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电力系统自动化 2019年第07期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志多元用户互动的配电网规划设计和运行控制关键技术专辑

特约主编寄语1-1

摘要：能源资源及使用方式的变化推动着人类社会经济的发展。太阳能、风能、地热能和核能等各种能源都有其自身的比较优势和不足,如果能够通过技术手段将这些能源综合利用起来,发挥各自的优势、相互弥补原有的不足,那么这些能源的能量就能产生综合累积效应,整合了信息技术与可再生能源技术的分布式能源正在构建全新的“能源4.0”体系,以实现多种能源的清洁、高效、稳定利用。

区域综合能源系统规划研究综述2-13

摘要：区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体.对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒.从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳.对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展.概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程.并对未来的研究方向进行了展望。

能源区块链应用工程现状与展望14-22

摘要：区块链技术作为一种革命性的去中心化技术,可增加能源互联网中多利益主体的相互信任,正成为当今能源领域的一个重要的新方向。文中梳理了国内外能源区块链应用工程的现状,并对国内外应用工程实践经验进行分析总结。国内外的应用工程实践表明,区块链技术可在能源领域发挥积极作用。最后,通过国内外应用工程在能源政策以及技术等方面的对比,并结合目前中国能源发展现状,提出了中国能源区块链技术的发展思路与建议。

考虑配电网重构的城市多能源配电/气/热网扩展规划23-33

摘要：城市多能源配网(UMEDN)处于能源互联网末端,实现UMEDN的协同规划与运行对提升多能量供给的可靠性与经济性至关重要。从能源配送网络的角度出发,提出了融合配电网重构的配电/气/热网扩展规划模型。首先,构建了能源集线器的数学模型;然后,考虑城市配电网、配气网、配热网以及能源集线器的相关约束,通过小时级别时间尺度模拟UMEDN的运行工况,以总成本最小为目标,建立了混合整数二次规划模型。采用所提模型可得到能量源、配送管道及能源集线器的最优建设类型、投运时间以及建设位置。仿真结果表明考虑配电网重构以及能源集线器的UMEDN协同规划能显著提升系统可靠性,降低相关设备的配置容量,减少能量传输损耗,从而显著降低总体规划与运行费用。

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划34-41

摘要：提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。

电力体制改革下的多虚拟电厂联合优化调度策略42-49

摘要：虚拟电厂间通过签订双边合同进行交易,能够实现功率互补,提高合作双方的灵活性和经济性。考虑虚拟电厂运行约束及配电网安全约束条件,建立计及配电网线路开关重构的虚拟电厂优化调度模型,同时考虑多虚拟电厂之间的电量交易,建立合同电价优化定价策略。为了使模型可解,采用二阶锥规划,将复杂的非凸非线性问题转化为一个典型的混合整数二阶锥模型,极大地提高了求解效率。为了增强合作性,引入合作满意度的概念,使得制定的合同电价达到双方满意度均衡状态下最优。最后对实际算例进行测试,结果表明:多虚拟电厂联合调度能够有效缓解可再生能源出力波动造成的收益风险,提高整体收益;满意度概念的引入可以制定出令双方都有意向签订的最优合同电价;所采用的二阶锥模型提高了计算效率。

基于改进交替方向乘子法的电-气-热系统分布式优化调度50-58

摘要：随着微型燃气轮机和以其为基础的热电联供单元在配电网中的大量接入,电力系统、天然气系统和供热系统之间的耦合关系和联合优化越来越受到关注。针对电-气-热混联系统日前调度问题,建立了以系统经济成本为目标函数的日前调度模型。其次,建立了配电网、热网模型并考虑了动态特性的天然气网络模型。另外,考虑到电-气-热系统之间信息不透明特性,提出了基于改进交替方向乘子法(ADMM),即带高斯回代ADMM的分布式优化调度方法。最后通过算例分析验证了所提模型和优化框架的有效性。

计及分布式电源无功特性的弱环配电网复仿射潮流算法59-66

摘要：为解决前推回代复仿射潮流算法在弱环及多分布式电源(DG)接口类型配电网中的适用性问题,在详细分析前推回代复仿射潮流计算特点的基础上,引入基于道路矩阵的回路分析法来解决该适应性问题。随后,针对仿射算术无法在区间不确定性条件下准确描述DG无功控制特性的不足,采用无功灵敏度矩阵与电压灵敏度矩阵两步修正的方式,提出了可计及DG无功控制特性的复仿射潮流改进算法。最后,基于IEEE 33节点系统、PG&E 69节点系统以及实际113节点系统扩展的含多DG接口类型的不同规模配电网验证了所提算法的有效性与准确性。

计及用户响应行为差异性的区域电采暖负荷特性建模67-73

摘要：多样化的用户需求及差异化的响应行为对计及需求响应的"煤改电"负荷特性造成了较大影响。为精细地刻画不同用户需求响应行为,提出了一种考虑需求和响应行为双重差异性的区域电采暖负荷特性建模方法。首先考虑用户自身特性与外界环境因素,提出差异化用户热舒适温度模型,并结合建筑空气温度时变方程提出了热负荷特性建模方法;其次采用多目标优化方法和基于离散选择模型的决策方法,来模拟用户的差异化响应行为,以求得单类用户的电负荷特性。最后根据热需求与响应行为的影响因素建立区域用户分类标准,提出多类型用户聚合负荷特性建模方法。通过算例分析验证了模型在提高负荷特性求解精度方面的有效性。

基于主从博弈的工业园区综合能源系统互动优化运行方法74-80

摘要：提出一种将经济运行和辅助服务(削峰响应)有机结合的Stackelberg主从博弈模型,来实现对含多参与主体的工业园区综合能源系统的互动优化。首先,针对工业园区综合能源系统建立了用户负荷模型、用户效益模型、运营商收益和成本模型。其次,建立了互动优化运行的Stackelberg主从博弈模型,模型中作为跟从者的用户通过调整可平移负荷、可削减负荷以及变化的热负荷来响应运营商发起的削峰需求,而作为主导者的运营商对于用户响应做出反馈,调整削峰补偿价格,二者均以自身利益最大化作为目标,直至达到博弈均衡。证明了均衡解的存在性并设计双层分布式求解算法求解模型。最后,以中国南方某实际工业园区作为算例进行分析,论证了所述方法的有效性。

基于实时电价的产消者综合响应模型81-88

摘要：产消者作为新兴的特殊电力消费者,拥有电力供给和消费的双重角色,具有较强参与实时市场的响应潜力。为提高分布式发电利用率和用户供用电收益,提出基于实时电价的产消者的多阶段综合响应模型。前期优化阶段,综合考虑用户用电经济性、舒适度和电价激励作用,提出用户最优小时需求出价模型;以用户供电收益最大为目标,考虑储能容量和功率约束、储能闭锁和动作死区等因素,提出用户最优小时供给报价模型。出清响应阶段,基于实时电价,结合用户最优小时供需出报价信息,提出用户可控负荷需求响应和分布式发电-储能系统供给响应交替的综合响应模型。算例分析表明,所提综合响应方法能及时响应实时电价的波动,不仅灵活削减和转移了用户在电价高峰区的负荷,而且实现了分布式发电供给从低电价区域向高电价区域的转移,提高产消者供用电的经济性。

基于区块链技术的智能配售电交易平台架构设计89-96

摘要：为提高用户侧分布式能源市场运行效率,降低交易安全风险,提出了基于区块链技术的智能配售电交易平台架构。首先设计了一种基于双向拍卖机制的配电网全电量竞争的市场交易机制,提高了点对点的撮合效率并兼顾对产消者市场行为的约束。然后采用基于以太坊平台的区块链技术,建立了面向实时交易请求与数据采集的层级化智能配售电交易平台体系架构,实现了能量流与信息流高度耦合下的数据安全交互。最后,算例与应用分析表明智能配售电交易平台具有高效性、可追溯性及实时性。

适合多元用户互动的信息-物理融合能源USB系统97-106

摘要：能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息-物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息-物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。

电力系统自动化杂志学术研究

单机等值系统调速器死区对频率振荡的影响107-112

摘要：实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件。调速器死区给系统带来非线性,进而影响系统的频率振荡行为。基于单机等值系统,采用描述函数法分析了无阶跃死区、有阶跃死区和滞环死区这3种死区对频率振荡的影响。在复平面上,给出了死区描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹,以及调速器、原动机、发电机构成的开环传递函数随频率变化的曲线,两者相对位置关系决定系统的稳定性。负倒数随振幅变化特性曲线完全位于开环频率特性曲线左侧时,系统稳定。其他情况下2条曲线一般会相交,交点对应极限环,极限环稳定与否决定于交点的具体形态。同时分析了单机等值系统中调速器死区对频率振荡的影响,调速器无阶跃死区和有阶跃死区都不会减弱系统稳定性,但有滞环死区时可能导致原本稳定的系统出现稳定极限环引发的持续等幅振荡。时域仿真结果验证了上述结论。

促进风电消纳的供需互动合约机制与多市场购电策略113-119

摘要：中国售电侧市场的逐步开放为风电大规模消纳的市场化解决提供了新的可能途径。研究了以促进风电消纳为目标的风电商-售电商供需互动市场机制构建框架。在长期电能市场、现货电能市场、备用市场等市场化交易体系的支撑下,考虑售电公司的需求侧响应能力,建立了以综合购电成本最小为目标的风电-售电多市场购电的随机规划模型。通过对模型结构的分析,给出了在给定价格序列下单时段子问题的解析最优解以及基于情景树的价格序列生成方法,实现了期望意义下购电决策问题的快速求解。最后通过算例分析,讨论了在多市场购电决策层面,供需互动机制促进风电消纳的关键因素。

计及需求响应的售电公司正偏差电量考核优化模型120-128

摘要：偏差电量考核是电力市场化进程中重要的环节之一,也是电力现货市场形成之前的过渡阶段。为了更为直观地表达偏差电量考核对于售电公司的影响,构建了基于偏差电量考核机制下的售电公司收益模型。同时,采取需求响应措施来减少偏差电量,在此基础上建立了以售电公司收益最大化为目标的可中断负荷合同及价差期权合同最优购买模型。以广东电力市场2017年交易数据为基础,对比分析了捆绑合同对售电公司收益的影响,并对月度市场出清价、用户统一价差和补偿费用进行了敏感性分析。结果表明,售电公司可以通过捆绑合同来降低考核费用,从而提高整体收益,同时也降低了用户的用电成本;月度市场出清价和中断负荷补偿费用的变动对偏差电量考核费用的影响最大,用户统一价差对售电公司用户成本影响最大。

离岸微型综合能源系统多目标随机规划129-135

摘要：离岸微型综合能源系统与海洋工程的生产工艺环节结合紧密,并独立运行。因此,如何在克服生产工艺环节或外界环境不确定性影响的同时,尽可能减少CO2的排放,并尽量节省成本是其规划的难点。文中从综合能源系统优化规划的角度,根据能源集线器的思想,建立离岸微型综合能源系统的电-热-CO2耦合模型,构建以总成本最小、CO2排放量最少为目标,以电、热网络平衡等条件为约束,并考虑生产工艺环节和外界环境不确定性影响的多目标随机规划模型,进而利用多目标进化算法求解该模型,实现兼顾成本与环保的离岸微型综合能源系统多目标优化规划。通过海上油气平台群及全电舰船的微型综合能源系统的优化规划,验证了所提方法的可行性与有效性。

考虑实时动态能耗的电动汽车充电路径规划136-143

摘要：由于电动汽车在行驶途中电量耗尽的风险较大,亟须研究一种有利于减轻用户出行焦虑的电动汽车充电路径规划方法。文中通过选取能够准确反映实际道路中用户驾驶特性的行驶工况特征参数,分析各特征参数与耗电量之间的相关性以及特征之间的相关性强弱,采用主成分分析对特征进行降维,基于信息熵模糊聚类方法对行驶工况进行分类,构建电动汽车行驶途中的动态能耗模型。并基于此考虑路径选择及电池剩余电量约束,建立以出行总距离、总时间及充电价格三者权值之和最小为目标的电动汽车充电路径规划模型。以某市实际交通路网规划18 km×18 km区域,分析采用实时能耗对充电路径规划的影响以及不同优化目标对用户充电路径优化结果的影响,验证了所提规划方法的可行性及有效性。