2016年, 第37卷, 第11期　
刊出日期：2016-11-01

  

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电力经济研究
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  采用高低匹配机制的发电权交易市场中发电公司的竞价策略 

  蒙文川, 林昶咏, 文福拴, 吴鸿亮, 宋艺航, 张翔

  电力建设. 2016, 37(11): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.001

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   发电权交易有利于优化电源结构，促进节能减排，在国内电力系统领域得到比较普遍的应用。发电公司在发电权交易市场中所采用的竞价策略直接影响其收益，因而是发电公司关注的重要问题。在此背景下，针对采用高低匹配机制的发电权集中竞价交易市场，发展了计及风险的发电公司的竞价策略。首先，建立了评估发电权交易双方的成本和收益的数学模型。之后，构建了发电公司参与采用高低匹配机制的发电权交易市场的计及风险的最优竞价策略的优化模型, 并采用蒙特卡洛仿真方法求解。最后，用算例对所构造的最优竞价策略模型和采用的方法进行说明，并分析了发电权交易其他参与者的报价行为对所研究的发电公司最优报价策略的影响。
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   不同电价机制下家庭型微电网全寿命周期的经济性分析

  黄裕春，莫文雄，陆国俊，王宏，文福拴

  电力建设. 2016, 37(11): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.002

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   随着微电网技术的不断发展，家庭型微电网逐步受到关注。考虑到家庭用电功率和用电量的限制，家庭型微电网全寿命周期的经济性分析是一个值得研究的重要问题。在此背景下，考虑到经济性与所采用的电价机制密切相关，针对采用阶梯电价和峰谷电价2种机制，提出家庭型微电网全寿命周期的经济性分析方法。首先分析这2种电价模式下的投资成本和投资收益，在此基础上建立用于家庭型微电网经济性分析的数学模型，并以广州地区一个家庭型微电网系统为例来分析全寿命周期下的经济性。计算结果表明，家庭型微电网的经济性在相当程度上受投资成本的影响；在家庭型微电网系统设备容量配置已经确定的前提下，其经济性水平与用电负荷和用电量呈正相关，且受电价机制影响。
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   利用电参数的工业用户能效模糊综合评估

  孟金岭，胡嘉骅，文福拴，林国营，党三磊

  电力建设. 2016, 37(11): 16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.003

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   在对工业用户进行节能改造之前，有必要对其能效水平进行比较准确的评估。现有的一些能效评估方法存在指标选取受限、数据获取困难、主观因素较强等问题。在此背景下，针对工业用户提出基于电参数的能效模糊综合评估方法。具体地，以计量电表能够准确测量并记录的电参数为候选评估指标。 首先，利用主成分分析法（principal component analysis，PCA）识别并删除次要指标，在此基础上确定工业用户综合能效评估指标体系。之后，利用熵权法计算所选各个指标的权重，并考虑到能效评估结果所呈现的模糊性，采用模糊综合评估方法对工业用户的能效进行评估。最后，用广东省的实际数据说明该方法的可行性与基本特性。
储能技术
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   单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

  郭光朝，李相俊，张亮，王立业，贾学翠，张栋

  电力建设. 2016, 37(11): 23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.004

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   电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中，电压不一致性的表现相对直观，也容易被测量。在 MW级电池储能电站中，需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求，电池单体数量高达几万节，而单体电池不一致性的存在，将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200   kW/200   （kW·h）锂电池储能系统和250   kW/1   （MW·h）锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验，经过长期运行后，分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示：经过2年的运行，250   kW/1  （MW·h）锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%，放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大，而200  kW/200  （kW·h）锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%，放电性能衰减了27.120%，说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化；250 kW/1 （MW·h）储能系统已累计运行相当于100%DoD（depth of diacharge）充电27.11次，相当于100%DoD放电23次，充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。
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   分布式风电－电池储能系统可用性分析

  张敏吉，梁嘉，孙洋洲，凌志斌

  电力建设. 2016, 37(11): 29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.005

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   以内蒙古某一实际分布式风电－电池储能系统的设计和运行效果为基础，对影响其可用性的关键因素进行了分析。结果显示：能量管理系统的设计需要考虑功率补偿控制以抵消储能系统内部功率损耗；功率转换系统（power conversion system，PCS）的响应时间对系统性能具有重要影响，控制算法的功率指令周期需与PCS响应时间匹配；储能系统的结构和布局也对储能系统的环境适应性有着重要影响。风电－电池储能系统可用性对其实际推广应用具有重要影响，该文对影响风电－电池储能系统应用过程中出现的问题提出了相应的解决方法，为风储系统的推广与应用提供参考。 
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   考虑蓄电池空间分布的协调控制策略

  李秀磊，耿光飞

  电力建设. 2016, 37(11): 35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.006

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   随着配电网不断的复杂化以及主动配电网、智能电网等概念的提出，在配电网中将可能有多个储能系统存在，而当前对储能系统的运行研究主要集中在时间上的优化，很少有涉及其在空间上的优化。提出一种两阶段蓄电池储能系统（battery energy storage system，BESS）运行控制策略制定方法：一阶段以储能套利与削峰收益之和最大为目标，根据分时电价划分充放电时间段，将所有储能系统看作一个整体，在时间周期上制定总的运行控制策略；二阶段在一阶段基础上进行空间二次优化，考虑网络结构，以降低网损所得收益最大为目标，对各储能系统在各时间段上的充放电功率进行分配。最后以修改的IEEE 33节点系统作为算例，验证了本文所提方法的有效性。
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   适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

  刘建锋，秦露露

  电力建设. 2016, 37(11): 41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.007

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   模型预测控制（model predictive control, MPC）已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式（neutral point clamped，NPC）三电平储能变流器的每个开关周期内，其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半，该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此，提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下，采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量，充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性，分析结果表明，所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。
电力大数据
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   基于Spark的大电网广域时空序列分析平台构建

  袁宝超，刘道伟，刘丽平，王泽忠

  电力建设. 2016, 37(11): 48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.008

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   为了适应能源互联网发展趋势及日益复杂的运行环境，亟需依托大数据技术，提升能源互联网多源大数据的挖掘深度及应用效率。首先，针对大电网广域时空序列数据，阐述了Spark在分布式计算中的优势，阐明大数据平台建设目标，设计了基于Spark的电力大数据平台架构，并对平台各个层次进行详细的论述。其次，描述了Spark针对电网时空序列数据的处理过程。最后，在搭建的Spark和Hadoop实验环境基础上，对典型聚类算法进行性能对比测试，验证了Spark相对于Hadoop的MapReduce计算模型数据处理的优势，为下一步研究工作奠定了基础。
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   基于“性能-因素”关联关系挖掘的中压配电网可靠性评估

  苏韵掣，刘俊勇，刘友波，成思琪，高红均，戴松灵

  电力建设. 2016, 37(11): 55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.009

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   从数据关联性分析的角度提出一种中压配电网可靠性定量快速评估方法。首先，基于多种提升配电网可靠性的方式，建立“性能－因素”双层评估指标体系分别表征系统的可靠性能及建设现状。然后，通过虚拟配电网生成系统计算我国海量不同类型配电网的相关指标以提供数据支撑。最后，建立分步回归模型挖掘指标关联关系，该模型结合对配电网故障模式的分析，将多元非线性回归问题转化为多次单元回归问题并最终求得指标关联显性表达式。对3个算例系统及一个实际系统的可靠性评估验证了模型的有效性。
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   基于用电采集数据的需求响应削峰潜力评估方法

  任炳俐，张振高，王学军，李慧，闫大威，张沛

  电力建设. 2016, 37(11): 64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.010

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   目前，电网规划按规划年最大负荷场景对电网网架进行规划设计。需求侧响应能达到削减年度尖峰负荷的效果，对电网规划产生影响。文章提出了一种基于用电采集数据的需求响应削峰潜力评估方法。首先，利用统计分析确定峰荷时段。其次，提出利用K-means聚类算法，以日负荷率、日峰谷差率、峰期负荷率、平期负荷率、谷期负荷率5个关键指标，对单一负荷进行降维聚类分析，从而确定适用于评估需求响应能力的用户典型日负荷曲线。在此基础上，综合考虑负荷所在行业的需求响应降负荷率和负荷峰谷差，量化评估负荷的削峰潜力。最后，根据拓扑结构，通过逐层叠加计算总需求响应的潜力及对峰值负荷的总影响。此文提出的方法可以帮助电网规划人员有效量化需求响应对系统峰荷的影响潜力，从而在规划时能考虑需求响应的影响，制定合理的未来电网投资方案。
输配电技术
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   基于改进粒子群算法的固态变压器在电网中的配置研究

   

  张甦，苗虹，曾成碧

  电力建设. 2016, 37(11): 71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.011

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   作为能源互联网的关键电气设备之一，固态变压器在可再生能源的消纳、电力灵活变换中发挥着重要作用。该文提出在系统中配置固态变压器来解决因大规模分布式电源并网造成的输电线路过载和电压过低问题。在此基础上，采用一种改进粒子群算法对固态变压器的安装位置和容量大小进行优化。最后，在一个4机12节点系统中验证了配置固态变压器能够提升新能源渗透率较高的电网的稳定性和粒子群算法解决固态变压器配置问题的有效性。
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   供给侧改革背景下DG-MG-DN广域多维运营互动模式及关键技术

  曾鸣，韩旭，李源非，李冉，隆竹寒，于辉，杨雍琦

  电力建设. 2016, 37(11): 78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.012

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   供给侧改革是我国当前宏观经济的核心内容和各行业发展战略的主攻方向。分布式电源（distributed generation，DG）与微电网（micro grid，MG）以其独特的物理经济优势，将成为能源电力行业供给侧改革的重要突破口。首先分析供给侧改革背景下DG、MG与配电网（distribution network，DN）运营互动的内涵、目标和主要问题；其次研究大规模并网背景下DG-MG-DN的运营互动模式，在已有的“自发自用，余量上网”模式的基础上，引入一种基于系统贡献值评价的逐级分摊式激励机制；最后，从能量传递、信息交互和利益分享3个角度研究了支撑DG-MG-DN运营互动实现的关键技术并提出了未来研究建议。
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   基于OpenADR扩展的错峰业务仿真平台设计

  曹望璋，李彬，孙毅，祁兵，郑爱霞，沈秋英

  电力建设. 2016, 37(11): 86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.013

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   由于不同开发商所开发的系统存在技术差异以及相关标准的缺失，导致我国现有需求响应（demand response，DR）系统无法有效互联互通，不利于需求响应项目的推广。该文基于OpenADR 2.0协议的标准框架，扩展了可用于支撑错峰业务的信息接口、业务交互流程以及事件处理机制。依托SAC/TC549以及国际标准化思路，对参与错峰业务主体的角色、定位以及仿真功能需求进行了分析，从参与错峰调度过程中所需的数据信息模型、调度策略、用户动态响应特性等方面出发，完成了错峰业务仿真平台的设计。此外，该仿真平台还提供了外部半实物接口，可以实现与DR动态交互相关的标准验证及业务性能测试，给未来标准制定、政策实行提供数据支撑。
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   基于序优化方法的主动配电网调度优化决策

  邵传军，崔晓青，于光远，王志磊

  电力建设. 2016, 37(11): 95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.014

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   近年来，随着可再生能源发电技术快速发展，电网中可再生能源的渗透率不断提高。主动配电网技术被认为是实现可再生能源高效消纳的一种有效解决方案。主动配电网的调度决策深刻影响着配电网的可靠性与经济性，是主动配电网实现其应用价值的核心技术，因此研究主动配电网的调度优化决策方法具有重要的现实意义。该文针对同时具有分布式光伏、风电以及储能设备的主动配电网，建立了考虑分布式电源特性与电价影响的主动配电网调度优化决策模型，并利用序优化方法进行快速高效求解，得到主动配电网在运行周期内的最优调度策略。最后，利用某实际配电网的算例验证了该文提出的主动配电网调度优化决策方法的有效性。
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  基于触发角监测的混合直流输电系统功率稳定策略

  张军，姚为正，杨美娟，吴金龙

  电力建设. 2016, 37(11): 101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.015

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   由电网换相换流器与模块化多电平换流器（line commutated converter and modular multi-level converter，LCC-MMC）组成的混合直流输电系统同时兼备两者的优点，未来发展前景非常好。功率的稳定传输对混合直流输电系统非常关键。该文首先研究LCC-MMC型混合直流输电系统的运行原理以及功率传输条件；然后分析采用触发角作为系统稳定运行判断依据的原理和可行性，并在此基础上提出混合直流输电系统协调控制的目标和方法；最后在PSCAD/ EMTDC软件中建立LCC-MMC混合直流输电系统以及协调控制仿真模型，对协调控制策略进行仿真验证。通过研究可知，触发角度α对于LCC-MMC混合直流输电系统运行参数的变化非常灵敏，在此基础上设计的协调控制系统能够迅速并准确地对两端的控制指令进行调节，以使系统快速恢复到稳定运行的状态。
发电技术
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  虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

  王天旺,高赟,姜孟，杜涛

  电力建设. 2016, 37(11): 108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.016

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   清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展，越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂（virtual power plant,VPP）参与电力系统运行，并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度，并利用条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变，虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时，相较于常规的风电-储能联合运行模式，基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。
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   基于灰色关联分析法及GSA-LSSVM的汽轮机排汽焓预测模型

  王惠杰，范志愿，许小刚，李鑫鑫

  电力建设. 2016, 37(11): 115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.017

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   排汽焓是汽轮发电机组热经济性诊断必不可少的一个参数。通过汽轮机功率方程与灰色关联分析(grey correlation analysis，GCA)理论确定了模型的输入变量，利用万有引力搜索算法(gravitational search algorithm，GSA)优化了最小二乘支持向量机(least squares support vector machine，LSSVM)的惩罚因子μ以及核径向范围σ 2个参数。通过比较分析，选用RBF_kernel为LSSVM的核函数。以GCA-GSA-LSSVM为基础，建立了预测汽轮机排汽焓的数学模型，并将其与BP神经网络、RBF神经网络进行对比，同时分析了该数学模型的鲁棒性。结果表明基于GCA-GSA-LSSVM的汽轮机排汽焓预测模型具有精度高、泛化能力强、鲁棒性强等优点，该方法为精确预测机组节能潜力提供了一种有力的工具。
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   提高燃煤超细颗粒物聚并效率的撞击流场仿真

  王奎，刘雪晴，鲁录义

  电力建设. 2016, 37(11): 123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.018

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   采用颗粒物聚并的方法可以有效地减少燃煤电厂超细颗粒物排放，对于超细颗粒物的聚并过程，增加微颗粒的停留时间可显著提高微颗粒物的聚并效率。提出改进型撞击流应用于聚并反应器，并改进了传统的撞击流流型以提高微颗粒的停留时间。气固两相流数值仿真研究结果表明，与传统的撞击流相比，改进的撞击流在聚并反应器中能扩大超细颗粒在流场中的活动范围，并能极大地增加超细颗粒在流场中的停留时间，可显著提高燃煤超细颗粒物的聚并效率。
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   多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

  刘青，张立娜，陈世超

  电力建设. 2016, 37(11): 129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.11.019

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   针对多机电力系统中，发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator，SSSC)的协调控制问题，引入广义Hamilton系统理论，进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型，并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式，利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明：与传统的分散控制器相比，所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。