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2025年第49卷第3期
- 摘要：作为钢铁厂内典型可中断负荷，热轧负荷在参与调峰等电网调控需求方面潜力巨大。近年来，需求侧电力市场政策相继出台，如何在充分考虑生产特性和调峰服务要求下，评估热轧负荷调控能力是亟须解决的问题。首先，针对热轧负荷多产线、多产品和连续生产的生产特性，建立了考虑电网调控需求的多产线热轧负荷模型。然后，在此基础上，剖析电力调峰市场和热轧环节生产用能优化的关联需求，提出兼顾多产线热轧负荷调峰和成本约束的综合可调能力评估方法。最后，通过仿真算例分析，验证了所提方法的有效性，并分析了热轧负荷参与日内与日前不同调峰市场下的容量和成本及其关键影响因素。关键词：调峰;热轧负荷;电力市场;评估;生产约束;电网调控5|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：高耗能工业负荷耗电量大、自动化水平高、可控性强，需求响应潜力可观，可作为应对新型电力系统峰谷差持续拉大的重要手段。为此，评估高耗能工业负荷的响应行为，并制定相关策略有利于发挥其调峰潜能。首先，分析了高耗能工业负荷的响应特征，并针对性提出工业负荷参与调峰的阈值判断方法。其次，对典型工业负荷响应行为和调度控制中心决策行为分别建立模型。再次，考虑到调峰市场参与者行为理性特点，建立1-N的非合作博弈模型描述调峰市场参与者间的交互行为。进一步讨论了不同激励方式对调峰市场参与者的影响，并给出相应求解算法。最后，结合某工业园区算例进行仿真分析。结果表明，所提策略的调峰效果显著，且所有调峰市场参与者均能获取最优收益。关键词：新型电力系统;需求响应;调峰;工业负荷;非合作博弈;负荷建模3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：水泥厂等高耗能工业负荷用电量大、改造成本低，具备相当可观的调节潜力，但其复杂的工艺要求与严格的过程约束限制了企业参与需求响应的积极性。为此，文中提出一种需求响应下计及水泥厂负荷生产流程的经济调度模型。首先，基于最新发布的需求侧市场化响应电价政策提出价格和激励联合需求响应策略，挖掘长期削峰填谷和短时供需不平衡混杂场景下负荷侧可调潜力。然后，分析水泥厂的典型生产过程，利用状态任务网方法刻画各生产环节的耦合关系，提出生产流程约束以保障功率调节过程中的生产安全，构建面向需求响应的水泥生产流程经济调度模型，为水泥厂制定经济性最优的安全生产计划。最后，基于水泥厂生产数据进行算例仿真分析。结果表明，所提模型能够在保障工业企业生产安全的前提下，降低其综合用电成本，提升企业参与需求响应积极性，实现企业生产用电需求与网侧调度需求的兼顾。关键词：工业负荷;需求响应;状态任务网;生产流程;经济调度5|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在工业综合能源系统规划过程中考虑工序调度潜力，充分挖掘电、气、冷、热等异质能流的协同互补特性，是促进工业用能绿色发展的有效途径。文中从综合能源系统规划的角度，探讨了典型工业工序统一建模与供用能设备容量最优配置方法。首先，设计了考虑能流品位差异的工业综合能源供用能方案；然后，构建了典型工业工序的物料-能流-碳流模型和变工况附加模型，实现工序用能的精确刻画；最后，提出了计及生产侧工序调度的工业综合能源系统规划模型，针对模型的非线性特性，提出基于离散取值的多线性项线性化方法，保证求解精度与效率。算例分析表明，在工业综合能源系统规划过程中考虑工序调度潜力，能够减少工业企业的投资成本和总成本。关键词：工业综合能源系统;统一建模;工序调度;最优配置;设备容量3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：岸电系统通过关闭停靠船舶发电设备来降低港口区域的排放，是港口能源-交通融合的中枢装备，其运行和规划对未来港口综合能源系统实现“碳中和”目标具有重要作用。为厘清当前研究现状并指出制约岸电系统发展的瓶颈问题，从岸电系统的环境效益评估、岸电系统的技术标准及其部署方案、岸电系统政策规划及运营策略3个方面对港口岸电系统进行综述。分析表明，岸电系统在港口绿色发展中起关键作用，但目前岸电系统的安装率与使用率呈现较大矛盾。针对岸电系统的未来发展，提出岸电全生命周期规划、岸电系统能源-交通融合管理、岸电系统多方主体运行管理3项未来发展重点。关键词：岸电系统;港口;碳减排;能源-交通融合;环境效益;可再生能源5|1|0更新时间：2025-06-16
面向工业生产过程再电气化的供需互动
- 摘要：已有基于图深度学习的暂态稳定评估方法考虑了电网的拓扑结构特征，但对电网拓扑结构图中多尺度子图间的信息传递特性没有进行有效建模，导致判稳模型对电网局部与全局动态耦合关系的捕捉不足，降低了模型在复杂扰动下的判稳精度。因此，提出了一种融合多尺度子图信息传递过程的功角暂态稳定评估方法。首先，提出并构建了一种k阶图注意力网络，以不同尺度的电网拓扑子图作为图深度学习中特征提取的基本单元。然后，通过注意力机制为特征聚合分配自适应权重，以挖掘实际电网中不同细粒度区域之间的特性。最后，通过CEPRI-TAS-173系统验证了所提方法的可行性和有效性。关键词：暂态稳定评估;深度学习;多尺度子图;特征提取;图注意力网络3|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在含风电的电力系统中，由时滞导致的非线性分岔现象对于系统稳定性有重要影响。时滞的引入会使风电系统转变为无限维动力系统，难以直接用分岔理论刻画系统的稳定区域。因此，提出一种基于Lyapunov-Schmidt约化的时滞风电系统稳定域划分方法，实现时滞风电系统的分岔分析与小信号稳定域的划分。首先，建立系统的非线性微分-代数方程模型，基于延拓法定位各类分岔点，并以此为边界划分参数平面中的小信号稳定域。其次，考虑时滞的影响，建立修改后的风电系统动力学模型。然后，基于Lyapunov-Schmidt约化对无限维多时滞风电系统进行降维。接着，通过求解降维后的有限维分岔映射，得到时滞影响下分岔点的分布情况，进而对时滞空间中的小信号多连通稳定区域进行划分。最后，通过时域仿真验证了时滞空间中稳定域划分的准确性。关键词：风电系统;小信号稳定性;分岔;稳定域划分;时滞;Lyapunov-Schmidt约化4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新型电力系统的发展，以风力发电为代表的新能源被广泛使用，受电力电子器件开关特性的影响，风电机组并网时不可避免地产生谐波，在大规模并网时，风电集群设备间的交互影响进一步加剧谐波问题。为此，提出了一种基于实测数据的风电机组谐波特性建模方法，用于分析实际工程中风电机组的谐波特性。首先，明确了不同频次谐波特性的关键影响因素，提出了风电机组的谐波特性分析模型，简化了风电机组谐波建模的整体过程。其次，结合实际风电集群拓扑结构，建立了风电集群聚合谐波模型，明确了风电机组之间的谐波交互影响程度，量化了计及风电机组间耦合影响的单体与集群的关联关系。最后，通过实验分析了直驱风电机组的谐波特性，通过仿真验证了集群聚合谐波模型的准确性，提高了风电集群建模的准确度。关键词：新型电力系统;实测数据;直驱风电机组;谐波建模;风电集群4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：与传统发电机不同，撬棒保护投入下的双馈风机(DFIG)输出电流中含有较大的与工频接近的转子频分量，而基于工频测量原理的保护算法无法将其滤除，这给新型电力系统中工频保护的定值整定带来了挑战。文中基于撬棒保护投入下DFIG电流的时域表达式，全面分析了影响包络区间的不同因素，并对其进行分类归纳后探讨各因素在包络区间计算中的计及方法，得到了两层式的整体计算流程。在此基础上，提出了撬棒保护投入下考虑多影响因素的DFIG输出电流包络区间计算方法。该方法计及各种可能的故障工况，全面考虑了不同因素对转子频分量的影响，并通过设置离散步长、逐点求解，得到了较为精确的输出电流包络区间。在MATLAB/Simulink平台中进行了DFIG并入无穷大系统仿真。结果表明，文中方法的计算值与仿真值之间误差均较小，验证了所提计算方法的正确性。关键词：保护定值整定;故障工况;双馈风机（DFIG）;撬棒保护;工频测量;包络区间4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在电网与天然气网耦合关系趋于紧密的同时，故障跨异质能源系统传播为气电互联系统连锁故障引入了新的风险。然而，现阶段已开展的相关研究中均未计及天然气输送过程中气体温度变化的特性，或将难以反映连锁故障实际的演化过程和进行准确的影响评估。文中首先推导了天然气管道稳态下的非等温传输公式并建立对应模型，通过理论分析和仿真证明管道内的气流量、气体温度及管道始末端压强差三者之间存在相互制约的关系；在此基础上，提出计及天然气非等温特性的气电互联系统连锁故障评估模型，以更为准确地评估天然气系统对电力系统连锁故障所造成的影响；最后，以IEEE 39节点和改进的比利时20节点天然气系统组成的测试算例对所提模型的有效性进行了验证，并与基于等温假设开展的相关研究进行了对比和分析。结果表明，所提模型可充分反映天然气系统非等温的特性，且兼顾其对电力系统连锁故障所造成影响评估的准确性和实用性。关键词：天然气;非等温特性;气电互联系统;连锁故障4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：储能系统具备平抑新能源波动、储存多余电能等作用，但单一类型的储能单元因响应速度、容量等限制难以满足需求。为提升孤岛直流微电网新能源消纳能力，提出了一种基于分布式模型预测控制（DMPC）的电-氢混合储能系统控制方案，可充分发挥锂电池高功率密度和一体化可再生燃料电池高能量密度的优势。首先，针对电、氢储能子系统分别设计DMPC控制器，可实现正常工况下电、氢储能分别支撑高、低频负荷，降低电储能充放电次数，延长寿命；而在氢储能停机工况下，可实现电储能单独支撑负荷，维持系统稳定。其次，考虑电、氢储能响应速度差异，基于DMPC代价函数的荷电状态恢复项，引入了权重自适应算子，避免了负责快速响应的电储能平均电压恢复能力突降，提高了直流电压暂态稳定性。最后，通过Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。关键词：孤岛直流微电网;分布式模型预测控制;电-氢混合储能;燃料电池;暂态稳定4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：围绕光-储耦合制氢系统，文中提出一种基于纳什均衡的优化控制方法，对光伏出力、储能电池组充放电功率和混合电解槽输入功率进行调控分配。其中，选定储能电池组出力能力、混合电解槽功率波动率，以及光伏和售氢产生的经济效益之和作为3个博弈方，并设置博弈方对应支付函数，搭建优化控制模型。搭建了基于纳什均衡的光-储耦合制氢系统优化控制仿真模型，对所提控制方法进行仿真验证。仿真验证结果显示，所提策略不仅使光伏弃光率降到5%以下，而且优化了储能电池组的输出功率，使得储能电池组荷电状态维持在20%~90%之间，有效避免了过充过放。此外，在最大化利用光伏发电功率的基础上，优化混合电解槽的输入功率，使其最大化制氢。在光-储耦合制氢系统优化运行过程中，碱性电解槽/质子交换膜电解槽运行电压上、下波动均约为0.7%，母线电压上、下波动均约为0.2%，即所提策略在一定程度上提高了整个系统的运行性能。关键词：制氢;光-储耦合;碱性电解槽;质子交换膜电解槽;储能;博弈论;纳什均衡;优化控制4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：极端高温下，新型电力系统降温负荷急增、输电设备故障率升高，系统难以安全可靠运行。为提升新型电力系统抵御极端高温的能力，考虑重要负荷对系统韧性的影响，提出基于差异化规划的韧性提升方案。首先，建立高温下系统负荷与线路故障率之间的关系模型，对脆弱线路进行识别。其次，为避免因未考虑重要负荷而使评估产生“遮蔽”现象，提出一种考虑负荷分级的韧性评估方法。然后，考虑到故障的不确定性，基于差异化规划，以运行成本与负荷损失最小为目标建立针对脆弱线路和储能的两阶段鲁棒优化模型，并采用列与约束生成（C&CG）算法进行求解，得到最优规划方案。最后，通过算例验证了该方案的有效性。关键词：极端高温;新型电力系统;韧性;差异化规划;鲁棒优化4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：现有微型相量测量单元（μPMU）优化配置方法未充分考虑实际配电网拓扑结构变化频繁和三相不平衡的问题。因此，文中提出一种考虑网络重构的三相不平衡配电网μPMU组合优化配置方法。首先，基于配电网三相不平衡特性提出零注入相的概念，分析了其对网络局部可观测性的影响；将零注入相纳入μPMU配置规则可有效减少网络完全可观所需的μPMU配置数量。其次，为应对配电网拓扑结构变化导致部分区域不可观的问题，提出一种考虑三相不平衡配电网动态重构的μPMU优化配置模型；该模型将动态重构求解得到的典型拓扑结构作为μPMU的配置依据，并考虑三相和单相μPMU的配置成本差异，在实现μPMU组合配置成本最小化的同时提高系统量测冗余度。最后，以IEEE 34节点和IEEE 123节点系统为例进行仿真验证，结果表明所提模型能够适应配电网拓扑结构变化并显著降低μPMU配置成本。关键词：配电网;网络重构;微型相量测量单元;三相不平衡;零注入相;优化配置4|0|1更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：为高效求解大规模非线性含多时段耦合绝对值约束和整数变量的日前无功计划优化问题，提出了一种基于互补约束和绝对值线性化松弛的两阶段优化算法。通过线性化方法松弛多时段耦合绝对值约束，并基于互补条件和离散变量等价转换，将原问题转换为含互补约束的连续数学规划问题。将求解步骤分为两个阶段，并采用内点法依次求解。首先，不计互补约束，快速获得离散变量近似优化解；然后，求解含互补约束的完整模型以获得离散变量和连续变量的精确优化解。此外，为减少内点法迭代时综合海森矩阵的计算量，提出了一种快速稀疏存储计算方法。IEEE 118节点等标准测试系统和实际省级电网的仿真结果表明了所提算法的有效性、快速性及其在实际大规模电力系统的工程适用性。关键词：日前无功计划;动态无功优化;混合整数规划;绝对值线性化松弛;互补约束;内点法4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电力系统中引发潮流过载等安全问题的场景日益增多，拓扑优化可通过网络拓扑转换来消除潮流过载问题，但其复杂的模型转换逻辑与大规模整数变量的引入，显著增加了建模的复杂度和求解的难度。为此，文中提出一种考虑主接线拓扑转换的输电网拓扑优化方法。首先，在通用变电站主接线拓扑转换模型的基础上，建立了混合整数二阶锥规划(MISOCP)的模型。该模型不仅可以考虑拓扑变换对有功潮流的影响，还可计及无功平衡和电压的约束，解决了以往基于直流潮流的拓扑优化模型消除有功过载时调控方式可能偏乐观甚至恶化电压指标的问题。此外，为高效求解所提模型，提出一种邻域搜索加速求解方法。最后，采用IEEE 14、IEEE 118和波兰2383节点系统进行仿真计算。结果表明，所提优化模型能够经济、有效地解决线路过载问题，所提求解方法能够提高所提模型的求解效率。关键词：拓扑转换;混合整数二阶锥规划;邻域搜索;拓扑优化4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电容-电感-电感-电容(CLLC)谐振变换器是一种运行效率高、软开关特性好，适用于直流电力系统的隔离型双向DC/DC变换器。然而，谐振变换器采用的传统调频控制仅包含一个控制变量，难以同时维持变换器输出电压稳定并兼顾谐振电流优化。为了提升CLLC谐振变换器的整体运行效率，提出了一种基于粒子群优化算法的过谐振调频扩展移相控制方法。此控制方法在调频控制的基础上引入了2个移相型控制变量，增加了CLLC谐振变换器的控制自由度。同时，基于精准时域模型并使用粒子群优化算法，可以明确变换器采用过谐振调频扩展移相控制方法时的最优工作点，从而有效地提升变换器不同工况下的运行效率。最后，通过一台2 kW级实验样机验证了所提电流优化方法的可行性。关键词：直流电力系统;谐振变换器;粒子群优化算法;过谐振调频扩展移相控制;谐振电流优化;时域模型4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：统一潮流控制器可以快速高精度地调节电网潮流，但成本较高，而移相器造价低廉却无法实现连续调节，补偿精度不高，且切换电压级数时会产生较高冲击。文中通过改进移相器中的晶闸管阀组，推衍出一种基于两电平矩阵式直接交-交变换拓扑的绝缘栅双极晶体管（IGBT）-晶闸管混合阀组，在不使用电解电容和电抗器的前提下，利用全控器件实现无级高精度调压，利用晶闸管实现阀组极性反转。然后，提出基于该阀组的混联式快速无级调压移相器，在保留传统晶闸管移相器主体结构的同时，在每相增加IGBT-晶闸管混合阀组，通过混合阀组与普通阀组的协同运行实现移相器工况的毫秒级快速调节。此外，提出阀组驱动附加尖峰抑制策略避免阀组切换时的电压、电流冲击。最后，通过仿真验证了所提移相器的实用性。关键词：移相器;拓扑优化;矩阵变换;交-交变换;无级调压;晶闸管阀组;混联阀组;尖峰抑制6|1|0更新时间：2025-06-16
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