能源互联网:理念、架构与前沿展望
摘要：能源互联网是当前国际学术界和产业界关注的新焦点,其概念还处于讨论和不断发展中。文中从能源网和互联网的关系入手,分析了两者相互借鉴的互助发展历程及形成的不同理念和特点,在此基础上提出了能源互联网的发展目标、主要理念、主要特征和基本架构,并展望了潜在的前沿问题,以及和智能电网概念的关系。能源互联网是能源和互联网深度融合的新型能源系统,开放是其最核心的理念,互联网思维和技术的深度融入是其关键特征。能源互联网的基本架构由"能源系统的类互联网化"和"互联网+"两层组成。前者指能量系统,是互联网思维对现有能源系统的改造,表现为多能源开放互联、能量自由传输和开放对等接入;后者指信息系统,是信息互联网在能源系统的融入,体现在能源物联、能源管理和能源互联网市场等方面,是能源互联网的"操作系统"。基于IEC 61970标准的风光储建模方案
摘要：IEC 61970系列标准定义了公共信息模型(CIM)的基本包集,提供了能量管理系统(EMS)信息的数据结构和逻辑视图。在对IEC 61970系列标准中CIM研究的基础上,遵循CIM的语义和扩展规范,对原有CIM进行扩展,建立风力发电系统、光伏发电系统、储能系统的CIM扩展模型,并将其应用到包含风光储的电网能量管理系统设计中,为进一步开发能量管理系统高级应用程序提供统一的接口。基于荷—储型微网的需求侧管理系统运行优化
摘要：以上海某科技园区微网为例,针对能源网节约用电费用和降低负荷峰值等目标,提出一种包含储能和可调控负荷资源的需求侧管理优化方法。该方法通过优化计算,预先制定储能资源和可平移负荷资源24h的运行状态,实现全天负荷的整体削减。考虑到整个优化过程为强非线性混合整数规划问题,求解困难,在粒子群优化算法基础上,提出经济性启发式规则和分解迭代思路相结合的求解策略。算例表明,文中提出的优化策略不仅降低了能源网整体负荷峰值,而且减少了能源网的用电费用。相对集中式算法,所给出的优化算法计算速度快,且结果与集中式算法接近。微电网日内调度计划的混合整数规划模型
摘要：为进一步调和微电网日内调度计划模型求解速度与精度的矛盾,提出了一种适用于微电网日内调度计划的混合整数规划模型。构建了蓄电池充放电过程模型,能有效计及充放电循环次数和老化成本;在现有微电网经济调度模型的基础上,建立了考虑电压幅值的线性化潮流方程、基于解析几何的线性化支路容量、公共连接点功率交换和功率因数限制等约束模型。通过算例验证所提模型,结果表明:1所提模型求解精度高,快速稳定收敛于全局最优解,且不依赖于初值;2蓄电池充放电过程模型符合工程实际,克服了现有模型中蓄电池频繁充放电加剧老化的局限性。基于变置信水平优化策略的微网经济调度
摘要：在配电侧电力市场中,微网用户与配电公司之间签订双边交易合约,约定交易电量和交易电价。以合约期经济利益为目标进行经济调度,建立了基于概率分布的调度优化模型并给出了基于置信水平的调度优化模型求解方法。同时,用期望成本确定最佳置信水平,提出了一种变置信水平优化策略。仿真算例证明了所提调度优化模型求解方法和变置信水平优化策略的可行性。基于设备网络服务框架的微网监控构架与自适应服务方法
摘要：针对传统的基于客户机/服务器(C/S)模式的微网监控系统缺乏对动态网络的适应性支持和Multi-Agent安全性不足的问题,提出了基于新一代网络中间件——设备网络服务框架(DPWS)的微网分布式监控架构和自适应服务方法。根据微网的特点和要求建立了微网系统的网络监控模型。利用DPWS的"即插即用"机制解决了设备入网的自动识别、自动入网问题,通过服务调用和事件订阅服务实现了对目标数据和状态的实时观测,运用HTTPS方法确保了数据传输的安全性和完整性。软件开发与仿真证明该系统具有良好的动态性和自适应能力,能够实现对微网监控设备的智能化管理。基于二阶锥优化的含有载调压变压器主动配电网最优潮流
摘要：随着分布式电源接入,配电网变为具有一定可控性的主动配电网,其优化运行本质上为包含多种离散可调设备的最优潮流问题。因模型的非凸、非线性,该类问题的高效求解方法仍是研究的热点和难点。有载调压变压器(OLTC)是主动配电网的重要可调设备,其策略对系统运行特性,尤其是电压水平会产生显著影响,故研究含OLTC的主动配电网最优潮流及其高效求解方法是十分必要的。基于支路潮流模型,文中构建了含OLTC的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于分段线性化技术的OLTC精确线性化建模方法,并论证了二阶锥松弛法在求解所构建最优潮流模型上的适用性。基于修订的IEEE系统的算例分析验证了所提出OLTC建模方法的有效性及二阶锥松弛法在求解含OLTC的主动配电网最优潮流问题上的高效性。考虑电热耦合效应的配电网潮流计算
摘要：线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。配电网络公共储能位置与容量的优化方法
摘要：在含有分布式电源的配电网中为储能选取合适的位置和容量,可以有效地减少储能投资,优化整个电网的经济效益。为此,提出了一种储能容量和位置优化方法,在现有文献方法的基础上增加了容量修正环节,能够在达到相同目标的前提下降低总成本,迭代收敛更快。首先,建立了储能位置与容量的优化模型:以整个电网总成本最小为目标,以储能充放电功率、容量及所在位置节点为优化变量,约束条件考虑了荷电状态(SOC)限制及充放电功率、电压上下限;然后,给出了采用遗传算法求解模型的步骤;最后,对IEEE 33节点配电网的算例验证结果表明,与传统方法相比,在优化后得到同样的储能位置时,所提方法得到的储能容量更小,且电网总成本更低。基于分布式电源置信容量评估的变电站规划方法
摘要：针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入的情况,提出了一种基于DG置信容量评估的有源配电网变电站选址定容方法。首先,从可靠性的角度出发,综合考虑变电站主变压器故障及DG出力的时序特性,根据DG接入前后可靠性指标不变的原则,引入了一种DG置信容量评估方法,然后结合加权Voronoi图算法,提出了一种含DG的变电站选址定容方法。最后,通过对实际算例的对比分析,验证了所提方法的有效性和实用性。低碳经济下基于合作博弈的风电容量规划方法
摘要：在低碳经济下,通过引入碳交易过程,将风电的减排效益量化为实际的经济价值。基于合作博弈理论,分析了风电规划运行中风电场与电网的改进策略以及双方的成本效益变动,提出了风电—电网联盟净收益最大的风电场容量规划模型,并构建了风电场与电网间公平、合理的利润分配机制,最后,通过具体算例分析了模型的实用性。分析结果表明,风电—电网的合作模式既有利于提高电网消纳风电的积极性,又有利于避免风电场的无序扩张,可为目前风电规划中出现的场网不协调问题提供改进方案。虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法
摘要：近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。风电机组状态监测系统节点路由修复算法
摘要：为了解决风电机组状态监测系统因节点失效而产生的路由可靠性降低问题,提出了基于父节点及兄弟节点替代的节点路由修复算法。当监测数据在传输过程中遇到失效节点时,待传输数据的节点通过查询并获取自己的父节点和兄弟节点信息,优先利用其有效父节点进行路由替代,当且仅当该节点所有父节点均失效时才启用其兄弟节点进行路由替代,重新进行数据传输,达到提高监测系统路由可靠性的目的。通过仿真分析可知,基于父节点及兄弟节点替代的路由修复算法可显著提高风电机组状态监测系统的数据传输成功率。面向智能变电站二次设备的网络报文管控技术
摘要：随着智能变电站以太网应用往混合组网、多网共口的方向发展,网络的安全稳定性对于智能变电站设备可靠运行至关重要。文中深入研究了电力二次设备在多种报文共网共口条件下接收与发送的优化处理机制。在接收方向上针对变电站网络风暴条件下的报文特点,提出多级过滤、分组流量控制的方法实现网络风暴抑制,保证了正常报文的接收与处理;在发送方向上提出以优先级划分为前提的优化调度发送策略,保证了报文发送的实时性并充分利用了网络带宽。同时,基于纯硬件片上系统实现了上述机制的实际应用与测试,有效提升了智能变电站二次设备网络通信的稳定性与可靠性。基于网侧绕组串联的磁控式可控高抗控制绕组结构改进
摘要：将单相磁控式可控高抗(MCSR)网侧分支绕组由并联改为串联结构能有效提升响应速度,但若直接将该方法应用于三相MCSR会造成主磁通严重畸变。基于传统三相MCSR的结构及工作原理,深入分析了直接将网侧绕组由并联改为串联后的MCSR各绕组电流和铁芯磁通的变化特征,揭示了主磁通畸变的原因在于没有偶次励磁电流通路。基于此提出了"两串三并式"控制绕组结构改进方案,在不改变各相控制绕组直流偏磁特性的前提下构造出了偶次励磁电流通路,将快速响应的单相MCSR结构推广至三相MCSR,数字仿真和动模实验验证了理论的正确性。基于准PR控制的储能逆变器离网模式下稳定性分析
摘要：对储能逆变器在离网模式下的稳定判据进行了研究。介绍了级联系统的概念,基于储能逆变器带负载运行的拓扑结构,引入输出阻抗及输入阻抗的概念,并根据阻抗率的奈奎斯特曲线确定系统稳定运行的拒绝域。采用准比例—谐振(PR)控制器对逆变器进行控制,建立其数学模型,并得到了逆变器的输出阻抗。最后,基于MATLAB仿真模型,分别在负荷水平、控制器参数及滤波器参数变化的条件下,仿真分析了逆变器输出阻抗变化对系统稳定性带来的影响,并得出相应的结论,为实际系统的设计提供相应的理论支撑和指导经验。电网不对称时并网逆变器不同约束条件下控制问题分析
摘要：当三相电网不对称时,基于传统双闭环控制策略的并网逆变器将在直流侧和交流侧分别产生偶数次和奇数次谐波,从而影响并网逆变器系统的性能。针对这一问题,文中提出在正负序旋转坐标系下实现并网的控制策略,该控制策略基于电网不对称下的并网逆变器数学模型以及功率波动形式,由不同的控制目标得到不同约束条件(内环参考指令电流),并设计了相应的控制方法。为了有效并快速地分离出正负序量,提出了一种瞬时正负序分离方法,采用遗忘积分算法进行滤波。最后对比了各个控制目标下的实验结果,验证了所提出的正负序分离算法可快速地提取出电网电压的相角信息,且算法实现较简单。一种适用于小电流母线的电子式电流互感器供电电源
摘要：针对电流互感器供电电源存在供电死区、线圈易饱和问题,文中基于能量收集的思想,设计了七级电荷泵电路实现能量收集和转移。采用磁导率较小的硅钢材料作为铁芯且通过开气隙的方法增加铁芯磁路磁阻,使铁芯不易饱和。采用超级电容存储电荷泵转移的电荷,并设计了电源管理模块控制泄能通道和供电通道。最后研制了样机,以低功耗单片机控制的无线测温模块和通用分组无线业务(GPRS)模块为负载进行了测试。实验结果表明电源样机能够在输电线电流为1A时为负载提供足够能量。与二次绕组为1 500匝的电流互感器供电电源相比,所设计的550匝供电电源更适用于输电线电流小的情况。
