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电网技术 2018年第06期杂志 文档列表

电网技术杂志面向园区微网的综合能源系统运行规划关键技术

面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计1687-1696

摘要：考虑到园区综合能源系统的输入能源及能源转换设备的选择多样性,以及当今社会对综合能源系统的环保性及节能性的高度重视,提出了一种面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计方法。首先建立系统的基本架构;然后以年总费用、年污染排放和年能耗为优化目标,运用两阶段优化方法对系统进行优化;最后采用基于证据推理的决策方法得到最优的系统方案。算例结果表明,所提园区综合能源系统在经济、环境和能源3个方面的效益都高于单供系统和＂以热点电＂运行策略下的联供系统;而＂以电定热＂运行策略下的联供系统虽然具有更好的环境和能源效益,但其经济效益远低于园区综合能源系统;因此,所提园区综合能源系统的综合效益最高。结果还表明,太阳能可有效提高系统的综合效益;而系统与电网的联网方式也对系统具有较大影响。

综合能源系统建模及效益评价体系综述与展望1697-1708

摘要：构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系是能源革命、《能源发展＂十三五＂规划》的共同目标和要求。在此背景下,综合能源系统的理念应运而生,它是电、气、热、冷等各类能源统一规划、统一调度的综合性能源系统。目前,综合能源系统的系统建模是能源领域研究的热点问题,但已有研究大多是围绕某一特定/假定的区域能源系统进行建模,对综合能源系统的典型架构和系统模型尚缺乏统一的定义和梳理,同时对综合能源系统的效益评价体系研究仍处在起步阶段。在已有研究基础上,提出了区域型综合能源系统的典型物理架构,围绕系统中的独立型设备和耦合型设备构建了对应的物理和经济模型,并对当前综合能源系统的效益评价指标体系和评价方法进行了梳理,提出了未来综合能源系统建模及效益评价体系研究领域的研究重点和发展方向,以期为相关研究和项目落地提供参考和借鉴。

配售分离环境下高比例分布式能源园区电能日前优化调度1709-1717

摘要：在电力市场配售分离的改革背景下,结合一种新的配电网市场结构对园区售电商的角色与功能进行了描述。针对含光伏（photovoltaic,PV）出力、储能装置（energy storage system,ESS）、电动汽车（electric vehicle,EV）以及温控负荷等分布式能源的多个智能楼宇的居民小区为研究对象,考虑电能在园区的双向流动、分布式能源的信息流动以及各主体交易机制,以满足用户利益的同时实现整个园区调度总成本最小为目标,建立了日前调度模型。最后,考虑变压器寿命影响,采用合作博弈Shapley值解决由于功率限制导致各个楼宇的利益分配不公平的问题。

基于交替方向乘子法的微电网群双层分布式调度方法1718-1725

摘要：随着分布式电源的渗透率提高,微电网作为一种有效消纳方式得到了广泛发展和应用。将邻近的多个微电网互联构成微电网群系统进行协同控制和管理,能够有效提高系统的运行经济性和可靠性。提出一种基于交替方向乘子法的微电网群双层分布式调度方法。上层以微电网群系统总运行成本最小为目标,协调各微电网之间的功率交换;下层主要实现各微电网内部各可控分布式电源的优化管理。分布式求解中各微网仅需与相邻微电网传递期望交换功率信息,降低通信需求与负担,且保护各微电网隐私。算例验证了所提方法的收敛性与可行性。

冷热电联供型多微网主动配电系统日前优化经济调度1726-1734

摘要：多个冷热电联供型系统以微网群的形式接入主动配电网,微网和配网作为不同的利益主体在电力市场环境下的利益博弈,给传统的经济调度带来巨大挑战。在分析冷热电联供型微网中设备组成、能量流动关系的基础上,对各设备进行独立建模,并针对冷热电联供型微网中的负荷类型建立能量平衡约束条件。冷热电联供型多微网和主动配电网作为两个不同的利益主体,采用分布式建模方法,建立不同的经济优化目标,联络线电功率作为两者的耦合变量,等效为虚拟负荷和虚拟电源实现冷热电联供型多微网主动配电系统优化模型的并行求解。天津中新生态城的算例表明冷热电联供型多微网主动配电系统优化经济调度是有效的,能够实现两个利益主体的经济最优。

含热泵和储能的冷热电联供型微网经济运行1735-1742

摘要：冷热电联供型（combined cooling,heating and power,CCHP）微网能够实现多能源间优势互补和统一协调运行,是一种新型、高效的供能方式。为了分析热泵和储能装置的经济节能作用,在分时电价及微网并网运行的条件下,以调度周期内系统总运行成本最小为目标函数,建立了一个包含风机、光伏、燃料电池、CCHP系统、地源热泵及储能装置在内的微网运行优化模型,采用混合整数规划法对模型求解,并与常见的CCHP型微网优化调度模型对比分析。仿真算例表明：热泵和储能装置可以改变系统中冷、热、电的耦合关系,增强系统的灵活调节能力,具有显著的经济效益。

基于脆弱度分层的微电网分级优化动态重构1743-1751

摘要：根据微电网的特点,提出将微电网功率可调节裕度指标引入到微电网综合脆弱度指标之中,建立了更为完善的微电网脆弱度指标体系,使其更能反映当前微电网的稳定状态;并将微电网重构须遵循的组网规则以组网约束的形式引入到动态重构的约束条件之中,使得重构后的微电网更具有可运行性;针对孤岛运行的微电网,提出了基于脆弱度分层的微电网分级优化动态重构策略。根据当前微电网脆弱度大小所反映的微电网安全稳定状态的轻重缓急,将微电网重构按照经济性重构、稳定经济性重构和紧急稳定性重构分为三个层次,每层侧重于不同的优化目标,有利于确保系统安全性的基础上提高系统运行的经济性;为提高重构的实时性,提出了基于约束条件分级的优化方法,并应用到每一层重构的优化过程之中,先行处理不涉及潮流计算的约束判断,使得只有满足先行级约束的方案进入后续级优化,可大大减少计算量。算例结果验证了所提方法的有效性。

电网技术杂志国家重点研发计划

柔性直流输电网线路保护配置方案1752-1759

摘要：受限于直流断路器开断能力,柔性直流电网的线路保护需要具有极快的动作速度。提出了柔性直流电网线路保护配置方案：主保护采用单端量保护原理以满足动作速度的要求,同时需要采取适当的解耦措施和故障选极方法,以及雷击、噪声等干扰的识别方法,以保证保护的可靠性;后备保护采用灵敏性较高的双端纵联保护原理,包括行波差动保护和基于无功能量的方向保护,在时序上与主保护配合,同时在直流侧故障时要能够先于交流侧保护动作。比较分析了柔直电网线路保护和传统直流线路保护、交流线路保护配置方案的异同,对于我国在建的柔直电网具有重要参考价值。

输电网规划模型中失负荷概率约束的嵌入及转化方法研究1760-1767

摘要：风电大规模并网使得输电网网架规划所考虑的不确定性利益日益增加,灵活性规划难度加大。传统的规划后校验方法难以精确地量化不确定性指标,易造成规划方案的线路冗余,增加投资成本。针对风电出力的随机性,构建并分析了嵌入先校验失负荷概率（loss of load probability,LOLP）约束的网架规划模型,在对模型凸松弛的基础上,应用超分位数理论对LOLP约束实现确定性转化,随后对原问题和松弛后的问题迭代求解来减少估计误差。最后,以IEEE 30和IEEE 118节点系统验证了所提模型和算法的有效性,并分析了所提模型计算成本及风电场景选取对规划方案的影响。

基于多维变量筛选-非参数组合回归的长期负荷概率预测模型1768-1775

摘要：长期负荷预测是电网规划及电力市场中长期交易的基础。针对长期负荷受多维因素驱动、不确定性强的特点,提出了非参数组合回归的长期负荷概率预测模型。通过Granger因果分析对驱动负荷长期发展的多维变量进行初步筛选;为提高预测精度,基于逐步平均组合将筛选后的变量集进行非参数组合回归建模,在实现最优组合模型的同时综合各变量对长期负荷的动态驱动;基于随机变化率对最优组合模型包含的多维变量进行不确定性建模,并应用于长期负荷概率预测,获得长期负荷10%、50%、90%分位点值。算例分析结果表明,非参数组合回归模型不仅精度较高,且结合多维变量不确定性建模能实现长期负荷概率预测。

基于改进标签传播算法的电力系统并行恢复分区方法1776-1782

摘要：制定合理有效的分区方案是并行恢复的首要任务。由于电网运行的潮流分布能够反映系统内节点之间联系的紧密程度,为了达到更有效的分区目的,结合复杂网络社区发现理论和潮流信息,提出一种基于改进标签传播算法的电网并行恢复分区方法。首先给黑启动电源分配不同的子区标签,再根据停电前支路潮流信息构建电网节点的标签传播矩阵。反复将节点标签的信息在电网中传播,直至各节点标签信息不再发生变化,则具有相同标签的节点被划分到同一个子区。针对传统标签传播算法可能出现的标签振荡现象,提出了同时考虑邻接节点标签和自身历史标签的节点标签影响策略。通过IEEE 39节点系统的仿真表明,所提方法得到的分区结果在区间功率交换、最大子区规模和模块度方面效果显著。最后利用某省级电网的实际数据进行仿真分析,验证了所提方法用于实际系统的有效性。

风电爬坡事件研究综述及展望1783-1792

摘要：风电爬坡事件易造成系统有功功率不平衡,破坏频率稳定性,甚至引起大规模切负荷,严重威胁着电网的安全稳定经济运行。从定义、预测方法和控制策略3个方面对风电爬坡事件的相关研究进展进行了综述。首先对比分析了爬坡事件的常用定义,明确了其优缺点和适用范围;其次,归纳了爬坡预测方法的研究现状,根据是否由风电功率预测结果判断划分为直接预测方法和间接预测方法两类,总结了常用预测方法评价指标;然后阐述了无储能的有限度爬坡控制策略的基本思想、控制方法和风储联合爬坡控制策略的原理以及研究进展;最后展望了风电爬坡事件未来的重点研究方向。

风电参与电力系统调频技术研究的回顾与展望1793-1803

摘要：风电参与电力系统调频可增强系统频率稳定性,减小系统同步机的有功备用容量,提高系统的风电接纳能力。从风电机组、风场、系统3个层面回顾了近十几年来有关风电参与系统调频的研究状况。在风电机组层面介绍了目前的风电机型及其并网对系统频率的影响,阐述了目前存在的风电机组调频控制策略的基本原理和特性。在风场层面概述了目前风场内部风电机组之间和风电机组与变流器之间有功协调控制的调频策略。在系统层面叙述了风、水、火、荷等之间协调控制参与系统调频的研究现状。对今后风电调频研究方向进行了展望,即风电机组-场-群一体化控制和源-网-荷的综合协调控制将成为风电参与系统调频研究的重点和热点。

次同步扰动下的双馈风机系统多频率响应分析1804-1810

摘要：基于传递函数的思想分析了次同步扰动下双馈风机系统的多频率响应。首先,基于次同步扰动信号的响应路径,将双馈风机系统分为受控异步机系统和网侧换流器系统。其次,基于次同步扰动信号在受控异步机系统内各环节的作用或响应流程,定性推导并分析了受控异步机系统各环节的频率响应,获得了异步机转子和定子的多频率响应。再次,基于次同步扰动信号在网侧换流器系统各环节的作用或响应流程,定性推导并分析了网侧换流器系统各主要环节的频率响应,获得了网侧换流器注入系统的各频率响应。由此,获得了双馈风机系统整体在并网点输出的电流多频率响应,揭示了次同步扰动下,双馈风机并入系统的多频率特性。最后,基于仿真验证了上述理论分析的正确性。

基于电力需求响应的多时间尺度家庭能量管理优化策略1811-1818

摘要：在智能用电的背景下,电力用户与电网的互动更加频繁,用户在考虑自身经济调度的同时,可通过参与电力需求响应获取额外收益。首先建立了包含最大功率约束与需求响应事件约束的激励型需求响应模型及含光储设备的家庭用电模型;然后建立了基于模型预测控制的多时间尺度家庭能量管理模型,提出了以用户净支出与购电功率波动最小为目标的日内家庭用电双层优化策略及实时用电调整策略。通过改变蓄电池充放电功率应对实时运行过程中不可调整负荷及光伏出力的波动,保证用户购电功率满足需求响应要求。最后以某典型家庭负荷配置为例,通过对比不同场景下的优化结果,验证了策略的有效性,并分析了需求响应机制对用户的影响。

基于动态自适应粒子群算法的非侵入式家居负荷分解方法1819-1826

摘要：非侵入式负荷监测可以在保证用户隐私的前提下深入分析用户独立负荷的用电信息,是智能用电技术体系的关键内容。为提高负荷辨识的准确性,提出一种基于动态自适应粒子群算法（dynamic adaptive particle swarm optimization,DAPSO）的非侵入式负荷分解方法。在传统功率特征的基础上,将总谐波失真系数（total harmonic distortion,kTHD）作为负荷新特征引入目标函数,采用DAPSO算法对实测用电数据进行负荷分解。仿真结果表明,在不同噪声背景下,DAPSO算法的负荷辨识率和收敛速度均得到一定提高,从而验证了DAPSO算法对家居负荷分解具有更优的可靠性和鲁棒性。

基于双自由度控制的直流微网中多DG负极接地故障环流抑制1827-1836

摘要：直流微网中的分布式发电单元（DG）将可再生能源转化为电能,并通过并联H桥DC/DC变流器将电能输送到直流母线,能够有效地解决能源危机和环境污染问题。但由于很多DG安装在室外,线路易于老化使绝缘变差,特别在雷雨天气时,DG侧容易发生接地故障,导致某些变流器内部流过很大的共地环流,这会触动变流器过流保护装置从而影响系统稳定性。针对直流微网中多DG负极接地故障造成的共地环流问题,利用双自由度控制策略对共地环流进行抑制,从而有效地提高系统的故障穿越能力,并且系统在正常运行和故障情况下无需控制策略切换,从而不影响经济成本。首先论证传统双极性调制方法不能抑制所述共地环流,然后提出双自由度控制策略,即通过共模控制来抑制共地环流,并且通过下垂控制来提高各变流器均流精度,同时施加惯性环节抑制电压跌落,最后通过仿真和实验结果表明各种工况下所提控制方法的优越性。

SF6混合气体及替代气体研究进展1837-1844

摘要：SF6气体性能优异,广泛用于电气设备中,但其温室效应严重,被列为国际上限制使用的气体之一。国内外研究人员寻求替代SF6的环保气体,对SF6混合气体及替代气体开展了大量研究,取得了较大的研究进展。分析了SF6混合气体的绝缘、灭弧和理化特性及其分层分布特性,提出了混合气体检测、充气和回收等关键技术方案,表明SF6混合气体具有推广应用价值。针对不含SF6的替代气体,总结了CO2、N2和干燥空气等常规气体的特性及应用,探讨了新环保气体CF3I、c-C4F8、C5F（10）O和C4F7N的研究现状及存在的问题,综述了新环保气体设计取得的进展,同时指出了环保绝缘气体设备面临的技术问题。最后,给出了环保气体未来的研究方向,包括推广SF6混合气体设备,研制采用C5F（10）O或C4F7N的更高电压等级电气设备,及采用理论化学计算方法设计性能优异的SF6替代气体等,以期推动SF6替代技术快速发展。