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电力系统自动化 2018年第16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

含电动汽车和电转气的园区能源互联网能源定价与管理1-10

摘要：能源互联网的发展有助于实现多能系统间的互补、协调和优化,获得经济与环境效益。而电动汽车向电网反向送电（V2G）和电转气（P2G）技术的不断发展,对能源互联网中多类型能源的能量管理提出了新的要求。在此背景下,以含电动汽车和P2G设备的园区能源互联网为研究对象,首先提出包含能源供应商、园区运营商和用户的互动框架。接着,建立了园区运营商和用户理性追求自身利益最大化的主从博弈模型。其中,园区运营商（领导者）确定从能源供应商处的购能策略、所拥有设备的运行状态,并制定向/从用户出售/购买的多种能源价格,而用户（追随者）则根据动态能源价格信号调整用户用能策略。之后,应用KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件、对偶定理和线性松弛技术,将主从博弈模型转化为混合整数线性规划问题,并利用商业化求解器YALMIP/GUROBI求解。最后,以某工业园区为例对所提出的模型和方法进行说明,并着重分析V2G和P2G技术在提高系统运行的整体经济性、消纳风电能力等方面的效果。

考虑电气转换储能和可再生能源集成的微能源网多目标规划11-20

摘要：建立了由电解氢、燃料电池和储气构成的电气转换储能系统（P2G-based storage system,P2GSS）模型,构建了包含风电机组、光伏、冷热电三联供系统、P2GSS和蓄电池等的微能源网。基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本,以全生命周期成本最低和年CO2排放量最小为优化目标,考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响,对微能源网的关键设备容量进行多目标优化配置研究。通过不同场景对比,研究了P2GSS对微能源网规划方案的经济成本、CO2排放和可再生能源集成的影响。

电力—天然气网络耦合系统研究综述21-31

摘要：随着新能源装机比例的不断提升,燃气轮机平抑新能源波动性作用越发凸显,由此带来供电供气的一系列问题,越来越需要将电网和气网协同考虑。电转气技术将原来单向耦合的气—电混合系统转换为双向耦合。对涉及的天然气系统建模的普遍性、共通性问题进行了阐述,着重介绍了电力系统和天然气系统的协同优化研究,主要包括仅依靠燃气轮机作为能源接口的双网单向耦合系统研究进展和包含电转气的双网双向耦合优化研究情况。此外,对含电转气装置的电网和天然气网络耦合系统在国内外的实际工程应用情况进行概述,最后对今后双网耦合系统需要深入研究的问题进行了初步展望。

电力系统自动化杂志学术研究

考虑跨区联络线交易计划的多区域互联系统分散调度方法32-40

摘要：针对多区域互联系统的协调调度问题,提出了一种考虑跨区联络线交易计划的分散调度方法。首先,提出了跨区电力交易计划需要满足的约束条件,通过优化联络线通道电力曲线来促进互联电网的风电消纳,建立了全网集中式调度模型。然后,采用交替方向乘子算法对集中式调度模型进行重构,建立了一种完全分散式的调度模型。为了加快分散式模型的求解速度,提出一种启发式方法,通过固定机组状态变量,减少二进制变量的个数,简化了区域子问题的复杂度,并且加快了分散式算法的收敛过程。最后,将该方法应用于两个算例系统开展算例分析,计算结果验证了该方法的有效性。

考虑风电不确定性的互联电力系统分散协调调度模型41-47

摘要：针对含高比例风电的直流互联电力系统经济调度问题,采用鲁棒优化方法描述风电出力,提出了一种基于目标级联分析法的分散协调调度模型。首先,采用鲁棒优化方法中的多面体集合来描述风电出力的不确定性,为了降低问题求解的保守度,引入了鲁棒保守度调节因子。然后,根据分散协调算法的分解原理将待解决的经济调度问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为上级调度中心协调优化互联电力系统之间的直流联络线功率,子问题为下级调度中心独立优化各区域电网的发电计划。最后,通过两个算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提方法不仅可以弥补鲁棒优化方法偏于保守的不足,而且能够在应对风电出力不确定性的同时实现风电的跨区域消纳,适合中国电网目前的分层分区调度模式。

考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合48-56

摘要：大规模可再生能源并网加重了电网的调频负担,对电力系统快速响应功率变化的能力,即次小时尺度的运行灵活性提出了更高要求。对此,文中提出一种考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合模型。在对系统净负荷区间变化规律进行分析的基础上,确立净负荷波动的关键场景并依此设置运行灵活性约束,明确了机组组合中小时尺度调度决策与次小时尺度运行灵活性需求间的牵制关系;同时,基于对储能在充电、放电、非充非放等各运行状态下提供运行灵活性的原理与制约因素的分析建立相关数学表达,并将其加入系统能量、功率平衡方程与运行灵活性约束,由此构建储能统筹利用与机组组合一体的数学模型。通过线性化处理,整个模型形成混合整数线性规划问题以实现求解。仿真分析表明,所提方法可优化利用储能,有效实现系统次小时尺度运行灵活性的提升。

基于事件驱动的含风电互联电网负荷频率鲁棒控制57-64

摘要：风电输出功率具有强随机性和波动性的特点,因此风电高占比带来的输入电能波动给多区负荷频率控制带来更大挑战。计及风功率预测误差对负荷频率控制的影响,且考虑到未来开放式通信环境对区域控制误差信号传输的影响,文中提出了一种基于事件驱动通信下的鲁棒负荷频率控制策略,以保证含风电电力系统频率稳定性的同时尽可能地减少网络通信传输量。以典型含风电的两区域负荷频率控制为例进行了仿真研究,仿真结果表明,文中所提出的基于事件驱动通信的鲁棒控制器相对于常规比例—积分控制器而言,不仅能够有效保证风功率波动下的频率输出的l2增益性能,还能减少系统平稳态的通信次数,具有良好的频率控制性能。

基于虚拟狼群策略的分层分布式自动发电控制65-72

摘要：为解决传统集中式自动发电控制（AGC）无法解决的大规模新能源接入电网所带来的强随机扰动问题,从AGC角度提出一种面向分布式能源、基于虚拟狼群策略的分层分布式控制方法,以实现区域的最优协同控制。该方法简称虚拟狼群策略,它结合新赢输评判标准、爬山算法和资格迹,通过智能体精确计算赢输评判标准并快速收敛到纳什均衡;在总功率指令分配部分采用协同一致性算法。通过对IEEE标准两区域电力系统改进模型以及湖北电网模型进行仿真,表明所提方法能实现区域协同控制、改善闭环系统性能、减少碳排放,同时具有更快的收敛速度。

配电网安全域的全维观测73-79

摘要：提出了配电网安全域（DSSR）全维观测的概念与方法。首先,在总结现有2维、3维投影观测不足的基础上提出全维观测的概念。其次,提出一种基于安全距离的全维观测方法。该方法包括以下内容：（1）定义DSSR的等效半径,即原点到所有有效安全边界的距离;（2）通过DSSR半径的折线图和雷达图进行全维可视化,以观察域的特征和凹陷;（3）定义凹陷指标和形状畸变指标量化描述域的凹陷程度和圆润程度;（4）分析凹陷对应的边界表达式,得出凹陷原因及改善方案。最后,进行算例验证并与投影法对比。上述方法能完整地观测高维域的形态,发现投影法难以发现的隐藏缺陷,为安全域信息的深度挖掘提供了新的工具。

基于路径描述的配电网电力廊道规划方法80-86

摘要：配电网工程的落地依托于充足的电力廊道资源,而电力廊道规划方案的合理性也将影响到后期配电网建设的经济性。为科学指导廊道的选择,提出一种基于路径描述的配电网电力廊道规划方法。首先根据电力廊道与配电网网架之间的耦合关系,搭建电力廊道连通性模型;然后采用深度优先遍历算法获得满足廊道建设情况的供电路径集合。基于此,以电力廊道综合规划费用为廊道规划方案的评估依据,搭建了配电网电力廊道双层规划模型。最后采用嵌套离散粒子群优化算法进行优化求解,外层粒子群算法以电力廊道综合规划费用最小为优化目标,内层粒子群算法以配电网运行规划成本最小为优化目标。算例分析表明,所述模型可兼顾后期配电网建设的可行性与经济性,得到满足负荷需求的电力廊道最优规划方案,有利于提前对廊道站址进行保护,为配电网建设提供参考。

配电系统开关优化配置的混合整数线性规划模型87-95

摘要：配电系统中的开关设备可以有效提高系统的运行可靠性,而开关的种类以及安装的位置对配电系统运行可靠性的影响有所不同。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中开关优化配置策略。首先介绍了在不同预想故障条件下用户停电时间的计算方法。之后构建了以开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用之和最小,以可靠性指标在给定阈值内为约束条件的开关优化配置模型。通过对用户停电损失函数线性化处理,将所提出的模型转换为混合整数线性模型,并通过高效商业求解器进行求解。最后,对IEEE RBTS-Bus 4系统和某实际中压配电系统进行测试分析,算例结果说明了所提出的模型与求解方法的基本特征。

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制96-103

摘要：直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。

多运营主体梯级水电站参与的日前市场出清模型104-110

摘要：中国普遍存在梯级水电上、下游电站隶属不同运营主体的现象,各电站独立参与现货市场竞价时,调节性能欠佳的下游电站可发电量由上游电站中标电量决定,面临中标电量与实发电量匹配失衡的问题,导致交易结果难以执行,不利于市场稳定和水电资源利用。为此,文中研究了多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,无需申报电量,其电量通过上、下游电站水力耦合关系,表示为关于上游电站申报电量的线性函数,嵌入日前出清优化模型,实现上、下游电站联合出清。重点探讨上、下游电站之间水流时滞对下游电站运行的影响,并在日前市场出清中予以考虑。最后,以包含6家发电商和8家购电商的系统为例,模拟日前市场竞价场景,结果表明：该出清模型能有效缓解下游电站独立参与电力市场面临的发电量匹配失衡问题。

基于价差返还机制的月度集中市场模拟及参数影响分析111-118

摘要：合理的市场机制是电力市场稳定运行的前提,也是电力交易中心关注的首要问题。从电力交易中心角度出发,结合实际月度集中交易市场中价差返还机制执行经验和案例,对价差返还交易机制进行了过程模拟及问题分析。首先,在解读价差返还机制规则后,基于混合伯特兰德—古诺均衡模型进行若干发电公司参与的市场模拟。然后,考虑市场中发电公司之间的竞争关系,提出一种二维竞争策略组合的多重迭代方法来求解市场均衡值。最后,利用广东月度集中交易实际数据进行仿真模拟和详尽分析。模拟结果表明：所提的价差返还机制模拟方法与实际广东交易过程基本相符,分析结果可以为未来其他电力市场的设计和进一步完善提供有效参考。

广泛负荷聚集商市场策略建模及风险效益分析119-126

摘要：分布式电源、储能设备及主动负荷等需求侧资源可通过广泛负荷聚集商的统一管理参与电力市场的运营,其在提升系统经济效益的同时,也给系统优化调度带来挑战。建立了广泛负荷聚集商管理多种需求侧资源参与电力主能量及辅助服务市场的日前、实时两阶段随机优化市场策略模型,同时采用条件风险价值（CVaR）方法对市场价格波动及需求侧资源不确定性风险进行管理。利用夏普利值（Shapley value）分配方法及风险贡献度理论,对各类需求侧资源在广泛负荷聚集商运营中的效益及风险贡献进行分析。算例说明了所提出模型的有效性,定量说明了广泛负荷聚集商在需求侧资源聚合管理中提升效益、平抑风险的两方面作用,以及各类需求侧资源在聚集商运营中的效益及风险贡献。

电力系统自动化杂志研制与开发

电网调控模型中心体系架构与关键技术127-132

摘要：传统的电网模型维护与共享方法已不能满足当前特高压互联大电网环境下各类分析应用对电网模型质量的要求。文中提出面向服务的电网调控模型中心体系架构,设计了模型中心架构下的模型维护流程。在此基础上,研究了源端透明维护、一致性提交、维护权限控制、模型按需定制等关键技术,实现电网模型源端分责维护、云端统一存储和全网按需共享。所开发电网调控模型中心系统已在多个省级电网调控中心推广,应用结果表明,所提方案可提高多级调控机构之间模型参数的一致性、准确性和模型交互共享的实时性。

基于虚拟电池模型的DCHP系统全周期功率波动平抑策略133-140

摘要：针对分布式热电联供系统与外部电网联络线全周期功率波动问题,提出了基于虚拟电池模型的分布式热电联供系统全周期功率波动平抑策略。该策略首先根据热负荷的动态约束建立气态虚拟电池模型,并与液态虚拟电池模型和电池储能模型共同构成电网统一模型下的虚拟电池综合储能系统。然后将分布式热电联供系统全周期功率波动平抑问题等效成一个最短路径优化问题,并采用改进Dijkstra算法,通过调控虚拟电池综合储能系统的荷电状态对其进行求解。在理论研究的基础上,利用实际的户用能源管理系统对所提出的全周期功率波动平抑策略进行测试。结果表明,所提策略能够平抑分布式热电联供系统全周期功率波动,实现电池储能、液态热储能和等效气态热储能的协同调度。

基于两阶段优化的分布式潮流控制器配置方法141-147

摘要：分布式潮流控制器（DPFC）作为一种布点灵活、易扩展的分布式柔性交流输电系统（FACTS）设备,可有效改善潮流分布、提升系统承载能力。然而DPFC的潮流控制效果在极大程度上依赖于其配置方案。为此,基于混合整数线性规划方法构建了电网承载能力和DPFC配置最优的两阶段优化数学模型：第1阶段模型考虑电网约束及DPFC物理和运行特性约束,实现系统承载能力的最大化;第2阶段模型将系统最大承载能力作为运行条件,通过优化DPFC的投资费用,确定DPFC安装位置及容量的最优配置信息。IEEE-RTS79及某地区实际电网中的算例结果表明了所提方法的有效性和合理性。