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电力系统自动化 2018年第14期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志能源转型与电力支撑

碳市场风险的分析与控制 （二）沙盘推演1-7

摘要：作为前一论文的续篇,在大能源系统动态仿真平台（DSMES）上,按欧盟碳排放交易体系（EU ETS）及具体数据建立了模拟微观交易行为的碳市场模型,仿真模拟了欧洲碳市场第2阶段（2008—2012年）全球金融危机及欧洲债务危机对价格的动态影响。在不同扰动场景下,以配额调节为主要控制措施,推演了预防控制、紧急控制及其协调控制有效降低风险的效果,验证了系列论文首篇提出的碳市场风险防控框架及沙盘推演的理念对监管机构协调优化决策的支撑。

基于碳交易的电—热—气综合能源系统低碳经济调度8-13

摘要：在能源互联网和低碳电力的背景下,综合能源系统成为节能减排的重要载体。基于能源集线器模型搭建了包含电转气和燃气轮机的电—热—气联供综合能源系统架构;将碳交易机制引入系统的调度模型中,构建了分碳排量区间计算碳交易成本的阶梯型计算模型;综合考虑碳交易成本和外购能源成本,建立了适用于电—热—气联供系统的低碳经济调度模型。通过对比分析3种调度模型的调度结果,验证了所提模型在兼顾系统低碳性和经济性方面的有效性。最后,分析了碳交易价格和耦合元件容量对调度结果的影响。

基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法14-22

摘要：随着能源行业的不断改革与发展,未来的能源体系将变得更加多元化,综合能源系统中多种能源的有机整合和集成互补将成为发展趋势。提出了一种基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法,首先在包含风电、光伏等分布式能源发电的能源集线器模型基础上,建立了考虑综合需求响应的双层优化模型,上层为最大化能源供应商收益,下层为最小化用户购能成本;其次,构建了适用于能源集线器的不可转移支付联盟博弈模型,实现了能源集线器间的协作运行,并采用分布式联盟构造博弈算法进行求解;最后的算例验证了模型和方法的可行性和有效性,该方法减少了弃风和弃光的能源浪费,降低了购能成本,提升了系统的经济性和灵活性。

基于生物质热电混合供能的城镇综合能源双层优化23-31

摘要：生物质发电相当于小型火电,单独发电时效率低,且现有研究对含生物质热电联产机组系统的优化调度关注较少。针对上述问题,提出了适用于城镇综合能源系统的多种新能源高效消纳的综合能源运行双层优化方法。通过补燃设备调整热天然气和生物质电联产机组的运行状态,建立可补燃生物质热电联产运行模型;研究了多个可补燃热电联产机组的联合控制,分别以综合供能费用和能源利用效率作为上下层优化目标,同时对热电联产机组间的能源分配调度和各热电联产机组内部运行状态进行优化,构建包含光伏生物质和天然气在内的区域能量枢纽双层优化模型。算例验证了可补燃的生物质热电混合供能对提高系统能效、降低供能费用的设计目标。

面向综合能源园区的三方市场主体非合作交易方法32-39

摘要：多能互补、集成优化运行的综合能源园区作为耦合多种能源网络的底层终端,研究其市场运营机制对综合能源系统的发展和可再生能源的消纳具有重要意义。首先建立了包含能源运营商、含分布式光伏的用户、电动汽车充电商的综合能源园区模型,提出了以能源运营商为市场主导方的市场交易框架;其次,分析并建立了具有不同属性的三类市场交易主体参与的、各方理性追求自身利益最大化的非合作博弈模型;最后,以某商务型园区冬季典型日场景为例,对所提出的博弈模型进行了求解。仿真结果表明,博弈均衡时,能源运营商向其余两方供能,可以获得一定的收益;含分布式光伏的用户参与市场竞争,通过余量光伏上网售卖能够增加自身的光伏资源利用率,降低自身用能成本;电动汽车商选比各方报价并制定自身充电策略,能够降低自身充电费用并协助用户消纳多余的光伏资源,同时减少了用电早高峰时段对配电网的负荷需求。

电力系统自动化杂志学术研究

基于深度学习和蒙特卡洛树搜索的机组恢复在线决策40-47

摘要：针对大停电后电力系统初始状态和恢复过程中线路恢复状况的不确定性,提出一种基于深度学习和蒙特卡洛树搜索（MCTS）的机组恢复在线决策方法。采用一种深度学习算法——稀疏自动编码器（SAE）对自动生成的训练集进行训练,建立估值网络;根据系统状态,利用改进的上限置信区间（UCT）算法、支路修剪技术和估值网络对机组恢复措施进行MCTS;汇总并行的多次MCTS结果,以加权机组发电量为决策指标确定最终的恢复措施。以新英格兰10机39节点系统和山东西部电网为例验证了所提方法的可行性和有效性;相比于传统方法,所提方法能够获得具有较高鲁棒性的恢复方案,并有效应对机组恢复过程中的多种不确定性状况。

直流配电系统潮流可行解与电压稳定性分析方法48-53

摘要：基于柔性直流技术的直流配电系统是未来智能电网的发展趋势,为直流负荷及直流型分布式电源的灵活接入提供了良好的条件,但对直流配电系统的电压稳定性也提出了更高的要求。从系统级稳定性角度考虑,通过巴拿赫不动点定理证明了直流配电系统潮流解的存在性与唯一性,并基于潮流可行解提出了电压稳定的分析方法,可快速评估直流配电系统接入负荷后的稳定性,避免了复杂的连续潮流计算。最后通过算例测试验证了该方法的有效性和正确性。

面向可交易能源的储能容量合约机制设计与交易策略54-60

摘要：售电商分散的用户参与电力市场,承担实时电价和用电量双重不确定性带来的风险,随着大量分布式发电、储能和其他智能设备等接入电力系统,售电商面临的风险逐步增加。可交易能源体系下,售电商可通过一定的交易机制实现对分布式储能资源的实时调控,以规避市场风险。为此,提出了一种储能容量合约机制,并探究了售电商在该机制下的最优交易策略,使售电商能够以实时租赁的方式获取储能控制权。首先阐述了容量合约机制的设计和实现;随后通过成本收入分析建立了售电商在该机制下计及风险规避的预期收益模型,并采用一种线性化方法求解该模型;在此基础上探讨了售电商对容量合约的交易策略,以＂储能成本函数＂和＂等收益曲线＂给出量化的交易签约参考依据;最后对模型方法进行算例验证。

考虑中长期电量合约分解的调频备用市场机制61-66

摘要：中国电力体制改革对电网运行及电力市场建设提出了新要求,现行调频辅助服务补偿机制的不合理问题使得国内开始探索调频辅助服务市场化的可能性。文中首先明确了中长期电量合约与调频辅助服务市场的时序关系,基于性能指标门槛值提出了有效容量概念,提出了适应于国内中长期电量合约分解的调频市场解耦设计,能够体现机组的性能差异。调频市场出清后,调度部门优先安排中标机组的基本出力,并结合合约电量和安全校核约束,安排机组发电曲线。最后,以具体算例验证了整体流程的有效性,新的机制与国内中长期电量合约模式相结合,能够充分保证系统调频需求,并激发机组参与调频市场的积极性。

基于消费者参考价格决策及用户黏性的售电套餐优化67-74

摘要：在未来的电力零售市场,更多的售电企业为规避风险,提高市场占有率和持续性,有必要向拥有零售选择权的终端用户提供科学合理并具有竞争力的售电套餐,为此提出一种售电套餐设计优化的新思路。首先,考虑用户消费的偏好行为,引入分类同化系数建立消费者内部参考价格（IRP）决策模型,定义单个用户的黏性行为（或称为惰性行为）,建立单个用户黏性函数。然后,建立用户决策矩阵反映群体用户对套餐的选择情况,建立基于用户黏性和决策矩阵的售电企业总效用目标函数,以固定费用和单位费用相结合的套餐结构为基础,以套餐价格为变量,对最优目标进行搜索。接着,采用交叉粒子群算法,将传统的搜索方式改进为以元胞数组为单位的种群多区域同时搜索。同时,利用对决策矩阵的两次修正模拟用户无偏好条件下的绝对理性消费和存在偏好条件下的非理性消费。最后进行算例分析,通过对比优化前后潜在用户对套餐的选择情况,验证了模型的可行性与优化效果。

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法75-82

摘要：微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。

热网特性对于综合能源系统超短期调度的影响83-90

摘要：综合能源系统中的热网和电网在传输时延和传输损耗等方面存在显著差异。文中着重研究热网特性对于系统超短期调度的影响,首先基于图论建立适用于系统优化调度的热网模型,重点研究热媒温度的暂态变化特性,推导出依据调度周期和管段长度判断管段暂/稳传热特性的公式。随后分别对比三种情景下（考虑热网暂态传热特性、仅考虑热网稳态传热特性和不考虑热网传热特性）设备的最优运行状态、日运行成本和模型求解时间。研究结果表明,热网复杂的拓扑结构和传输时延造成的蓄热特性改变了系统热功率的供求匹配机理,使得热源端和负荷端的供、求热功率不再实时匹配。考虑热网暂态传热特性前后,燃气锅炉的最优出力和热网的供水温度变化显著,可见在系统超短期调度环节应考虑热网暂态传热特性。

微能源网多能源耦合枢纽的模型搭建与优化91-98

摘要：多能源耦合枢纽作为微能源网的核心部件,其系统模型的准确性将影响微能源网的运行效率。文中针对一种包含太阳能和风能发电系统、储能系统、有机朗肯循环系统、传统冷热电三联供系统的多能源耦合枢纽,综合考虑负荷需求、价格因素和环境因素,以系统运行成本、一次能源消耗量和碳排放量最小化为目标,建立了微能源网中多能源互补的多目标优化模型;采用粒子群算法对发电机和储能的运行策略进行求解,得到最优目标。最后,与微电网进行对比分析,验证了多能耦合系统在提高能源利用率和减少碳排放方面的优势。

基于Sobol’法的孤岛微电网潮流全局灵敏度分析99-106

摘要：随着可再生能源发电在微电网中的渗透率不断提高,微电网运行的不确定性显著增加,有必要准确评估输入变量对微电网状态的影响,以提高系统的运行控制水平。计及孤岛微电网中分布式电源和负荷的不确定性,基于有功—频率/无功—电压的下垂控制策略,构建了综合控制下的孤岛微电网概率潮流计算模型,并采用具有鲁棒性的自适应LM（Levenberg-Marquardt）算法进行求解。在此基础上,针对系统状态的不确定性,基于Sobol’全局灵敏度理论,建立了一种考虑源荷不确定性的孤岛微电网概率潮流灵敏度分析法,用于辨识影响系统状态的关键因素。通过对有多台分布式电源接入的33节点孤岛交流微电网系统进行仿真,获得了各输入变量的一阶灵敏度和总灵敏度,分析了输入变量对系统状态的影响,验证了所提方法的有效性。

电力系统半线性与全线性最优潮流模型107-114

摘要：大电网运行分析亟需可快速获取完整调度信息的线性化最优潮流模型,但传统热启动类线性化模型的计算精度受操作环境的影响较大。基于此,对电压幅值和相角进行解耦,通过泰勒级数展开的方式对功率平衡方程进行不同程度的线性化处理,从而得到同时考虑电压幅值和无功功率的一种半线性化模型和一种全线性化模型。针对半线性化模型,通过改良网损等值负荷的求解方式,提出一种基于改进网损等值负荷的直流最优潮流模型为其提供良好的操作点;对于全线性化模型,采用迭代更新操作点的方式消除其对操作环境的依赖性。算例分析结果表明,所提3种线性化模型计算精度高,求解效率快。

可向特定负荷定时限独立供电的储能系统优化配置115-122

摘要：在新能源发电密集接入区的配电网用户侧配置储能设备可作为多能互补分布式能源综合利用的有效补充,能提高能源系统综合效率并满足用户对提高供电可靠性的要求。蓄电池储能系统在供电系统正常运行状态下可以消纳或平抑新能源发电功率的波动;在供电系统故障状态下,储能系统可向特定负荷提供一定时限的独立供电。以蓄电池储能系统全寿命周期内的年投资回报率最大为目标,在保证供电区域内特定负荷定时限独立供电的前提下,研究储能系统的最优配置。首先,建立包括蓄电池全寿命周期内＂低储高发＂的套利收入在内的4项收益指标和全寿命周期成本的经济效益模型。然后,提出一种通过提取关键影响因子逐步简化优化模型的方法。最后,通过算例分析比较了铅炭电池、磷酸铁锂离子电池和梯次电池在保证特定负荷1h独立供电下的储能配置和年投资回报率,验证了所建模型和求解方法的可行性。

电力系统自动化杂志研制与开发

考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化123-130

摘要：工业园区是典型的复杂能源系统,通过利用多能源之间的耦合机制,实现多能互补,可显著提升其经济效益与能源利用率。为此,文中针对工业园区提出了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化模型。首先,介绍工厂综合能源系统架构,再对综合能源系统中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模。基于此,以日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。所提模型遵循＂品位对口,梯级利用＂的科学用能思想,按热品位高低进行能量梯级利用,实现工业生产流程与设备运行参数的综合优化。算例分析表明,所提的优化调度策略更契合工程的实际需求,可降低工业用户的运行费用。

基于储能实时修正双环控制的微电网能量管理方法131-138

摘要：提升各类可再生能源（RES）高效并网发电是应对全球环境恶化、能源短缺的有效方法。但各类能源的出力特性不同,如何有效分配使用各类能源是目前微电网需要解决的主要问题。针对此问题,采用冷热电联产（CCHP）与储能系统相结合的运行方式,利用优化算法分层控制微型燃气轮机出力和储能系统的充放电功率,综合协调光伏、风电、微型燃气轮机输出和用户负荷需求,解决能源出力和负荷需求分布不对等问题,实现RES高效使用。其中,针对储能系统充放电控制,提出一种基于预测数据实时修正的能量管理方法,可以减小预测误差对储能系统充放电控制的干扰,提高能量管控的灵活性。实测数据试验结果显示,与固定阈值法和自适应算法相比,所提算法在充分利用各类能源基础上有效起到了削减负荷峰值的作用,减小冲击负荷对电网的影响,实现了能源的经济、优化利用。