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电网技术 2018年第11期杂志 文档列表

电网技术杂志能源互联网的规划、运行与交易基础理论

考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划3459-3468

摘要：随着地理上形成的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）逐渐增多,在转向能源互联网的初始阶段中,进行已有配电网络的扩展规划时面临着新的要求。为充分利用RIES可实现多能互补利用的优势,提出一种考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划方法,用于满足负荷增长并促进资源的优化利用。首先,从能源生产、转换、存储和使用出发,构建了含多种能源设备和需求响应负荷的RIES,并分析了RIES内部能量间的转换关系。其次,基于多系统（multi-agentsystems,MAS）搭建包含主管层、区域层、设备层的3层交互结构,实现空间尺度上不同实体的相互作用。基于此结构,对含居民、商业、工业类区域综合能源系统的配电网,建立了双层优化模型,上层进行配电网的扩展规划,下层实现区域综合能源系统的优化运行,并分析了上下层模型间的数据传递关系。然后,采用遗传膜算法（genetic membrane algorithm,GMA）和序列二次规划法（sequentialquadraticprogramming,SQP）嵌套求解上下层模型。最后,仿真算例表明,考虑区域综合能源系统优化运行的配电网规划可以减少规划的总成本,提高能源利用效率和新能源消纳率。

计及需求侧响应和热/电耦合的微网能源优化规划3469-3476

摘要：考虑热/电互补协调的能源优化规划是提高微网综合能源利用率的基础。兼顾优化规划的配置经济性和运行经济性,并通过优化运行提高配置经济性,考虑电/热负荷需求响应和供需双侧热/电耦合,平滑供能侧热/电负荷曲线,修正配置容量。综合考虑微网年等值配置成本和四季典型月的运行收益,计及可行性约束和安全性约束,建立微网能源优化规划数学模型。利用禁忌搜索算法求解得到微网能源分层嵌套一体规划方案。算例分析表明,禁忌搜索算法适用于该优化问题,综合考虑电/热负荷需求响应和供需双侧热/电耦合的微网能源分层嵌套一体规划方案,达到了经济性最优的效果。

计及风电不确定性的电-气-热综合能源系统扩展规划方法3477-3485

摘要：以电网为核心的电-气-热综合能源系统（integrated energy system,IES）可有效提升系统的供能效率与运行灵活性,将是未来能源供应的主要形式。类比于电网中的风电发展,大规模随机波动性风能的并入亦将成为IES规划与运行中的重要挑战。据此,提出了一种计及风电不确定性的IES扩展规划方法,建立了以投资、运行、电能不足与弃风成本之和最小为目标的混合整数线性规划模型。该方法可在保证计算效率基础上,精确挖掘风电的不确定性,明晰风功率波动性对IES扩展规划的影响。同时,针对所建模型难于直接、高效求解的问题,提出一种基于场景法的两阶段规划求解策略,以保证模型求解的效率与可行性。利用GAMS对所建IEEE14-NGS14算例系统进行优化解算,所得最优扩展规划结果证明了本文所提方法的正确性和有效性。

计及用户评价的智能用电社区分层优化调度3486-3495

摘要：灵活可控、双向互动的智能用电社区是智能电网的重要组成部分,对其进行调度时需要同时考虑配网、运营商、居民的三方利益主体诉求,提出考虑用户评价的以运营商层为主导、居民层协同调度的分层调度模型。首先,基于可控负荷运行特性、热力学传播惯性和电动汽车出行规律建立居民层分类负荷模型;其次,建立包含体感评价、出行评价和用电评价的智能社区用户评价体系模型;再次,在运营商层以收益最高和电网波动最小为目标进行多目标优化,在居民层以用户评价最好为目标优化居民用电安排,建立分层调度模型;最后,对所提模型进行仿真验证,证明所提模型有效性。结果表明所提分层优化调度策略能够在平抑配网负荷波动的同时保证运营商收益和居民用电评价。

计及不确定性的区域综合能源系统日前多目标优化调度3496-3503

摘要：针对区域综合能源系统因负荷变化及分布式光伏接入导致的供需失衡、节点电压/气压越限和分布不合理等问题,兼顾系统运行成本最低和电压、气压偏移度最小的目标,考虑能源互补,建立了计及负荷和光伏不确定性的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型,并使用NBI法构造Pareto前沿以描述多目标问题的解集。模型从调度角度提出了通过系统自我调节、光伏有功削减、无功调节和电转气等控制方案,探讨了不同方案对系统电压、气压控制的效果与运行成本的影响,分析了系统间相互作用与能量流动。最后在算例中对上述多种控制方案进行验证。结果表明,采用无功调节配合储气与使用P2G的方案,能够在日前优化调度中兼顾系统运行成本最优的和电压、气压控制水平最佳的目标。

多能流分布式综合能源系统容量匹配优化与调度研究3504-3511

摘要：综合能源系统可以实现电、热、气等多种能源形式的互补供能和满足负荷需求的多能调度,从而促进可再生能源消纳能力,提高能源综合利用率。针对含电、热、气并相互耦合的分布式多能流综合能源系统的设备容量匹配优化问题,建立以系统各能量成本最低为目标,以能量平衡和设备工作特性为约束的优化模型,采用一种区域收缩算法加速寻优收敛速度。以西安市某厂房办公楼为例,采用所建模型和所提算法得到综合能源系统最小能量成本下的最优容量匹配和调度策略。结果表明,通过系统的容量匹配优化可以大大减少电、热、气的单位价格,降低多级储热器、可逆固体氧化物燃料电池的设备成本,提高太阳能电池的利用率,可有效提高系统经济性。

含电转气和热电解耦热电联产机组的区域能源互联网联合经济调度3512-3519

摘要：热电联产机组（combined heat and power,CHP）传统＂以热定电＂的运行方式逐渐成为制约能源耦合系统发展的主要因素。以区域能源互联系统为对象,提出一种含电转气（power to gas,P2G）和热电解耦CHP的联合经济调度模型。首先,在CHP中引入有机朗肯循环系统打破热电耦合,通过电转气和CHP的协调运作提高系统经济性,同时兼顾系统间歇性清洁能源的消纳能力与环境污染的排放问题。其次,抽象出以系统用能成本和污染物治理成本之和最小为目标函数的数学模型,采用分段线性化和二阶锥松弛方法将模型线性化处理后对模型进行求解。最后,在IEEE-39节点电网与7节点天然气网耦合系统中进行模拟仿真,结果表明：在热电解耦运行方式下,CHP热电比优化控制对系统运行工况变化有较强适应能力;P2G能消纳多余风电,实现综合能源系统经济运行,降低排放。验证了所提模型有效性,可为区域能源互联网建设提供参考。

国外典型电力平衡市场的运作模式及其对中国的启示3520-3528

摘要：为了解决电力系统实时运行的供需平衡问题并提高运行经济性,国外典型电力市场均建立了实时平衡市场,并取得了成功的运行经验。而我国当前正处于从中长期电量市场向中长期交易和现货交易过渡的市场模式,目前采取的是电量交易和偏差考核结算,系统仍按照计划调度方式运行,缺乏促进系统实时平衡的激励机制,出现了结算考核费用不能有效覆盖系统平衡成本等问题,亟需建设适应现货交易的市场化平衡机制。为此,对国外典型平衡市场的运作模式及其结算方法展开研究,首先总结了平衡市场的运行框架,然后选取采用＂辅助服务市场＋调节电能市场＋不平衡结算＂模式的北欧和英国市场及＂一体化交易＂模式的美国PJM市场,从平衡资源获取、平衡责任划分和不平衡结算方法三方面对典型平衡市场进行了介绍,分析了不平衡电量结算和平衡服务容量成本分摊之间的耦合关系;随后对两类平衡市场模式进行了对比,分析了不同模式的特点和适应性;最后结合我国当前偏差考核结算机制存在的问题及市场化平衡机制的发展需求,对我国市场过渡期乃至现货市场开放后的平衡市场建设提出了相应的建议。

基于聚合机组模型的大型互联电网风电消纳的优化计算3529-3534

摘要：从长时间尺度上分析大规模互联电网的风电消纳水平,有助于评估风电并网的长期影响。对此,提出了一种基于聚合机组模型的时序模拟方法。该模型将具有相同或相似运行参数的机组进行聚合,大大地减少了整数变量的个数,提高了计算效率。其次,还考虑了互联电网中跨区联络线交易计划,给出输电通道电力曲线的优化范围,由此建立互联电网风电消纳的优化模型。最后,算例研究的结果表明,采用聚合机组模型得到的优化结果与传统机组模型得到的结果差异不大。但是,聚合机组模型计算速度更快,可以应用于长周期大范围互联电网风电消纳的优化计算。

电/热/气多能转换的可逆固体氧化物燃料电池信息物理融合建模与仿真3535-3542

摘要：信息物理融合是能源互联网的重要特征,是能源互联网能量管理系统亟需解决的关键基础问题之一。选取涵盖电、热、气三种能量流的可逆固体氧化物燃料电池（reversible solid oxide fuel cell,RSOFC）作为典型能量节点开展信息物理融合建模研究,建立了基于质量守恒和能量守恒的RSOFC发电和制氢2种工作模式的电化学过程物理模型,利用状态机达到电池运行过程中2种工作状态的转换,采用时序分析方法研究可逆固体氧化物燃料电池节点信息系统与物理系统之间的信号交互,构建能量节点的信息物理融合动态模型,同时对节点内部的电、热、气不同能流形式进行归化统一表征,明确节点的多能转换关系。利用所建立的模型对不同调度时间步长的2个案例进行仿真分析,结果表明构建的RSOFC信息物理融合模型能够在短时间内对调度信号作出准确响应,并使燃料利用率或蒸汽利用率以及电堆温度保持在预设的合理范围之内,验证了所建模型对能量节点的调度、控制和交互功能。

电网技术杂志2017年国际供电会议学术动态系列报道

提升现代配电系统效率和效益的研究与实践3543-3548

摘要：传统管理技术性线损的方式是限制终端用户所吸收的无功功率,这对于分布式发电渗透率较高的主动配电系统已不再适用。为了提升现代配电系统的效率和效益,应在电能损耗计算和管理中全面考虑现代配电系统的特性所带来的影响。根据第24届国际供电会议（CIRED2017）规划分会的相关论文以及圆桌会议（RT4和RT5）的讨论内容,介绍了现代配电系统网损评估的模型和方法,侧重于精确计算技术性损耗和有效识别非技术性损耗的模型和方法,并给出了欧洲各国提升配电系统效率和效益以及高效益配电系统的实践案例。研究结果表明,合理利用信息化技术来完善损耗计算以及合理制定降损策略来进行损耗管理,能有效地提升现代配电系统的效率和效益。

配电网规划应用ICT技术的进展3549-3556

摘要：主要结合CIRED 2017 Session5发表的文章,分析了信息与通信技术（informationandcommunication technologies,ICT）在配电系统规划中的应用理念和发展设想,主要包括信息采集、协调规划、实际应用,以及新型发展模式等4个部分的内容。第1部分,分析了ICT系统的采集信息与数据处理方法,即在特定的数据处理平台上,提取ICT系统中用于配电系统规划的相关数据,采用聚类、数据挖掘等方法来提取配电系统状态的数据特征;第2部分,分析了ICT系统与配电网的协调规划方法,通过协调ICT系统的可靠性与配电系统可靠性,选取适合配电系统可靠性需求的ICT设备安装地点和量测精度,以实现配电系统的可靠性和经济性目标;第3部分,从负荷和电源出力预测、配电网规划和求解算法3个方面给出了ICT技术在配电系统规划中的具体应用;第4部分,介绍了元胞电网、多微电网、分形网络、自治式电力网络等新型电网发展模式;最后,对ICT技术在配电系统规划领域的发展进行了展望。

电网技术杂志国家重点研发计划

大规模风电接入下基于随机配置点法的电网再调度方法3557-3565

摘要：日益增长的风电规模及其随机波动性给电力系统运行带来了新的挑战。为避免电力系统运行中出现的短期电力电量不平衡事故,引入风电出力以及可中断负荷的响应不确定性模型,构建了以1 h为时间尺度的电网随机再调度模型,对日前24h调度计划进行修正。综合考虑计算精度与计算成本,提出了一种利用Clenshaw-Curtis选点规则构造稀疏节点集的随机配置点法。基于新英格兰39节点系统的仿真结果评估了可中断负荷在随机再调度过程中的作用,分析了激励水平对再调度结果的影响,验证了Clenshaw-Curtis稀疏节点法的有效性。

考虑复杂生产约束的电池生产工业园区能源网络与生产管理综合优化运行3566-3574

摘要：工业园区具有用电规律明显、基础设施完善和生产资源众多等明显优点,具有参与调峰等系统辅助性服务的良好基础,因此合理优化工业园区能源利用结构是解决能源问题的重要途径之一。但是工业园区能源需求与其生产密切耦合,而生产必须满足其流程工艺要求和生产任务,针对如何考虑复杂生产约束下工业园区能源网络综合优化运行这一问题,以生产流程性强的蓄电池生产工业园区为例,首先提出了涉及冷热等能源的能量与生产管理系统的基本框架,并在引入了资源任务网方法的基础上建立了同时满足蓄电池生产厂内多种类型的生产工序、生产任务和能源要求等的约束条件,确定了以工厂运行经济性最优为目标的数学模型,并在GAMS软件中通过模型预测控制（modelpredictive control,MPC）优化模型进行滚动优化求解。最后通过算例分析表明所提出的优化模型能将工业生产调度的时序性和用能需求的多元性有机结合,并通过对经济性和响应灵敏度对比验证了所提模型及算法的有效性。

接入孤岛新能源电场的双极柔直换流站控制策略3575-3582

摘要：当新能源电场孤岛接入柔性直流换流站时,需要柔性直流换流站为其提供交流电压。若双极柔性直流换流站的正、负极换流单元均采用定交流电压幅值、定频率控制（简称定U/f控制）,会由于其接入同一交流母线且控制目标相同而导致系统不稳定。因此,针对大容量新能源孤岛接入的柔性直流换流站,提出双极换流单元的交流电压、频率下垂协调控制（简称双U/f下垂控制）,并与一极采用U/f控制,另外一极采用定有功功率、定无功功率控制（简称定P/Q控制）进行了对比分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了4端柔性直流电网模型,以新能源电场出力波动、单极闭锁及受端交流系统短路故障为例对2种控制策略进行了仿真测试,验证了文中所提出控制策略的有效性。

交直流混合系统的序网络及其在CDSM-MMC直流侧短路对交流侧影响分析中的应用3583-3593

摘要：在交直流混联电网中,直流（交流）侧故障会对交流（直流）侧电气量产生影响,但目前还缺乏一种具备较强普适性的能定量分析这种影响的方法。为此,首先在分析交、直流电气量之间映射关系的基础上,提出了交直流混合系统序分量网络模型及各序网存在的条件。其中,混合系统的＂正序网络＂反映了交流电气量正序分量与直流系统中直流分量的映射关系;＂负序网络＂反映了交流电气量负序分量与直流系统中二次谐波分量的映射关系;＂零序网络＂反映了交流电气量零序分量与直流系统中工频分量的映射关系。其次,以光伏直流接入系统为例,利用其序分量网络模型分析了直流短路后交流侧的电气特征。最后,在光伏直流接入系统的PSCAD/EMTDC模型中,验证了混合系统序分量网络模型的正确性以及直流故障后的交流电气特征,并分析了换流站接地方式对序分量网络及故障特征的影响。

接地极偏磁治理对电网GIC的影响3594-3600

摘要：超/特高压直流工程建设用电容隔离装置治理电网的接地极直流偏磁,改变电网地磁感应电流（geomagnetically inducedcurrent,GIC）的自然分布,使地磁暴电网灾害的风险增加。针对哈密电网接地极直流偏磁治理,建立了计算新疆电网的GIC模型,采用1V/km地电场和MATLAB计算了电容隔离装置投入前后的电网GIC,分析比较了哈密电网偏磁治理对新疆750kV及哈密220kV电网GIC的影响。结果表明,采用电容隔离方法治理接地极的直流偏磁,会使包括换流站在内的一些站点的GIC量值增大,增大变压器GIC故障以及地磁暴电网灾害的风险。研究方法及结论对接地极偏磁治理与评估也同样有效。

基于节点分支电流幅值的含DG配网差动保护原理3601-3608

摘要：电流差动保护凭借其绝对选择性、适于多源网络等的诸多优点在含分布式电源配电网得到了广泛的应用,但目前配网通信水平较低,易受电流互感器（currenttransformer,CT）传变误差的影响,使其难以满足对线路两端采样值的高同步要求。该文提出了一种基于节点分支电流幅值的含分布式电源（distributedgenerator,DG）配网差动保护原理,通过考虑CT暂稳态因素的影响,量化制定保护门槛的整定值,利用标量传输弱化差动保护对同步误差的严格要求。同时计及分析不可测分支对该保护可靠性的影响,利用DG并网处三分支节点的故障特性,建立节点分支辅助判据,消除主判据盲区。该方案简单易行,具有良好的耐同步和耐CT误差的能力,且对配电网线路复杂的实际情况具有良好适用性。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该方案的有效性。