前调度策略。首先，利用线性潮流方法表征配电网支撑节点状态，并结合自适应鲁棒优化方法构建面向灾前调度的分布式资源聚合可行性边界，确保支撑节点功率调节区间的可行性和灵活性。其次，在灾前预防阶段，依托支撑节点的动态调节能力，优化功率分配策略，以减少灾害期间的负荷削减，提高输电网供电稳定性。同时，结合灾前故障场景预测和孤岛形成过程中的动态频率稳定约束，构建优化模型，以便在灾前调整分布式资源功率分配，预留调频备用容量，从而降低孤岛建立过程中的频率波动风险。最后，采用改进的IEEE 30节点输配网仿真验证了所提策略的有效性。关键词：灾前调度;分布式资源;聚合;可行性;输电网;配电网;频率稳定6|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：源-网-储协同规划需同时兼顾多个主体，且因其高维度与强非线性特征，求解耗时长，限制了实际应用。为此，提出了一种融合进化算法与经验规则的高效求解方法，以综合利用进化算法的强寻优能力与经验规则的收敛加速特性，显著提升求解效率。首先，针对新型电力系统运行方式的多变特性，构建了内嵌时序生产模拟的源-网-储协同规划模型；然后，归纳提炼专家经验，通过模糊推理工具将其规则化；最后，将经验规则融入带精英保留的非支配排序遗传算法，用于优化初始搜索空间和进化方向，从而形成高效求解算法。以中国某省级电网90节点系统的风光电源及储能选址定容为算例，验证了所提方法在求解效率与优化效果上的显著优势。关键词：新型电力系统;源-网-储;协同规划;进化算法;经验规则;非支配排序遗传算法9|1|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：随着居民用电负荷在全社会总用电负荷中的占比逐渐提高，精准的居民负荷预测结果对提升电力系统运行的安全性和经济性，尤其是促进需求侧响应具有重要意义。然而，由于许多客观和人为因素，例如，量测配置不完整、量测设备故障和数据传输问题等，会导致负荷数据不全、丢失或畸变等问题。此外，居民负荷不确定性较大，要实现高精度负荷预测难度较大。在上述背景下，首先，提出一种个性化联邦学习框架，在不侵犯居民数据隐私的情况下，针对每个居民端定制高精度的个性化负荷预测模型。然后，采用图特征传播（GFP）方法重构缺失的负荷特征参数，可在相当程度上避免数据缺失引起的预测精度下降问题。最后，采用算例对所提方法进行测试。仿真结果表明，所提方法与现有代表性方法相比，其预测精度较高且处理数据缺失的性能也明显优于常用的插值方法。关键词：短期负荷预测;个性化联邦学习;图特征传播;特征缺失;特征重构5|1|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：针对寒潮、台风、覆冰等极端天气下风电功率预测精度不足的问题，提出基于气象因子的极端天气事件判别方法，以及基于迁移学习和自编码器的极端天气事件自适应短期风电功率预测方法。首先，通过分析气象要素和机组出力间的耦合特性，定义极端天气判别标准，识别未来将要发生的天气事件类型。其次，基于自编码器预测模型的自相关机制增加长时间序列信息利用率，采用迁移学习的“预训练-微调”策略，先利用正常天气下的充足样本对预测模型预训练，再针对极端天气下有限样本数据进行微调，根据判别得到的天气事件，自适应地采用该类天气事件下的预测模型进行短期风电功率预测。选取12个风电场的数据集进行分析，通过分析模型在极端天气和所有天气条件下的预测表现，验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法可准确预知未来是否会发生极端天气事件，并大幅提升极端天气事件下的短期风电功率预测精度。关键词：极端天气;风电功率预测;自编码器;预训练;微调;迁移学习9|3|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：现有基于数据驱动的风电功率预测模型在建模过程中不可避免地存在学习偏移性问题，使得模型有偏向性地学习分布集中的部分数据样本，导致预测模型在实际应用中泛化能力较差。针对上述问题，提出一种基于模型学习偏移修正的短期风电功率预测方法。首先，通过挖掘差异化样本造成模型预测性能偏移的作用原理，对时序样本进行分类表征。之后，针对历史数据中难以预测的极端天气样本、异常样本和相似不平衡样本，分别采用场景生成、渐进式掩码检测和样本特征增强策略联合修正模型学习的偏移性。最后，利用Shapley值法对各类样本进行重要性评估，以验证该偏移修正策略的必要性与合理性。实际算例表明，所提方法可显著提升各类模型的短期风电功率预测精度，在多场景模式下均具备较好的泛化性。关键词：风电功率预测;模型学习偏移;数据增强;样本特征;样本提取;多场景模式6|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：准确构建可刻画光伏电站动态响应特性的等值模型是分析光伏电站涉网性能与规模化光伏接入电网安全稳定性的基础。为此，提出一种考虑有功穿越响应特性差异的光伏电站动态等值方法。首先，分析光伏发电单元的低电压穿越动态响应曲线，并归纳出3类典型有功响应。然后，解析3类有功响应特性进而推导其通用分群边界函数，识别到光伏发电单元故障前初始有功功率和故障持续电压是影响其有功响应类别的主导因素；并以此构建分群指标，借助光伏组件工程模型及网络图论理论近似求解分群指标，以克服实际电站单元级运行参数难以获取的难题，从而有效划分出有功动态不同的3个光伏集群。进一步，聚合同群光伏发电单元及集电网络，采取两段式斜率恢复函数表征有功斜坡恢复集群等值模型的有功电流指令，以拟合实际电站有功功率的降斜率恢复特性。最后，以某实际光伏电站为例，对所提方法进行分析、验证，结果证明了所提动态等值方法精度高、适应性强。关键词：光伏电站;低电压穿越;分群;有功功率响应;动态等值方法;功率恢复6|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：针对水电集群超低频振荡抑制能力与一次调频性能协同提升难、多机参数优化效率不高且依赖于专家经验的问题，提出一种水电集群参数优化方法。首先，通过多机阻尼解析模型分析水电集群超低频振荡阻尼构成，以获得超低频振荡阻尼和一次调频性能的关键影响因素及影响规律。然后，构建集成了参数优化方法与振荡安全阻尼知识的双知识辅助深度强化学习框架。其中，参数优化方法和振荡安全阻尼知识分别通过模型驱动和规则引导辅助进行学习，从而引导智能体在安全阻尼区间内高效搜索具有最优一次调频性能的水电集群参数。最后，以某水电集群为例，通过硬件在环实验验证了所提方法的有效性。关键词：超低频振荡;阻尼;一次调频;深度强化学习;水电集群;参数优化6|1|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：针对新能源出力波动性及谐波电流引起的电力变压器绕组温度升高问题，提出了新能源送出变压器热点温度修正方法。基于此，构建了基于三维Copula的新能源送出变压器热点温度概率密度模型，考虑新能源接入比例及其与风光荷相关性变化的影响，得到了新能源出力波动与热点温度的对应关系。引入谐波损耗因子计算谐波电流作用下变压器的损耗，分析了总谐波畸变率与负载率对热点温度的耦合影响。以风光火打捆送出系统为例，借助风光出力历史数据，计算了送出变压器热点温度并评估了热老化风险。结果表明，提出的修正模型能够应对不同新能源出力场景下的变压器热点温度计算。随着新能源接入比例、负荷相关性、总谐波畸变率与负载率的提升，热点温度超过极端情况的风险概率大大增加，故在高比例新能源并网系统中更需要关注变压器的温升问题。关键词：新能源;负荷相关性;变压器;谐波电流;热点温度;总谐波畸变率;热老化风险3|1|0更新时间：2025-09-25
学术研究
- 摘要：随着分布式能源在配电网中的渗透率不断增大，创新的商业模式也随之涌现，如共享电池储能系统。共享储能系统通常由储能用户、能源服务公司、聚合商或储能运营商等多方利益相关者共同投资。这些相关者的利益冲突给共享储能系统的运营和控制带来巨大挑战。文中提出了一种基于区块链智能合约的去中心化分布式管理框架，利用智能合约技术自动化控制、优化共享储能系统的运营策略。通过建立基于数据处理、决策支持和决策制定等的多层自动化管理框架，并采用智能合约规则集，如最高综合报价和偏好排序选择，调和各方经济利益冲突，实现共享储能系统的最优共享运营。通过对家庭和储能运营商共享电池储能的案例分析，验证了智能合约自动化管理模式的有效性，展示了其在提高能源效率和优化利益相关者经济收益方面的优势。关键词：智能合约;区块链;共享储能;商业模式;分布式能源;配电网8|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：电流源换流器(CSC)海上风电送出系统具有功率密度高和能够给无源网络供电等优势，具有良好的应用前景。但现有方案存在三大问题：需要大量通信、黑启动不经济和风电机组无功功率易过载。为此，文中提出了一种改进型孤岛运行与黑启动策略。首先，基于灵敏度分析，提出了无需通信的CSC与风电机组协同控制海上交流电压幅值和频率的方法；接着，提出利用LC滤波器作为无功负载，送端CSC与受端CSC协同建立海上交流电压的方法；之后，分析了系统启动时直流电压对风电机组无功功率过载的影响，提出了无功功率优化策略；然后，基于PSCAD对上述策略进行仿真验证；最后，从复杂度、可行性和成本3个方面对CSC方案和二极管整流单元方案展开讨论。分析结果表明了改进型孤岛运行与黑启动策略的有效性。关键词：海上风电;直流输电;电流源换流器;孤岛运行;黑启动;灵敏度;无功功率优化5|2|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：现场应用的防孤岛保护多为基于电压/频率检测的被动式防孤岛保护，其在电网扰动及非计划孤岛形成时普遍存在误动及拒动问题。阻抗测量防孤岛保护利用系统的阻抗特征辨识电网扰动及孤岛，有效解决了被动式防孤岛保护的不足，但保护判据整定高度依赖于系统的阻抗参数，并且多分布式电源(DG)系统中检测信号相互干扰会导致保护失效。为此，提出基于检测信号与工频电压幅值比率的防孤岛保护方法。在分析孤岛形成前后测量阻抗特征的基础上，针对不同的孤岛系统建立了统一的辨识判据，并从分支线路、低电压穿越等方面分析了方法的适应性。此外，结合DG控制策略，利用电压过零点设计了基于60 Hz信号的同步注入及检测方法。基于实时数字仿真系统的仿真实验表明，该方法可在孤岛发生后的1 s内完成孤岛检测，避免了现有过/欠压、过/欠频率等防孤岛保护方法存在的拒动及误动问题。关键词：配电网;分布式电源;检测信号;工频电压;防孤岛保护;电压同步;幅值比率4|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：构网型变流器并网系统在强网下表现出反常失稳，而其功率同步控制环节与端电压控制环节间相互作用机制并不清晰。为此，文中从控制环节的振荡频率（控制环节带宽）角度，分析系统在不同强、弱网条件（线路电抗变化）下环节间的相互作用，以及由此导致的不同稳定性结果。首先，建立系统线性化模型，并基于自动控制理论，求取虚拟同步机与端电压控制环节子系统的带宽，发现二者带宽随线路电抗变化呈现相反的变化趋势。然后，通过奇异摄动理论,分别以虚拟同步机、端电压控制为主体展开不同网络条件下的环节间相互作用分析。再者，通过分析系统开环传递函数的幅相特性衡量稳定性，并得到导致强网失稳的临界线路电抗。最后，研究揭示了虚拟同步机、端电压控制的参数影响，以及控制环路带宽分离法与主流方法的区别与联系，并通过仿真和硬件在环实验验证了上述分析的正确性。关键词：新能源;构网型变流器;虚拟同步机;功率同步控制;端电压控制;小信号稳定性;控制环节带宽;奇异摄动6|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：为提升电动汽车双向无线电能传输系统在宽功率范围的运行效率，以采用双耦合双边电感-电容-电容串并联（LCC-LCC）补偿拓扑的系统为研究对象，提出了一种多变量-多模式联合的高效调控策略。首先，推导了谐振网络和功率变换器的高效条件，作为效率优化方法的理论依据。其次，研究了适合不同激励电压方案的时域模型；在此基础上，分析了实现阻抗匹配以及功率器件临界软开关、以效率最优为导向的三移相控制方法。然后，研究了高频变换器的全桥、半桥、混合桥这3种运行模式，并通过模式切换来进一步减小外移相角的偏移程度、降低开关损耗、适应不同的参数及工况。最后，搭建了双向无线电能传输系统实验平台，在不同工况下验证了所提模型、方法和策略的有效性。实验结果表明，在5%~100%的功率范围内，系统的直流-直流转换效率保持在94.0%~96.4%。关键词：电动汽车;充放电;双向无线电能传输;效率优化;移相控制;模式切换9|0|0更新时间：2025-09-25
- 摘要：现有高压和特高压直流输电系统故障时,其整流侧和逆变侧的换流器会协调配合，通过换流器移相、投旁通对、闭锁等控制方法来抑制故障电流。根据不同的故障位置，采用不同的控制方式以及时序配合，形成不同的闭锁方式，包括极X闭锁、极Y闭锁、极Z闭锁、换流器X闭锁和换流器Y闭锁等。进一步，通过跳交流开关、分极中性线开关、合旁通开关来隔离故障。然而，现有换流器故障时的控制方式仅考虑处理故障，并未考虑对交流系统的冲击，在弱交流系统会产生严重过电压，在部分接地故障下，也并不能有效抑制故障电流。文中提出一种高压直流输电故障控制方法，故障时通过控制故障两端的换流器直流电流相等来有效抑制故障电流。同时，换流器继续消耗无功功率，与交流滤波器切除进行配合，有效抑制了交流过电压。最后，针对极区、双极区和直流线路的故障分别介绍其故障控制方法。关键词：高压直流输电系统;闭锁;过电压;故障电流;换流器5|0|0更新时间：2025-09-25
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