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2017年, 第38卷, 第1期 
刊出日期:2017-01-01
  

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    973专题
  • 郭建龙,文福拴,袁军,吕浩华,俞哲人
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     针对电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷在空间中的合理布局等问题,现有相关文献主要围绕充电站的选址和定容展开研究,尚未论及如何确定充电站在所属区域配电系统中的电气接入点。在此背景下,该文针对计及对潮流影响的电动汽车充电站电气接入点的选择问题进行探讨。首先,依据电动汽车出行统计数据拟合结果,获得初始荷电状态(state of charge,SOC)及起始充电时刻分布特性,建立电动汽车充电负荷的概率模型,同时利用蒙特卡洛仿真求解,并采用深圳市电动出租车的实际数据对这种方法做了验证。之后,以节点电压偏差百分数和支路有功功率损耗增量百分数为基础,构造了评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,进而提出了确定充电站最优电气接入点的方法。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例对所提出的方法进行了说明。

  • 廖斌杰,杨俊,文福拴,李波,李梁,毛建伟
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     随着电动汽车 (electric vehicle,EV)普及程度的不断提高,其充电负荷的时空分布随机特性给电力系统安全与经济运行带来了挑战。在此背景下,提出一种计及电动出租车行为时空随机特性的充电负荷分析方法。首先,针对乘客出行特性和2种充电运营模式即快速充电和换电模式,分析电动出租车的行为模式。接着,通过对城市交通路网进行网格划分,确定各交通小区的地理坐标信息。然后,基于网格化的交通路网,构建描述电动出租车行驶、目的地与路径选择、充/换电行为的数学模型并采用蒙特卡洛仿真实现。最后,以杭州市电动出租车的运行情况为例说明所提方法的基本特征,计算电动出租车的日充电负荷,比较2种充电运营模式对充电负荷时空随机分布特性的影响。
     
  • 李嘉逸,张宏刚,夏雪,宁康红,彭明伟,陈慧妙,胡泽春3
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     针对市内电动汽车快速充电设施的规划问题,提出了一种以快速充电设施建设与运营总费用最小化为目标的优化方法。该方法首先将覆盖待规划区域的地图划分为若干个相等的正方形区块。其次根据划分后各区块的交通流量、土地使用费用,并结合快速充电设施布置候选点、充电站容量费用、快速充电机成本与电动汽车渗透率等参数,建立市内快速充电设施规划的数学模型,模型考虑了充电设施服务半径、所建充电设施的电量与容量要求等约束。最后,以北京市五环内区域为算例进行充电设施规划仿真以及结果分析。
     
  • 郭云鹏,叶夏明,赵俊华,文福拴,李波,李梁,毛建伟
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     电动汽车充换电站的自动化程度与其通信网络的性能密切相关,良好的网络性能是数据得以及时传输从而保障实现自动控制和管理功能的前提。因此大型充换电站通信网络中数据传输的特性以及网络性能值得深入研究。首先,对充换电站通信网络中的各类数据进行了详细的分析和建模;然后,针对网络中数据是否设置优先级的情况,利用OPNET软件进行了仿真并得出了一系列结论。计算结果表明,对各类数据设置不同的优先级有助于重要数据局的及时传输;传输较高码率视频数据的场合对网络带宽的要求更高,有可能需要另建通信网络来专门传输视频数据。 
     
  • 智能电网
  • 康义,陆韶琦,陈凌云,程改红,徐政
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     为了减少采用电磁暂态仿真程序研究大规模交直流电力系统中交流系统不对称故障时的计算量,提出了采用发电机支撑强度进行动态等值的方法。根据500 kV主干网架母线与低压网络拓扑结构以及低压网络是否含有发电机分别采用3种标准等值结构替代;其次采用时域聚合法得到等值发电机参数;最后针对动态等值结果评价提出3个量化指标。该文对南方电网2020年规划数据进行等值计算,比较了等值前后主干网架的稳态潮流、短路电流水平和暂态响应特性。比较结果表明,该等值方法既能保证等值前后主干网架稳态潮流不变,又能保证短路电流近似不变;等值系统极大简化原型系统的同时,保持了一定的动态响应相似性。
     
  • 孙玉娇,周勤勇,夏懿,宋汶秦,张中丹
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     功率较为恒定的常规高压直流输电方式不利于新能源的发展。高压直流输电线路所联送/受端电网距离较远,气候条件、负荷特性及电网运行条件不同,若能够根据新能源波动及两端电网实际条件确定合理的直流输电功率,则可以提高新能源消纳能力、系统运行安全性和经济性。该文基于这一思想给出了适应于大规模新能源接入的常规高压直流功率调节方法。基本思路是计划阶段,结合新能源发电功率预测和电力系统实际条件,考虑多时间尺度细化,确定直流功率计划曲线及直流两端电网发电计划,使直流功率按计划跟随;实际运行阶段,根据新能源功率波动、功率预测误差及电网运行情况,对直流功率实时调节,以应对新能源功率大幅随机波动、较大的新能源功率预测误差及其他突发事件。
     
  • 曹澄沙,肖湘宁,张剑
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     为抑制火电机组经高压直流输电(high voltage direct current transmissions,HVDC)系统送出的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,设计了一种阻断HVDC控制环节中次同步频率分量的方法,并进行了参数设计。通过机理分析研究了次同步作用路径的阻尼敏感度,研究结果表明在HVDC的整流侧通频带范围内(10~20 Hz),电气阻尼对触发角最为敏感。因此,在触发角控制量的生成环节中采用带阻滤波阻断方法可以直接有效地阻断次同步频率分量。采用PSCAD/EMTDC搭建某实际系统的电磁暂态仿真模型,进行了时域仿真和基于复转矩系数法的阻尼扫描,并采用Prony算法提取了模态振荡的特征量。分析结果表明,不同参数下的带阻滤波阻断法均能够显著提高模态频率附近的电气阻尼,有效抑制SSO问题,与附加次同步振荡阻尼控制器(supplementary sub-synchronous oscillation damping controller , SSDC)相比,阻尼能力较强。根据分析结果,给出了工程建议的最优参数。对采用滤波阻断法及未采用滤波阻断法时的系统直流电压和电流的动态过程进行了仿真对比,结果表明,所提出方法对直流系统的正常运行和控制的影响较小。
     
  • 肖白,刘庆永,房龙江,姚狄,宋凯豪
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     空间负荷预测是城网规划领域的基础工作,目前空间负荷预测大多是依靠一些历史负荷数据来进行,却忽视了地理空间信息的影响。对于同一类用地来说,由于各小区的地理空间信息不同,其发展程度存在一定的差异,进而各小区的负荷密度也不相同,如果采用统一的负荷密度进行预测,势必会带来较大的误差。因此,该文提出一种基于模糊粗糙集理论和时空信息的空间负荷预测方法。借助地理信息系统(geographic information system,GIS)获取供电小区的空间信息,分析空间信息对各类负荷分布的影响。结合模糊粗糙集理论得到每个供电小区适合其发展的统一模糊粗糙因子(因为每类小区的统一模糊粗糙因子的划定都有其自身的标准,该统一模糊粗糙因子的大小仅适于同种类型小区间的比较),从而刻画出同类负荷间负荷密度的差异。该文所提方法能够更精确地刻画负荷发展不均衡、不协调的现象,提高空间负荷预测的精度。工程实例分析表明了该方法的实用性和有效性。
     
  • 雷景生,郝珈玮,朱国康
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     针对目前短期电力负荷预测方法未充分利用电力用户用电特征,以及预测精度不高等问题,提出了“分层-汇集”模型。首先,对电力用户按用电特征“分层”,得到表征不同类型电力用户用电特征的层负荷特性曲线,并将层负荷特性曲线作为构造总负荷曲线的属性因子;之后,“汇集”不同日的层负荷特性曲线,结合实时负荷训练模型;最后,进行回归预测。以某区域实际电力负荷数据为算例,基于所提出的预测方法进行负荷预测。结果显示,基于“分层-汇集”模型的短期电力负荷预测在平均百分误差(mean absolute percentage error, MAPE)、均方根误差(root-mean-square error, RMSE)以及Pearson(皮尔逊)相关系数3项评价指标上均优于一般的回归预测方法,验证了模型的有效性;在“分层”和“汇集”阶段采用不同算法组合,“分层-汇集”模型均具有较好的预测效果,验证了模型的鲁棒性。使用“分层-汇集”模型可以提高负荷预测的精度,为短期电力负荷预测提供了一种新思路。
     
  • 张强,王毅,李鼎睿,朱文俊
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     月度电量预测是电力计划部门安排运行计划与制定购售电计划的基础。提出一种综合考虑多种经济因素的月度电量预测方法。首先,采用X-12-ARIMA模型对月度电量和多种经济因素进行季节分解,并利用逐步回归分析研究各经济量与用电量的关联关系和回归模型,获得初步预测结果;然后,利用多项式拟合进行年度电量预测,并对已有月度电量预测结果进行调整;最后,采用自回归积分滑动平均模型(autoregressive integrated moving average model, ARIMA)对受气象与节假日因素影响较大的月份进行分季节预测修正,获得精度良好的月度电量预测模型。该文采用广东省2009年3月至2014年4月的经济数据与电量数据对2014年5月至2015年4月的电量数据进行预测。预测结果的平均预测精度为97.78 %,验证了预测模型的有效性。

  • 邵丽华, 章竹耀,张春龙,赵青,黄国平,严飞
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     采用电池储能系统(battery energy storage system, BESS)平滑风电功率波动可以优化风电场出力特性,提高风电场输出功率的稳定性。为了延长BESS的使用寿命,需最大限度控制BESS的荷电状态(state of charge, SOC)在限定区间内,以便拥有足够的容量进行下一时刻的充放电动作,从而带来更好的平滑效果。为此,提出了一种运行策略,该策略由2种控制算法组成,系统运行时,根据风电功率波动量的大小决定采用何种算法,2种算法依据风电场实际运行状况相互切换。仿真结果表明,该策略与传统低通滤波相比,不仅拥有较好的平抑效果,还能让BESS的SOC在合理的区间内,从而延长了BESS的使用寿命,节约了储能投资成本。

  • 章禹,何迪,曹煜,郭创新,高适,甘宁
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     配电网供电能力是评估配电系统运行状态的一项重要指标,反映当前配电网的供电裕度。传统最大负荷倍数评估方法中,负荷增长比例全局一致,采用重复潮流算法会在某约束作用时终止运算,受到重载设备的较大局限,无法反映配网真实的供电能力。依据上述问题提出基于设备潮流、节点电压对负荷增长敏感度的负荷增长模式与相应的改进重复潮流算法,以准确计算其供电能力。前者利用灵敏度分析结果减小增负荷对重载设备潮流及节点电压偏移的影响,后者提供遭遇约束作用时的解决方案。算例表明文章提出的负荷增长模式与改进算法具有更精准的评估能力,对于配电网调度运行与改造建设具有重要的参考价值。

  • 向阳,付明,张爱芳,窦晓波,焦阳,杨野青
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     与纯交流微电网相比,交直流混合微电网具有诸多优势,是目前的研究热点。当交直流混合微电网与大电网断开,孤岛运行时,由于各个分布式电源(distribution generation,DG)均是电力电子接口,系统惯性较小,而且交流侧与直流侧通过主变流器相互耦合,一侧的不稳定必然会影响到另一侧,因此,其小信号稳定性问题变得更为复杂。该文建立了包含DG、储能、负荷以及主变流器的交直流混合微电网模型,对其进行了特征值分析并找出了系统的主要振荡模式以及其阻尼比、所对应的状态变量等信息。通过根轨迹分析法,改变特定元件的参数,提高了低阻尼振荡模式的阻尼比,有效改善了系统的稳定性,并通过时域仿真对小信号分析结果进行了验证。

  • 新能源发电
  • 杨金刚,刘维妙,李顺昕,邓天虎,史智萍,胡泽春
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     为提高新能源高占比电网中的风电利用率,研究风氢耦合发电系统,建立考虑风电出力随机性的混合整数规划模型,并提出就地消纳风电的新模式。模型中以风氢耦合发电的系统收益最大化为目标,兼顾风电场与氢气储能系统联合出力的跟随特性。结合实际设计算例,利用风电场独立运行的对照仿真验证氢气储能系统的有效性,提升系统收益27%,并测试电解槽与燃料电池容量对系统的影响。

  • 刘政平,李薇,甄纪亮,武传宝,黄国和
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     科学的能源系统规划有利于缓解现阶段的能源供需矛盾,然而,能源系统由多个复杂的子系统构成,包含多种不确定性,且子系统之间也存在着复杂的互动关系。综合考虑能源、经济、环境等要素,基于不确定优化方法,包括区间规划,两阶段随机规划以及机会约束规划方法,构建能源系统规划模型。此外,基于析因分析方法,对模型优化结果进行敏感性分析,选取污染排放的主要影响因子,揭示其影响效应及潜在的互动关系。模型可有效处理复杂条件下污染物排放,实现系统资源优化配置,促进能源结构调整。结果表明,在满足系统运行和能源需求的基础上,可有效降低系统成本,促进污染减排,实现能源发展与环境保护的共赢。
     
  • 林俐,周鹏,邹兰青
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     提高电力系统能源效率有助于社会经济的可持续绿色发展。首先建立电力系统能源效率评估指标的选取原则,据此在现有常用的评估指标的基础上,从电力系统能源技术效率、能源经济效率、能源环境效率三方面建立基于新能源产业导向的电力系统能源效率评估指标体系。利用Min-max标准化法对指标进行归一化处理,根据专家意见和层次分析法建立电力系统综合能源效率评估模型。以某实际地区电力系统为例,评估分析其系统能源效率,分析影响地区电力系统能源效率的主要因素,以及各因素可带来的系统能源效率提升空间,最后给出提升电力系统能源效率的措施建议。
     
  • 王颖,林酉阔,兰晓明,赵洪山
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     灵活性反映电力系统在一定时间尺度下响应供需两端变化的能力,研究灵活性对分析可再生能源接入问题有重要的意义,因此需要分析可再生能源与传统电源之间的制约关系。根据传统电源爬坡率的特点,提出机组灵活性和电力系统传统电源灵活性的量化指标,利用蒙特卡罗模拟的方法给出相应的计算流程。相比其他灵活性指标,所提灵活性指标能够评价机组灵活性的高低,表征各机组对传统电源灵活性的贡献,同时,还可计算出系统消纳可再生能源发电的能力。最后以IEEE-9机57节点系统为例,计算所提灵活性指标,得到机组灵活性的高低和消纳可再生能源的能力。结果表明所提指标是准确有效的。
     
  • 电力经济研究
  • 张小东,杨廷天,任景,武泽辰,张倩文,王秀丽,杨皓
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     随着大用户直购试点的广泛开展,结合新能源消纳难的现状,提出了考虑新能源消纳的大用户直购电机制。分别从大用户参与调峰的直购激励机制、自备电厂发电权置换的直购激励机制和新能源打捆参与直购机制3个方面提出了促进新能源消纳的建议。并在西北电网范围内,以宁夏和甘肃为例,通过实例模拟计算分析,论证本文所提直购激励机制的可行性。所提出的直购激励机制将大用户直购和新能源消纳联系起来,对新能源丰富的地区开展大用户直购具有借鉴意义。
     
  • 陆海,彭晓涛,张彬,周际城,陈晓云
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     针对分布式电源(distributed energy resource,DER)在配电网的并网运行,文章研究了利用峰谷分时电价改善其运行特性的优化运营策略。首先基于负荷转移率研究了用户负荷需求对峰谷分时电价的响应模型。接着通过研究负荷峰谷时段划分方法,建立反映供电侧消纳分布式电源不确定并网功率的运营成本效益模型,结合模糊机会约束理论,提出了考虑分布式电源并网不确定性的分时电价优化策略。在此基础上,进一步基于粒子群优化算法研究了分时电价优化模型的求解方法。最后利用仿真论证了所提电价运营优化模型的可行性,仿真结果表明需求侧的分时电价运营不仅能够提高配电网的分布式电源消纳能力,而且有益于提高配电网的运营综合效益。