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2025年第49卷第6期
- 摘要：对于新能源占比逐渐提高的新型电力系统，自然灾害不仅会对电力设备及系统产生物理及功能损坏，也会通过一次能源过程及特征改变引发可再生能源发电量或储能下降，导致其减碳能力下降，碳排放量增加。以水库水电站为例，其一次能源为流域汇集的入库水流和具有势能的水库水体，受到流域气象、地质地貌、水文河流、人类活动、人类工程以及诱发的山火、暴雨、洪水、滑坡等多灾种的严重影响。首先，文中提出了基于流域产汇流机理的水库入流及水库防洪调度仿真计算模型，揭示了多灾害以及信息失误对该调度模型的各类影响机理。大量仿真计算揭示了流域气象-自然灾害-信息对水库水电站一次能源过程和发电、泄洪及电力系统发电碳排放量增加的影响；仿真计算结果显示，山火、暴雨、洪水、滑坡等4类自然灾害以及信息错误导致的水库水电站及电力系统发电碳排放量增加是显著的，验证了自然灾害通过改变一次能源过程对新型电力系统减碳功能的重大影响。关键词：新型电力系统;自然灾害;一次能源;可再生能源;碳排放;产汇流;水电站;防洪调度3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电力碳表系统是实现实时、精准用电碳计量的重要载体。“碳达峰·碳中和”目标的深入实施，对电力碳表计量准确性和连续性的要求愈发严格，仅靠独立碳表系统难以应对越来越高的要求，亟须探索备用碳表系统的优化配置方法。文中根据电力碳计量具有“牵一发而动全身”的特性和用电碳计量与电力潮流间的强耦合关系，提出了一套备用碳表系统优化配置方法。该方法采用分步优化的方式。首先，在保证碳表系统能够完整计量电力系统全量碳信息的前提下，提出了以配置成本最低为目标的最优备用碳表装置数量确定方法。然后，以最小化备用碳表系统计量误差为目标，提出了备用碳表装置优化布点方法。最后，基于PJM 5节点系统和中国某地市实际电力系统的运行数据开展算例仿真。仿真结果表明，该方法能够在保证电力系统完整碳排放信息计量的前提下，以最小的备用碳表系统配置成本，实现不超过0.2%的碳排放计量误差。关键词：低碳电力系统;电碳计量;电力碳表系统;碳排放4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：安全域是综合能源系统安全分析的重要手段，现有的能流安全域没有考虑系统运行中可能存在的“高碳”风险。为此，文中提出了一种考虑碳流约束的综合能源系统能碳安全域。首先，建立了综合能源系统能量流以及碳排放流模型；其次，提出了综合能源系统能碳安全域定义；进而，建立了综合能源系统能碳安全域模型；再次，给出了基于二分修正仿真的能碳安全域的求解与观测方法；最后，通过电-气耦合系统算例验证了所提模型的有效性。关键词：综合能源系统;安全域;碳排放;碳流约束;电-气耦合系统4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着碳排放权配额和交易机制的应用，电力生产商因其电能生产功能及碳排放特性，将电力市场和碳市场这两个独立运行的市场耦合起来。首先，为展示寡头垄断环境下电-碳耦合市场中各个市场主体如何行使市场力、影响市场价格，使用推测变差系数刻画其策略性行为，建立了电-碳耦合市场的推测变差均衡模型。然后，从定义出发，证明了市场均衡解中碳排放权价格的本质是碳排放权配额平衡约束的对偶乘子，可以反映其由碳排放权配额供需决定的波动特性。最后，通过IEEE 9节点测试系统中不同场景的数值结果对比，展示了输电线路阻塞、市场竞争方式、发电成本和碳排放权配额等因素对市场均衡的影响；并以中国甘肃实际电力系统为例，说明了碳排放权配额和交易机制对可再生能源发电的激励作用以及对碳排放总量的控制作用。关键词：电力市场;碳市场;推测变差均衡;碳排放权配额4|0|0更新时间：2025-06-16
碳视角下的电力系统分析与优化
- 摘要：新能源出力与用能负荷变化常呈现时空不对称性，通过设计合理的市场机制以促进源荷互动是电力市场发展的重要方向。在分析现有负荷调整特性以及电源运行特性的基础上，论述了基于周交易框架互动市场建立的必要性，并提出了基于周交易框架的源荷互动市场机制。该机制将日前电能量市场分成周时间尺度电能量市场和日前电能量调节市场两阶段进行出清，通过提前公布电价信号、引入需求侧竞价、在交易申报阶段采用集合竞价、合理设计各市场之间的衔接和信息传递，促进源荷互动。进一步设计了周时间尺度电能量市场和日前电能量调节市场的交易周期、交易申报形式、交易方式及定价机制。最后，通过算例分析验证了所提机制的可行性。关键词：电力市场;源荷互动;电能量市场;多时间尺度3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：交易模式设计是电力互替品（SPP）市场亟待解决的关键问题。市场经济的本质在于有效激励个体分散决策进而实现整体效益最优，文中据此提出理想交易的概念，即既能实现基于“暗知识”的分散决策，又能达到与完全信息下集中决策经济效率相当的交易模式。首先，分析了现行电力市场交易模式的不足，指出其在出清时集中考虑个体约束的做法，实质上是一种集中决策机制。然后，针对电力互替品市场中各主体之间的强关联性，提出基于调量价格引导市场主体自主决策的机制，设计了“调量协商-替量竞价”和“调量竞价-替量竞价”等交易模式。最后，以日前现货市场为例，构建完全信息下的电力互替品市场理论出清模型，通过严格的数学证明，所提出的交易模式能够达到与经济调度相当的经济效率。文中研究为电力互替品市场的具体交易机制设计奠定了理论基础，对新型电力系统市场机制设计具有重要的理论与实践意义。关键词：新型电力系统;电力市场;电力互替品;交易模式;理想交易;分散决策4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新能源正以分布式形式规模化接入配电系统，其电源特性及强随机性给配电系统的运行灵活性及适应性带来挑战。为此，文中研究柔性配电系统的事件驱动型差异化调控方法，模拟配电系统实际运行动态，改善复杂工况下运行模式固定单一导致的适应性差问题。通过提取系统内在运行特征，考虑配电网迫切需求，将柔性配电系统的调控需求划分为电压安全、需求响应、随机性预警、高运行损耗等典型事件；各类事件之间相互独立，具有可个性化定制的外特性。基于有限状态转换、考虑多重调控需求，设计事件驱动机制，对系统中资源进行实时灵活调控，实现系统运行事件的响应与处理，达到差异化调控的目的。仿真分析验证了所提方法可以灵活应对差异化的调控需求，减小电压越限概率和运行损耗、响应主网需求、支持规模化新能源接入，从而提高配电系统的安全经济运行水平、保障新能源在配用电侧的大规模消纳。关键词：高比例新能源;柔性配电系统;灵活性;事件驱动;差异化运行;实时调控4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新型源荷广泛接入使交直流混合配电网成为未来配电系统发展的新形态，通过电力电子设备实现网络柔性互联、功率互济能够有效提升配电网韧性和减少极端灾害带来的巨大停电损失。针对由于维度、量级和尺度不同导致配电网经济性和韧性在规划模型中难以均衡的问题，提出一种基于纳什谈判的交直流混合配电网协调规划方法。首先，分析常态运行和极端灾害两种场景下直流网络对于经济性和韧性的影响；其次，刻画经济性和韧性指标并提出基于纳什均衡的经济性和韧性均衡方法；最后，以均衡后的经济性和韧性为目标函数，建立交直流混合配电网网架优化规划模型并进行求解。采用实际算例对所提方法进行仿真分析和对比验证。算例结果表明，所提方法能够充分发挥直流网络灵活互联优势，实现精准投资并提升配电网韧性。关键词：交直流混合配电网;韧性;经济性;博弈论;纳什均衡;网架规划6|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对极端灾害事件造成配电网大规模故障后的快速恢复问题，提出了一种面向配电网弹性提升的网络重构与故障抢修协同优化方法。首先，结合系统性能曲线构建了一种基于力学映射的配电网弹性表征模型，推导得出配电网弹性系数表达式，并通过系统有功功率缺额、负荷平均恢复速度及平均恢复时长3个指标对配电网弹性系数进行综合量化；其次，构建了面向弹性提升的网络重构和故障抢修协同优化框架，在此基础上，分别建立以最小失负荷量和抢修完成后最大负荷恢复量为目标函数的网络重构和故障抢修模型，两个模型动态交互协同优化提升弹性系数，使得配电网在恢复过程中的性能损失最小；最后，通过改进的IEEE 33节点配电系统算例验证了所提方法的有效性。关键词：配电网;弹性;弹性系数;协同优化;网络重构;故障抢修4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着通信网络与电力系统耦合程度的提升，配电网由极端自然灾害导致的故障模式逐渐向信息物理复合故障转变，给全局运行安全带来了极大风险。此外，鲜有研究考虑在配电网中通过协同规划电容器组（CB）和智能软开关（SOP）来降低系统在负荷恢复过程的失负荷成本。针对以上不足，提出一种信息物理耦合环境中面向韧性全过程提升的配电网无功规划方法。在灾前配置CB和SOP，以降低系统直接和间接故障的规模；在灾中、灾后依据通信可靠性理论分析设备受控状态，结合系统通信性能的调节对电力设备进行调控，从而降低系统在韧性全过程的失负荷成本。考虑CB和SOP等设备的响应能力差异，所提策略基于“防御-攻击-多校正”思想被建模为一个分层防御者-攻击者-防御者(DAD)模型。算例仿真结果表明，所提规划策略可以在计及信息物理耦合特性的同时，在无功功率补偿层面提升系统的灾害防御能力。关键词：配电网;信息物理系统;韧性提升;无功规划;鲁棒优化6|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：极端灾害下配电物理系统和通信系统都可能遭受损坏。因此，灾后高效的信息物理协同恢复调度是一个值得研究的问题。在此背景下，提出一种基于无线场域网通信技术的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架与数学模型。首先，对利用无线场域网通信技术构建灾后应急通信网络的途径进行分析，并揭示恢复调度过程中的信息-物理相依耦合机理。然后，分别建立无线通信路由分析模型、主动配电系统运行模型、考虑维修时长不确定性的维修班组调度模型和考虑无线路由器应急供电时长不确定性的信息-物理相依耦合模型，并提出计及信息-物理双侧不确定性的主动配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架。接着，建立基于两阶段鲁棒规划的维修-恢复调度模型，并采用列与约束生成算法进行求解。最后，采用修改的IEEE 123节点系统对所提方法的可行性和有效性进行验证。算例结果表明，所提方法可以容纳物理侧维修时长和信息侧无线路由器不间断供电时长的双重不确定性，实现配电信息物理系统的高效协同恢复。关键词：配电信息物理系统;调度;无线通信;场域网;灾后维修;系统恢复;鲁棒规划;网络重构;分布式能源;不确定性4|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：现有配电网主动恢复策略中，有限容量的构网型电源同时发挥能量、惯量支撑作用时存在的固有冲突导致网内资源无法充分利用，恢复效果欠佳。为此，文中精细化考虑构网型电源的多重支撑能力，提出基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略。首先，提出构网型电源重配置参与配电网恢复的调度理念，以构网型电源作为分区起点，协同新能源机组，形成多分区可持续供电态势；其次，考虑源荷投切及源荷不确定性，分析分区扩展过程中动态扰动下系统的频率指标，并计及构网型电源在惯量、一次调频、负荷功率三方面的支撑作用，推导兼顾频率安全与功率需求的分区扩展约束；然后，针对多电源重配置导致分区不定的问题，基于虚拟供电代理思想，建立多构网型电源参与的分区网架延拓模型，并结合扩展约束形成总恢复模型；最后，算例结果证明了所提策略的可行性及优越性。关键词：新型电力系统;配电网;构网型电源;时空重配置;主动恢复;频率-功率支撑6|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为减少电-气综合能源系统在台风灾害下的损失，提出一种考虑移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略。首先，分析氢能公交车、氢能船舶等移动氢能存储对电-气综合能源系统的负荷恢复潜力，并结合时空特性及能量特性，分别建立氢能公交车、氢能船舶应急供电模型。其次，分析配电网与天然气网的耦合特性，以系统运行成本最小为目标建立考虑移动氢能存储的电-气综合能源系统协同恢复模型，并使用增强二阶锥松弛方法处理天然气网运行约束。最后，以中国沿海易受台风侵袭且氢能较为发达的广东省佛山市某区域为算例背景，利用IEEE 33节点配电网和7节点天然气网以及IEEE 123节点配电网和20节点天然气网进行仿真验证。结果表明，引入移动氢能存储参与灾后应急供电能够有效减少失负荷量与总成本，从而提升电-气综合能源系统在台风灾害下的弹性。关键词：综合能源系统;台风灾害;氢能;储能;负荷恢复;增强二阶锥松弛4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：新能源快速功率控制技术的发展使新能源功率调节具有参与过载主导型连锁故障紧急控制的潜力，而现有基于深度强化学习的连锁故障紧急控制方法未考虑调切结合的控制策略，且存在因决策空间较大而难以收敛的问题。为此，文中提出一种基于决策空间裁剪图深度强化学习的电网连锁故障调切结合紧急控制方法。首先，构建调切结合的映射策略模型，提出连锁故障紧急控制框架；其次，提出基于图卷积深度网络的决策空间裁剪模型及学习方法，根据灵敏度大小保留有控制贡献的控制地点以裁剪决策空间；然后，提出基于图深度强化学习的映射策略模型学习方法，在给定控制地点下实现对控制量的学习；最后，在IEEE 39节点和IEEE 300节点系统中验证所提方法的有效性和泛化性。关键词：新型电力系统;新能源;连锁故障;图深度强化学习;紧急控制;决策空间裁剪5|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着光伏等新能源高渗透接入，电网的随机性逐步增强，对其进行概率分析是必不可少的。多项式混沌展开式等方法能够获取精确的概率分析结果，但其样本需求量和计算成本随着随机变量数的增长呈指数增长。针对该问题，提出了一种基于样本弱依赖多项式混沌展开式的电网小干扰概率分析方法。该方法在少量仿真样本的基础上构建张量补全模型，采用基于改进生成对抗网络的张量补全算法提取已有样本分布特征并扩张样本数量，从而降低多项式混沌展开式对样本数量的依赖性。通过仿真验证了所提方法的有效性，结果表明，该方法在保证分析结果准确性的基础上，大幅减少了所需样本数目。关键词：概率分析;小干扰;稳定性;多项式混沌展开式;张量补全;生成对抗网络4|0|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：针对目前中压配电网无功补偿设备无法调节有功功率、馈线间需要柔性互联的问题，提出了一种基于链式无功补偿的中压馈线柔性互联开关，可同时实现馈线内无功补偿和馈线间部分有功功率的柔性互济，适用于馈线内有固定无功补偿需求、馈线间有柔性互联需求的场景。首先，介绍了基于链式无功补偿的中压馈线柔性互联开关的拓扑结构和工作原理，将链式静止同步补偿器(STATCOM)与背靠背电压源型变换器结合，使得链式STATCOM具备了柔性互联的功能。其次，结合无功补偿和柔性互联设备的应用需求设计了控制策略，通过链式STATCOM调节馈线内无功功率，背靠背电压源型变换器调节馈线间功率潮流。最后，通过仿真和实验验证了所提基于链式无功补偿的中压馈线柔性互联开关拓扑结构与控制策略的有效性。关键词：中压配电网;无功补偿;柔性互联开关;链式静止同步补偿器;背靠背;功率潮流4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直流变压器(DCT)是实现多电压等级直流配电网互联的关键设备，其控制策略对系统的高效运行和电能质量至关重要。文中提出了一种计及DCT控制模式切换的直流配电网优化运行策略。首先，介绍了DCT的拓扑及控制方式，推导了不同控制模式下的DCT端口电压电流传递矩阵；在此基础上，结合网络约束方程，建立含DCT的直流配电网简化模型，分析了DCT不同控制模式对网络运行的影响。然后，将不同控制模式下DCT端口传递矩阵嵌入潮流计算方程，建立以系统损耗最小为目标函数，考虑电网安全运行及储能约束的多电压等级直流配电网优化运行策略并给出求解流程。最后，利用修改的IEEE直流配电网算例，验证了所提优化策略的有效性。关键词：直流变压器;直流配电网;优化运行;控制模式切换10|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：架空配电线路动态增容技术能在保证安全的前提下提高线路输电能力，是应对短时高峰电力传输经济高效的方法。导体温度是架空线路动态增容的核心指标之一，通常需要在线路上安装大量热传感器进行采集，但投资巨大且难以实施。文中提出一种基于缺失数据主成分分析（GPCA）-遗传算法（GA）的架空配电线路动态热感知优化方法，在架空配电线路上合理选择热传感器点位，精准计算线路全域温度分布，减少热传感器安装数量和投资。首先，建立考虑架空配电线路绝缘介质的载流量计算模型与GPCA组合重构模型，精准重构全域线路热特性；其次，采用GPCA-GA确定最佳传感器数量和布置点位，提高配电线路热重构精度；最后，以某地10 kV架空配电线路为例验证所提方法的有效性。关键词：配电网;架空线路;动态增容;热传感器;配置;温度分布重构;主成分分析;遗传算法5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：高比例新能源接入给电力系统的安全稳定运行带来巨大风险，提高风电机组的故障穿越能力能够有效避免大范围风电机组脱网事故的发生，对电网安全稳定运行尤为重要。首先，通过分析脉宽调制电压源型变流器相量控制理论发现，处于超同步、亚同步运行工况的双馈风电机组在电网发生暂态过电压期间均容易存在网侧变流器失控问题，不能有效发挥变流器的直流稳压作用，最终导致母线电压过高而触发保护，严重时可能会造成风电机组脱网。然后，通过网侧和转子侧变流器调节变流器功率因数角，向电网持续注入感性无功电流，利用滤波器阻抗的分压作用，提出基于变流器功率因数角调节的高电压穿越改进控制策略，从而满足变流器电压相量的控制要求，解决了直流侧母线不能稳压的问题。此外，根据不同电压区间制定了更细致的分段控制方案，有利于电网电压快速恢复。最后，结合Simulink仿真实验证明了双馈风电机组在暂态过电压下故障特性分析的准确性及所提改进控制策略的可行性。关键词：双馈风电机组;高电压穿越;无功支撑;变流器;相量控制5|3|0更新时间：2025-06-16
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