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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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含DG的配电网规划是一种复杂的组合优化问题，随着智能配电网的发展以及波动性可再生能源的接入，对优化模型的效率提出了更高的要求。该文提出了基于混沌优化算法（chaos optimization algorithm，COA）和极值动力学优化算法（extreme dynamics optimization algorithm，EO）相互结合的多目标问题求解模型。通过算例验证，结果表明COA-EO优化算法同时利用COA算法和EO算法的优点，从而成功避免了各自缺陷，使得普通EO算法跳出局部最优，避免了算法的早熟现象，从而得到了全局最优结果。另外，为得到更好的多目标优化结果，引入Pareto最优解，并利用所提出的COA-EO算法求解Pareto最优解。计算结果亦表明COA-EO算法的优化性能优于EO算法、遗传（genetic algorithm，GA）算法、蚁群（ant colony optimization，ACO）算法、ACO-EO算法和GA-EO算法，说明COA-EO算法是解决含DG配电网规划问题的有效工具。
含分布式新能源配电网规划均采用被动、保守接入分布式新能源的规划方法，固然保证了配电网安全，但并没有反映分布式新能源的出力特征，因而造成不必要的配电网建设投资。为了解决这一问题，采用基于随机机会约束规划的有源配电网规划方法，将有源配电网规划中必须满足的硬性约束条件转变为较高置信度的软约束形式，同时，在模型中引入反映经济效益的投资成本、网络损耗以及反映配电网供电安全性的电压偏移度这3个目标函数作为优化对象，形成了有源配电网规划的多目标随机机会约束规划模型。采用结合量子法改进的非支配排序多目标优化遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm2， NSGA-2）求解获得非劣解帕累托前沿，在此基础上，运用逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）对非劣解排序得到最优方案。最后，以57节点的配电网网络为算例，验证了方法的可行性、有效性。
光伏发电具有随机性和间歇性的特点，使得配电网的可靠性存在下行风险。针对含光伏电源的配电网系统，传统的可靠性评估方法往往忽略光伏系统对可靠性的影响。利用序贯蒙特卡罗法对配网进行可靠性分析，考虑太阳光辐照度、光伏输出功率、时序故障率等因素的影响，建立基于时间序列的光伏发电系统可靠性模型；同时构建了考虑负荷功率随机性的中、短期负荷（月、小时）可靠性模型；最后引入可靠性灵敏度指标，评估了不同节点接入光伏发电系统后的可靠性。通过对含光伏发电系统配电网算例系统的可靠性进行评估，结果证明了算法的有效性，该方法为光伏接入位置的选择、容量的确定和配网可靠性的提高提供了重要的理论依据。
为了提高配电网的供电可靠性，对配电网继电保护配合规划设计的关键技术进行了研究，提出了单纯时间级差全配合模式、单纯时间级差部分配合模式、单纯3段式过流保护配合模式和3段式过流保护与时间级差混合模式，论述了4种配电网继电保护配合模式的工作原理，并对其特点进行了比较，给出了配电网继电保护配合模式的选择原则，结合实例对所论述的方法进行分析，结果表明，所给出的多级保护配合模式和选择方法是可行的。
智能电网已成为当今电网的发展趋势。作为支撑智能电网的重要组成部分，信息系统与配电一次网架系统相互耦合、密不可分，对电网规划和运行的影响日益突出，传统的配电网规划方法较少考虑信息系统与配电一次网架系统间的相互影响，已无法适应智能电网发展背景下的精细化规划的需求。该文探讨了配电网架规划、配电通信网规划、配电自动化规划三者之间的协调关系和协调指标，初步提出了三者协同规划的思路框架并具体探讨了各规划子问题的规划模型、指标和方法。研究结论可为未来主动配电网的一次电网架构、二次自动化系统与智能决策支持系统的三位一体协同规划提供思路。
随着分布式电源（distributed generation， DG）越来越广泛地应用，逐渐接入到配电网中，对配电网影响举足轻重，而目前配电网最大供电能力（load supplying capability， LSC）的计算方法均未计及DG接入带来的随机性影响。针对这一问题，首先建立LSC求解模型，在蒙特卡罗模拟的概率潮流计算中考虑DG随机性，利用改进的负荷倍数法和计及电压与支路功率约束的LSC逼近法来计算配电网最大供电能力；然后通过配电网IEEE-33算例验证该模型和算法的有效性，模拟多种情景下LSC的变化，仿真结果表明DG接入配电网可提升网络静态安全裕度，且DG随机性出力影响LSC的分布特征；最后分析制约LSC提升的薄弱环节，并建议在节点电压较低处增加调压装置或无功自动补偿装置。
近年来，随着国内城市电网建设的快速发展，亟需建立科学、客观的指标体系来评价电网的运行建设水平与世界一流水平的差距。该文通过借鉴国际电力行业常用指标体系，从安全可靠、经济高效、服务优质、绿色低碳、友好互动等5个方面，筛选了能够表征世界一流电网特质的核心指标，并通过核心指标专业驱动因素的分析，层层分解形成二级指标。实例表明，本文提出的指标体系，能够全面客观地反映电网的发展水平与薄弱之处，引领电网发展的重点与方向。
能源革命和第三次工业革命的发展对智能电网在能源互联和信息互通方面提出了更高的要求。基于天津生态城智能电网创新示范区建设，面向未来电网发展形态，深入分析智能电网发展需求，设计可持续发展的智能电网创新架构，提出基于虚拟电厂和能效电厂的能源互联网规划方案，提出基于大数据和信息广泛互联的智慧能源信息服务体系架构，以提高社会的参与度和居民感知度为目标，提出智能电网建设模式、运营模式、服务模式和交易模式，充分发挥智能电网的平台效应，并从根本上改变智慧城市的生产和生活方式。
为解决传统的区域配电网规划评估一般仅考虑经济性、评估不够全面的不足，综合考虑中低压配电网整体规划方案的技术、经济水平及企业的供电义务因素，从供电裕度、电网安全、服务水平、经济效益四个方面构建综合评估指标体系，并引入公共服务价值模型建立综合评估模型，实现对中低压配电网整体规划方案的科学评估。指标体系构建及方案评估过程遵循差异化原则，即以Q/GDW 1738—2012《配电网规划设计技术导则》中供电分区为基础，差异化设计评估指标、设置指标权重及评分标准，同时指标评分采取存量值与增量值综合评分方法，解决不同区域由于电网基础现状、供电需求、发展目标不同导致的投资敏感性的差异。实际算例表明，所提出的方法能够有效指导区域中低压配电网规划中资源科学优化配置，引导规划方向。
鉴于目前国内外关于电网环保问题研究少、环保规划缺乏方法框架体系指导的现状，首先分析了电网环保规划的特点，初步建立起区域电网环保规划方法框架。该方法框架更加关注区域生态环境质量的整体提升，以环境规划基本理论为指导，全面识别电网系统的环境影响，并根据影响方式的不同采取分类防治的思路分别进行规划方案的设计。以珠海电网“十三五”环保规划为例，在珠海电网环保现状分析的基础上，明确了土地占用、电磁辐射等应重点应对的环境问题，提出了对生态环境、生态景观、环境质量3类环境问题的规划方案和针对重点问题的优先实施项目。根据投资效益评估，预计方案实施后，变电站占地面积、电磁辐射、噪声值等将达到相应的国家标准，电网系统环境影响整体降低。
电网互联可以充分发挥电网的经济效益，而同步电网规模充分扩大后将带来电网调度、低频振荡等问题。从纯技术的角度，提出决定同步电网合理规模的3个基本约束：频率稳定约束、低频振荡最低频率约束和同步功率支援效应消失约束。研究表明：稳态频率偏差指标比暂态频率偏差指标对同步电网规模的要求更高，因而同步电网频率稳定约束可根据稳态频率偏差指标计算；快速励磁控制在低频振荡频段内对发电机阻尼的贡献是负的，且振荡频率越低负阻尼越大，配备有电力系统稳定器的发电机总电气阻尼通常在振荡频率低于0.3 Hz后变负，且振荡频率越低负阻尼越大；同步功率系数是刻画同步功率支援效应的指标，若同步电网内2台机组间稳态功角差超过90°，同步功率支援效应将消失。从同步电网一般性结构出发进行研究，其研究结论对实际电网的互联方式与电网规模确定具有指导意义。
为了消除用于评价电力网络规划方案的同类指标之间存在的关联性， 提出一种基于Choquet容度积分的规划方案综合评价方法。首先利用Choquet容度的非可加测度特性对不可加的关联指标进行测度， 然后应用Choquet积分求取综合评价结果以消除指标间的关联性。经济性评价容纳了不同决策者面对电力网络投资收益不确定时的风险态度/偏好， 需要采用合适的效用函数来描述决策者的风险偏好，该文采用基于Choquet积分的风险溢价来度量决策者为消除风险愿意减少的回报量， 然后将求得的已考虑风险偏好的决策者主观预期综合收益作为经济性指标的综合评价结果。针对经济性和可靠性评价指标， 建立了电力网络规划方案评价决策表。算例结果表明， 所提出的方法可以对电力网络规划方案进行合理评价。
随着我国经济社会的快速发展和生活水平的提高，用户对供电可靠性需求不断攀升。相比新加坡等先进国家的电网，我国电网的供电可靠性水平相对落后，不少研究学者希望按照新加坡“梅花”状网架结构打造“世界一流电网”。目前对新加坡电网的研究主要集中在“梅花”状网架结构和合环运行上，也有论文对其自动化水平、管理水平等因素开展研究，但对新加坡电网的研究比较零散，缺乏全面系统的剖析，该文围绕高可靠性供电，从一次网架结构与二次系统配合、全电压等级协同合环运行、技术要素与管理要素相结合等3个方面深入剖析新加坡电网高可靠性供电方案，为提升我国电网规划、运行和管理提供科学参考和借鉴依据。
目前，我国经济结构正在发生大规模调整，能源体系转型，作为经济发展风向标的电量增长也出现了新的变化。在如此复杂的形势下，准确的中长期电力需求预警对电力系统资源的综合规划有着重要的意义。为此，提出了一种能源互联网下的中长期电力需求预警理论框架，从大数据的视角重新审视电力需求预警。首先构建了中长期电力需求预警的理论框架，然后提出了基于内因分析和基于外因分析的中长期电力需求预警方法，并介绍了相关性分析、预测分析、分类分析等中长期电力需求预警模型，最后，对未来中长期电力需求预警进行了总结和展望。
特高压交流输电技术可以实现能源大范围优化配置，为社会经济协调可持续发展提供强有力的支撑。断路器作为其安全运行的重要保障，一直以来都是研究热点。特高压输电系统所具有的分裂导线参数特性、过电压、电磁环境等复杂电气特征严重影响断路器可靠动作，对其动作特性以及灵敏性提出了更高的要求。在分析国内已投运的特高压交流工程的基础上，对以上因素给断路器保护带来的新特点进行分析，提出了基于PCS-921G装置的断路器保护配置，并针对失灵保护，三相不一致保护，过流保护以及自动重合闸给出了相应的整定方案，并对其加以验证，为后续特高压交流工程断路器继电保护提供宝贵的设计依据。
针对混合式直流断路器电力电子器件依靠燃弧电压导通，极易出现过压过流等问题，提出了一种新型限流式直流断路器拓扑，设计了其固态开关的均压均流电路，并对其进行建模分析。所提出的拓扑在断路器正常运行时无额外损耗，在短路故障发生时可以无延时地导通固态开关，并快速切断短路电流，其均压均流电路在不影响故障切除的同时能有效均衡各电力电子器件的电压电流。最后对所提拓扑在PSCAD/EMTDC软件平台上进行建模仿真，结果表明提出的新型限流式直流断路器能够在短路故障发生时有效限制短路电流上升，快速切断故障，并可靠地保护固态开关。
高压直流输电系统受端换相失败时，整流侧换流器短时间内会从送端交流系统吸收大量无功功率，在送端交流系统较弱或其他不利条件下可能产生电压不稳定或保护误动作等问题。以银东直流工程为例，分析了受端换相失败后直流系统的响应特性，研究了直流逆变站换相失败导致的送、受端交流系统故障耦合机理，并通过仿真给出了弱送端系统条件下的电压波动情况，结论对直流工程建设调试和交流电网调度运行具有重要的指导意义。
本文首先阐述了多分裂导线次档距振荡的机理，分析了影响次档距振荡发生的几个主要因素，并以河南郑州尖山的国网公司舞动防治技术重点实验室的真型试验线路为依托，开展了真型试验线路自然次档距振荡的观测与分析。试验使用拥有多种功能的线路振动监测系统，定性和定量分析分裂导线次档距振荡的规律。研究结果表明，三相导线中，迎风侧边相导线容易形成稳定的次档距振荡，由于迎风侧边相导线对气流的干扰，中相导线几乎不发生次档距振荡。另外，各相子导线以及不同档距处的振荡状态皆有所不同，振荡的幅值和频率受到风速的影响也有所变化。
对于孤岛运行的微网而言，正确分析系统状态和分布式电源的工作方式非常关键，所以高效精确的潮流计算显得尤为重要。提出在分布式电源工作于下垂控制模式的情况下，基于Newton-Raphson法的孤岛微网三相潮流计算方法，并简化了潮流方程，提高了计算效率。在此基础上，还考虑了分布式电源无功越限问题。最后在25节点三相不平衡的微网算例中验证了本文方法的正确性，将其结果与牛顿信赖域法进行比较。最后指出，本文的潮流计算方法具有较高的精度和效率，可作为进一步研究的基础。
为研究双回路抛物面槽式太阳能光热电站聚光集热系统动态响应特性，以美国SEGS电站Ⅵ号机组（SEGSⅥ）为对象，采用理论建模和数字仿真的方法研究了双回路抛物面槽式太阳能电站聚光集热系统动态仿真模型。基于质量、能量、动量平衡方程，结合相关专业知识，建立了以导热油/蒸汽为工质的抛物面槽式太阳能聚光集热系统的数学模型。分析了太阳辐射强度、集热管入口油体积流量、入口油温度以及集热管真空度改变情况下集热管出口油温动态变化特性。试验结果表明，集热管出口油温随着太阳辐射强度、集热管入口温度的增大而升高，但随体积流量的增加而降低。真空度的破坏对集热管出口油温的影响较大。模型能够正确反映研究对象的动态特性，运算稳定可靠；模型不仅可用于对仿真对象运行特性进行研究，还可为双回路抛物面槽式太阳能热动力发电系统动态特性的研究，提供良好的基础模型。
由分布式电源、负荷、储能装置及控制装置4个部分构成的微电网，具有独立于大电网运行的能力，其在提高重要用户供电可靠性、消纳分布式电源及解决偏远地区供电方面具有明显的技术优势，近年来引起了广泛关注。伴随着储能、分布式能源技术的不断发展，以及电力市场改革的不断深化，微电网将具备新的发展动力，出现新的盈利模式。该文将微电网分为并网型微电网及离网型微电网，分别探讨这2类微电网的几种典型应用配置与应用模式，对其进行定性的经济性评估。在此基础上，充分结合目前电力市场改革的新形势，深入细致地研究了微电网未来可能产生的2种商业运营模式与盈利方式。全面探索电网公司未来参与微电网项目的业务拓展模式及其可能带来的巨大优势，积极寻找电网公司传统业务的补充和延伸的可行途径。
