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2020年 第37卷 第3期 刊出日期:2020-06-10
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  • 聚焦国家重点研发计划
    考虑市场环境的多微网分散协同调度方法
    丁筱, 郭创新
    2020, 37(3):  221-229.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0284
    摘要 ( 108 )   PDF (1104KB) ( 62 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    多微网系统接入配电网后,会对配网运行造成较大影响,该文结合市场环境下双边交易模式,提出含多微网主动配电系统的双层优化模型。下层优化模型为多微网分散协同调度,采用原对偶内点法求解微网公共连接点的节点电价,同时设计了一种分散式的协同调度策略以确定微网间的交换功率,从而实现多微网系统的经济运行;上层优化模型为配网运行优化,针对多微网接入后带来的配电网运行问题,建立了一种以配电网网损最低为目标函数的配电网重构模型,并采用二进制粒子群算法求解该模型,得到了配网运行的最优方案。通过两层优化实现了含互联微网配电系统的安全经济运行。最后,以3个互联微网系统接入IEEE 33节点配电系统为例,验证了所提调度方法的有效性和合理性。
    基于节点电价的主动配电网日前-实时阻塞管理
    胡鹏, 艾欣, 吴界辰, 陈逸飞, 郭良松, 李庆彪, 张润恩
    2020, 37(3):  230-237.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0374
    摘要 ( 80 )   PDF (1310KB) ( 44 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在主动配电网中分布式资源(distributed energy resources,DERs)渗透率不断上升及电力市场改革不断推进的背景下,高比例DERs引起的线路过载和节点电压越限等网络阻塞现象不容忽视。针对主动配电网的阻塞问题,该文提出基于配电网节点电价(distribution location marginal price,DLMP)的日前-实时阻塞管理模型。在日前阶段,各负荷聚合商(aggregator,Agg)首先预测日前市场电价并收集相关DERs信息,然后配电网管理员在保证用户用电需求的同时使其用电支出最小,并兼顾网络约束制定DLMP发布给Agg,Agg得到日前交易计划;在实时阶段,各Agg更新DERs信息,并根据配电网管理员更新的DLMP重新调整日前交易产生的偏差。最后,通过IEEE33节点算例进行仿真验证,结果表明提出的阻塞管理模型可以有效解决主动配电网在日前和实时两阶段的阻塞问题,保证线路容量及节点电压在允许的安全范围内。
    双馈风电场串补送出系统次同步振荡及参数调整分析
    肖仕武, 田恬, 范丽霞, 蔡瑞强, 高陈, 张欢畅, 魏远
    2020, 37(3):  238-244.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0362
    摘要 ( 60 )   PDF (1300KB) ( 17 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对双馈风电场经串补送出系统存在次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,基于三相静止坐标系建立了考虑PLL的双馈风机正负序阻抗模型,并从带宽角度分析了转子侧变流器外环控制对阻抗特性的影响,对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证;然后,分析双馈风电机组网侧变流器对风机总阻抗的影响;最后,基于奈奎斯特稳定判据定量分析了风机出力、电流环控制器控制参数、系统串补度以及风机台数等因素对送出系统稳定性及振荡频率、振荡风险大小的影响,并提出了抑制次同步振荡的参数调整措施,可以通过调整风机出力、减少并网风机台数、减小线路串补度、调节RSC电流环参数等措施来抑制SSO风险。
    基于Markov链和Copula理论的风光联合输出功率时间序列模拟生成方法
    肖白, 吕丹琪, 张舒捷, 张节潭, 刘金山
    2020, 37(3):  245-254.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.1002
    摘要 ( 47 )   PDF (1215KB) ( 16 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    模拟生成风光联合输出功率时间序列对电力系统的规划、调度和控制具有重要意义。综合考虑风电和光伏输出功率日特性、天气特性及波动性,提出4种基于Markov链和Copula理论的模拟生成风光联合输出功率时间序列方法:第1种方法利用改进Markov链分别生成风电和光伏输出功率时间序列,再将二者叠加得到风光联合输出功率时间序列;第2种方法将风/光输出功率历史序列按时间对应相加作为历史数据,运用改进Markov链直接生成风光联合输出功率时间序列的方法;为了降低传统方法抽样随机性,第3种方法运用改进Markov链和Copula理论的结合来生成风光联合输出功率时间序列;为寻求更好的方法,第4种方法运用熵权法进行组合模拟来生成风光联合输出功率时间序列。工程实例表明,所提出的4种方法均正确有效,其中的组合生成法效果更好。
    智能电网
    适应季节性负荷的配电变压器与台区线路协调规划方法
    刘晨苗, 刘宗歧, 刘明华, 刘文霞, 全少理
    2020, 37(3):  255-262.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0414
    摘要 ( 42 )   PDF (789KB) ( 29 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为改善农村煤改电地区设备利用效率低的问题,并兼顾供电可靠性,提出一种适应季节性负荷的配电变压器与台区线路优化规划方法。主要思路是建立配变间低压联络线,根据季节性负荷特点,通过联络线开关状态变化,转换运行方式,使部分配变低负荷季节退出运行。以综合费用最小为目标构建配电变压器网络双层规划模型,上层采用Voronoi法规划配电变压器,下层采用Prim算法规划低压供电线路,并结合遗传算法进行优化求解。最后,通过对典型供电区域进行配变规划验证了该方法的可行性,并且能够降低配变损耗,提高供电的可靠性和经济性。
    基于非凸矩阵分解的电网欺骗性数据注入攻击检测方法
    陈雄欣, 罗萍萍, 苑开波
    2020, 37(3):  263-269.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0447
    摘要 ( 44 )   PDF (721KB) ( 18 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电力系统状态估计中的量测数据容易受到欺骗性数据注入攻击的恶意篡改,使状态估计的稳定性受到影响。根据量测数据在连续时间段内的低维特性以及欺骗性数据攻击的稀疏特性,提出了一种基于非凸矩阵分解的电网欺骗性数据注入攻击检测方法。首先,将欺骗性数据注入攻击的检测问题视为稀疏低秩矩阵分解问题,并将分解问题转化为非凸优化问题,通过改进的交替方向乘子法求解此非凸问题,将受攻击的数据矩阵分解为正常量测矩阵和攻击矩阵;其次,利用分解出的攻击矩阵检测出欺骗性数据注入攻击的数值和位置,并以分解出的正常量测矩阵作为参考量测量,进行状态估计获得正确的状态变量;最后,通过IEEE-14节点系统分析了不同攻击幅值下的检测结果,验证了所提方法的准确性。
    电力市场
    电力市场背景下基于主从博弈的新能源消纳模型
    薛佳诚, 唐忠, 盛锐, 赵铃光, 谢琳宇
    2020, 37(3):  270-276.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0572
    摘要 ( 48 )   PDF (829KB) ( 21 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    如何解决电网购电成本最小化目标与发电商收益最大化目标相矛盾的问题,是新能源消纳研究的重要课题。针对寻求矛盾的均衡解问题,提出了一种在电力市场背景下基于主从博弈的新能源消纳模型。首先根据一主多从博弈理论,将电网作为博弈主体,并引入新能源消纳惩罚成本,以购电总成本最低、解决弃风弃光问题为目标;然后将各发电商作为博弈从体,以售电收益最高为目标,构建一主多从电力市场博弈模型;最后通过改进型自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法解出该模型的Stackelberg-Nash均衡解。仿真结果表明,所提出的模型能使博弈各方获得利益的最优分配,并能有效解决弃风弃光问题。
    储能
    国内外电化学储能产业消防安全标准对比分析
    李建林, 谭宇良, 周喜超, 王力
    2020, 37(3):  277-284.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.1088
    摘要 ( 42 )   PDF (497KB) ( 40 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电化学储能产业日益成熟,备受国内外学者关注,全球范围内装机呈倍数增长态势,尤以我国为最。但随着规模效应的显现,各类安全事故频发。仅韩国就发生了27起储能系统火灾事故,在美国、我国等均有类似的储能设施着火事件,储能的安全问题必须引起重视。所以,有必要建立一套完整的电化学储能标准来防范此类事故的频发。通过对比国内外已发布的储能标准,分析了储能标准中针对消防安全问题给出的解决方法,对现有国内外标准给出相应的建议和展望,可为今后标准制定提供参考。
    新能源电力系统
    基于直流电压信号的光储系统协调控制策略
    范亚楠, 刘天羽, 张新松
    2020, 37(3):  285-293.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0549
    摘要 ( 57 )   PDF (1604KB) ( 16 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在以光伏系统、储能装置、并网逆变器、交直流负荷构成的光储系统基础上,分别对离网和并网两种运行方式的控制策略展开研究。考虑到光伏装置的随机性、储能装置的充放电属性和负载多变的现象提出直流侧电压分层控制方式。以直流电压幅值为依据,协调储能装置自适应下垂控制,同时网侧双向变流器采用虚拟同步发电技术,能较好地稳定直流侧电压,降低系统内部功率冲突,保证内部功率交换的稳定。最后通过MATLAB/Simulink在离/并网模式下,分别仿真验证系统协调控制策略的有效性。仿真结果表明:在离网模式下,与下垂控制进行对比,虚拟同步技术的引入使得系统具有较强的鲁棒性;协调控制策略保证了系统稳定并实现储能装置的有效利用。
    能源互联网
    基于改进脆弱线路辨识的关键输电断面确定方法
    王红壮, 刘天琪, 何川, 苏学能, 卢俊
    2020, 37(3):  294-302.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0313
    摘要 ( 45 )   PDF (644KB) ( 11 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    输电断面集中体现了大规模互联电网的薄弱环节,是电力系统调度运行与监控分析的重点。为应对关键输电断面的准确合理辨识问题,提出一种依托改进脆弱线路表征的关键输电断面的辨识方法。首先,在结合边介数和功率传输分布因子的基础上,提出一种以改进传输介数方式量化线路脆弱程度的指标方法,并据此甄选出预想故障支路集内部包含的脆弱线路成员;其次,采用前k最短路径算法分别搜索预想故障支路的潮流转移断面,并依据支路开断分布因子择取与之相构成拓扑割集的电力系统关键输电断面;最后,利用IEEE-39节点系统标准算例进行仿真分析。结果表明,所提方法不依赖于人工经验,能够准确、有效地辨识系统的关键输电断面。
    园区综合能源系统规划及优化配置方案
    郇嘉嘉, 赵瑾, 曾诚玉, 刘洪, 李吉峰, 牛纪德
    2020, 37(3):  303-309.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0246
    摘要 ( 68 )   PDF (963KB) ( 42 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    综合能源系统的优化配置直接影响到投资效益和运行效率,是综合能源系统规划的关键之一。该文面向园区级综合能源系统,对影响规划的内外部主要因素进行定量分析;在此基础上,提出一种以园区综合能源系统全寿命周期等值年成本为目标的优化配置方法,并以我国南方某园区能源站为例,进行系统优化配置。通过对不同供能设计方案的对比分析,提出合理的优化配置方案,为园区综合能源系统规划提供技术支撑。
    基于改进Line-Pack模型的综合能源系统优化调度
    于娜, 操晨润, 黄大为, 黄征, 陈厚合, 张鹏宇
    2020, 37(3):  310-316.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0227
    摘要 ( 85 )   PDF (1050KB) ( 17 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对Line-Pack模型无法考察天然气系统内部不同规模管道的动态特性问题,在分析输气管道压力与质量流动态平衡过程差异性的基础上,将输气管道分解为有限多个小规模等长管元,在每个管元上计及压力与质量流平衡时间差,将天然气在输气管道内的复杂运动过程近似等效为有限个管元的气体稳定运动,构建了计及气网多规模长输气管道的改进Line-Pack模型以融入优化调度模型,并给出了线性化处理方案以便于适应大规模问题求解。基于修改的比利时20节点天然气系统和IEEE 39节点电力系统构建了算例系统,采用Pipeline Studio商业油气仿真软件对所提模型计算得到的调度方案进行分析,验证了所提改进模型的合理性和有效性。
    多端交直流混合配电网的集中-分散控制策略
    孟明, 李宽, 周晓兰
    2020, 37(3):  317-323.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0461
    摘要 ( 28 )   PDF (1218KB) ( 11 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对交直流混合配电网中系统优化调度与本地分散控制的协调问题,提出了一种集中-分散式控制架构,在集中控制层,以系统网损最低以及新能源最大水平消纳为优化目标,通过优化调度算法计算出系统中各可控单元的最优功率参考值,为本地分散控制层提供初始运行指令;在分散控制层,将直流母线电压分为正常状态、风险状态、越限状态,在正常状态和风险状态,各从换流站通过基于优化调度指令的下垂控制实现系统的平稳运行,在直流电压越限时,蓄电池作为后备单元进行充放电控制,实现直流电压的二次恢复。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明:正常运行时,该控制策略在各种工况下均能对系统功率进行灵活、高效的调节,主换流站退出运行时,通过蓄电池单元的充放电实现系统电压的二次恢复,提高了配电网的可靠性。
    大功率电力电子设备关键技术
    快速矢量选择的三矢量PWM整流器模型预测低频控制
    杨兴武, 杨帅, 王涛, 徐依明
    2020, 37(3):  324-330.  doi:10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.2019.0453
    摘要 ( 50 )   PDF (959KB) ( 21 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    传统有限矢量集的模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)存在计算量大、开关频率不固定以及采样频率低时控制精度差的问题。针对这一问题,为两电平三相整流器提出一种快速矢量选择的三矢量模型预测低频控制。以无差拍控制原则得到了整流器的电压参考矢量,简化了预测过程;由功率跟踪控制的指标函数推导得到电压跟踪控制的指标函数;最后,根据扇区确定控制周期作用的2个有效矢量和零矢量,由电压跟踪控制函数得到了3个矢量的作用时间。通过仿真验证可知,与传统FCS-MPC相比,所提方法能够快速选择电压矢量,实现开关频率的固定,减小功率脉动并降低开关频率。