2017年, 第38卷, 第2期　
刊出日期：2017-02-01

  

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  促进可再生能源电力接纳的技术与实践

  潘尔生，王新雷，徐彤，田雪沁，马实一，颜静

  电力建设. 2017, 38(2): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.001

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  我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家，可再生能源电力接纳问题日益突出，寻求该问题的解决方案将是“十三五”期间的重大任务。为此，该文从电力系统整体出发，分别从电网侧、发电侧及用户侧，梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状，总结了其技术特征与国内外实践经验，为我国“十三五”期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧，特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带，实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系；在发电侧，常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变；在用户侧，可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。
  
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  能源系统中的区块链：概念、应用与展望

  颜拥，赵俊华，文福拴，陈星莺

  电力建设. 2017, 38(2): 12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.002

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  互联网作为第三次工业革命的代表性技术改变了现代社会的生活方式和经济发展模式，而以去中心化和信任机制为主要特征的区块链技术作为新一代互联网技术的重要组成部分，很有可能推动现有计算模式的变革，在金融、能源等诸多领域将产生广泛而深远的影响。首先对区块链进行了概述，给出了区块链的定义和技术框架，阐述了区块链的特点和意义；之后，介绍了区块链在一些领域的应用情况；最后，概述了区块链在能源系统领域的研究现状，并对能源区块链的研究做了展望。
  
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  能源互联网背景下自动需求响应关键问题及展望

  曾鸣，韩旭，孙静惠，董立军，黄雯

  电力建设. 2017, 38(2): 21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.003

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  提高可再生能源利用比例以及能源的综合利用效率是未来能源系统发展的主要目标。随着能源与环境问题的不断突出，传统能源网络的资源配置能力逐渐不能满足未来能源系统的发展需求，能够实现“横向多源互补，纵向源网荷储协调”的能源互联网概念被提出。在能源互联网背景下，高度多元化和自动化的能源网络结构使得传统的电力需求侧响应（demand response，DR）将逐步向自动需求侧响应（automated demand response，ADR）的方向发展。首先对ADR的基本概念及其与能源互联网的协同作用进行阐述；其次，从规划、运行、控制、评价这4个维度分析了未来能源互联网中ADR的关键问题；最后，结合目前已有的研究成果和存在的问题，提出了推动ADR发展的相关建议。
  
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  主动配电网中多代理模拟技术与应用研究

  廖秋萍，吕林，刘友波，陈彬，张逸

  电力建设. 2017, 38(2): 28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.004

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  针对主动配电网（active distribution network ，ADN）中分散式、主动性元件种类及数量的大幅增加，网络结构复杂管理控制难度日趋困难的问题，提出多代理技术是增加ADN中多类型主动性元件协调合作的新手段。该文综述了近年来国内外基于多代理系统对ADN中分布式能源管控、主动元件的协调控制、故障快速恢复以及区域自治的市场仿真4个方面的研究现状与成果，分析了多代理技术应用在ADN中的管理结构、通讯机制及适应于ADN发展的Agent模型。从ADN的主动性规划、多能流系统模式、博弈性市场机制及负荷主动管理能力等方面的发展趋势，展望了在未来如何更好地利用多代理技术，提高主动配电网的供电可靠性与经济性。
  
能源与电力规划关键技术
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  面向用户差异化需求的智能配电网综合资源优化规划和配置方法

  欧阳邵杰，曾博，邱泽晶，史慧，李源非

  电力建设. 2017, 38(2): 38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.005

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  在有源配电网规划中考虑电网的运行可靠性和需求侧响应，能够平抑分布式电源接入对电网的影响。在传统有源配电网规划模型的基础上，引入需求侧响应费用和电网运行的可靠性约束，构建面向用户差异化需求的智能配电网综合资源规划模型。使用演化算法对模型进行求解以得到计及电网运行可靠性和需求响应的有源配电网规划方案。基于IEEE33节点的算例分析结果表明，所提出的规划方案能够有效降低规划期的总成本，为有源配电网规划提供一定的决策依据和方法参考。
  
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  面向能源互联网的未来配电网优化规划

  张雪松，周旋，李卓，周金辉，徐琛，陈冲，李正天，林湘宁

  电力建设. 2017, 38(2): 45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.006

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  能源互联网是未来全球能源行业的发展方向，其对电力系统的发展将产生深刻影响。文章分析了未来能源互联网场景下配电网的特殊需求，提出未来配电网将发展为承担多能转换与利用的新型配电网，并给出未来配电网的基本构架，分析其能量流动形态。在此基础上，构建考虑多能转换与存储设备成本构成及运行约束的配电网优化规划模型，在满足多能负荷需求的前提下对多能源接口设备与综合储能设备进行优化设计，并利用粒子群算法对该模型进行求解，仿真算例验证了所提模型的有效性，可为未来配电网的发展与规划提供必要参考。
  
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  能源大数据信息服务定价及其在电力市场中的应用

  刘敦楠，唐天琦，赵佳伟，叶彬，马静，王宝，杨敏

  电力建设. 2017, 38(2): 52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.007

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  随着能源技术发展和能源网络的复杂化，能源大数据信息化成为趋势。在市场经济条件下，能源市场化的形成，使数据信息成为一种极其重要的商品。鉴于此，该文紧密联系能源互联网与信息服务，研究能源大数据的信息服务定价，梳理了能源大数据信息服务定价流程，提出了信息服务产品内容和应用模式，并给出了在电力市场中的应用，为将来能源互联网中信息服务应用体系的规划和建立，实现数据流的价值创造提供有益的参考。
  
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  计及电动汽车储能特性的微电网规划模型与算法

  李博彤，唐锴

  电力建设. 2017, 38(2): 60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.008

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  为了研究电动汽车对微电网能量单元规划的影响，建立了考虑电动汽车储能特性的电动汽车－微电网协调规划模型，并运用粒子群－模拟退火（particle swarm optimization-simulated annealing，PSO-SA）混合算法对模型进行求解，得到经济－环境总成本最优目标下微电网系统能量单元规划结果。算例分析表明，电动汽车可作为一种移动式储能，在一定程度上代替固定式储能的作用，在微电网规划中妥善考虑电动汽车的储能特性，将有助于系统成本的降低。同时，算法对比结果显示，该文所使用的算法相较于常用算法在求解此类规划问题时具有更优的性能。
  
智能电网
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  基于IEC 61850的主动配电网自治控制区域动态分区机制

  张怡静，刘东，李庆生，卞苏东

  电力建设. 2017, 38(2): 66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.009

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  在主动配电网分层分布控制模式下，自治控制区域的变化必然涉及到区域控制器运行方式的改变。传统的主动配电网在分层分布控制模式下，需要人工配置每台设备所管辖的区域拓扑信息，因此大多采用静态分区方式。为了能够将主动配电网动态分区算法投入运行，必须解决自治控制区域自动重新划分问题，即动态分区。该文基于IEC 61850标准，构建了主动配电网拓扑连接模型和区域协调控制器的设备自描述模型，在WCF（windows communication foundation）平台上设计与主站相兼容的配电网区域拓扑更新机制，实现分层分布控制模式下自治控制区域的自动化分区。
  
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  变电站网络IPv6地址空间快速搜索方法

  苗新，杨才明，李勇，朱玛，金乃正

  电力建设. 2017, 38(2): 72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.010

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  为了解决智能电网变电站网络IPv6地址空间的快速搜索问题，应用黄金分割比优化思想，提出了一种变电站网络加快IPv6地址空间搜索速度的方法。搜索算法用黄金分割点进行地址段的二分段划分，校验过程保证二进制地址点的十进制黄金分割比关系。搜索算法和校验过程作为子程序，反复调用迭代，最终收敛于某个电力终端的具体地址。最后进行了仿真验证，结果表明，该方法与中点法相比，地址查找所需时间更少，可以加快IPv6地址空间搜索速度进而缩短数据延时，保证了变电站网络通信的优良性能，提升了智能电网维护和运行的自动化水平。
  
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  考虑车网互动的配电网可靠性评估 #br#

  黄俊辉,周昊,韩俊,李琥,归三荣,王哲,朱林伟,刘洪

  电力建设. 2017, 38(2): 77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.011

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  作为一种兼具移动储能特性的新型负荷，电动汽车的大规模接入将会对配电网可靠性产生影响。在传统配电网可靠性评估方法的基础上，提出一种考虑车网互动的配电网可靠性评估方法。首先，通过分析电动汽车的出行行为，建立了电动汽车充放电的时空分布模型；其次，利用蒙特卡洛法模拟配电网故障，充分考虑电动汽车的出行需求，得到配电网故障时电动汽车的放电容量和失负荷情况；然后，结合分布式电源的出力，建立孤岛启发式负荷削减模型求取配电网的故障影响结果；最后，通过改造的IEEE-RBTS Bus-6测试系统验证本方法的可靠性与实用性，分别研究电动汽车渗透率、充电模式以及电动汽车电池容量对配电网可靠性的影响。
  
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  直流配电网PV型电源建模及与VSC模型的对比

  查燚1，朱卉2，张延迟1，解大2

  电力建设. 2017, 38(2): 84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.012

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  针对直流配电网的构建问题，考虑实际变流器电气特性，提出了一种新型的直流电源建模方法。该方法避免了对直流配电网中电力电子元器件的精细建模，最大程度上模拟直流配电系统的电气特性，极大地减少了计算机仿真系统的工作量，便于对更大规模直流配电网进行研究分析。以功率需求为出发点，通过调节系统参数，根据P－U下垂特性控制直流电压输出。为验证这一新型建模方法的有效性与优越性，对电压源性变流器（voltage sourced converter, VSC）模型进行了同条件仿真，并将2种模型的结果进行对比，最终验证了该模型可用于直流配电网的分析与研究。
  
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  有利于新能源接入的常规高压直流功率调节方法研究（二）：理论分析与仿真验证

  孙玉娇，周勤勇，夏懿，宋汶秦，张中丹

  电力建设. 2017, 38(2): 91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.013

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  为提高新能源接入能力，提出有利于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直流功率与两端电网发电计划协调制定，运行阶段利用紧急旋转备用机组应对新能源功率大幅随机波动、功率预测误差及其他突发事故等，两端电网实时调节应对新能源功率常规波动，最终实现直流两端电网资源优化利用，提高新能源消纳能力及电网运行安全性和经济性。该文通过理论分析和仿真验证证明所提方法的有效性。分析了所提方法对提高新能源消纳能力、系统运行经济性及安全性方面的作用，探讨了应用所提方法时受端电网适应性、直流功率频繁调节的技术可行性及跨区域电网发电计划联合制定的可行性等问题，从多个角度分析了所提方法的优点和可行性。最后，将所提方法应用到某实际直流工程及所联实际大系统中进行全过程动态仿真，观察其应用效果，证明所提方法的有效性。
  
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  分区互联装置桥臂闪络故障保护策略设计

  尹昌新，李蕴，陈平，黄仁乐，常乾坤，周杨

  电力建设. 2017, 38(2): 91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.014

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  随着城市电网的发展，电磁环网送电能力受限和短路电流超标问题越来越突出。分区互联装置是解决未来电磁环网有关问题的重要手段。提出了一种单变压器分区互联装置设计方案。系统故障时，单变压器分区柔性直流输电系统的故障特性和双变压器柔性直流输电系统的故障特性存在较大差别。当桥臂发生闪络故障时，换流器闭锁后交流系统通过子模块二极管形成故障通路，造成交流电流直流偏置，交流断路器将无法正常断开。为此，针对分区互联装置单变压器的拓扑结构，分析了桥臂闪络故障的故障特性，提出了基于闭合子模块旁路开关的保护动作策略，实现了故障情况下交流电流直流分量的快速衰减，确保了交流断路器可靠动作。通过单变压器分区互联装置PSCAD/EMTDC仿真测试，验证了故障分析及保护策略设计的正确性。
  
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  三相不平衡低压微网的多目标优化调度

  朱健，罗辉，邓武军，汪洪春，吴志云

  电力建设. 2017, 38(2): 106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.015

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  提出了一种含多种分布式电源的三相不平衡微网综合优化调度策略。首先，确定了三相不平衡微网安全、经济、高效运行的评价指标；建立了多目标优化调度模型，并通过对多目标调度模型的求解得到微网的运行策略。其次，对各目标函数从不同的运行角度进行了分析，以充分利用多目标方法的有效性。算例仿真验证了所提出的优化调度策略在充分发挥各种分布式电源作用方面的优势。
  
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  基于变量选择与高斯过程回归的短期负荷预测

  梁智，孙国强，卫志农，臧海祥

  电力建设. 2017, 38(2): 122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.017

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  提高短期电力负荷预测精度是保障电网安全稳定运行的技术措施之一，通过选取影响负荷的最优输入变量集合，建立高斯过程回归（Gaussian process regression, GPR）短期负荷预测模型。负荷预测建模输入变量的选取对预测精度有很大影响，首先采用随机森林（random forest，RF）算法给出输入变量重要性评分（variable importance measure, VIM），并对各输入变量影响程度进行排序，基于序列前向搜索策略确定最优输入变量集合，避免人工经验选取的不足。其次针对共轭梯度（conjugate gradient，CG）法求解高斯过程回归模型超参数时易陷入局部最优解，且存在优化性能依赖于初值选取、迭代次数难以确定的问题，采用改进粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法搜索模型超参数，形成优化高斯过程回归预测模型。最后,算例测试表明该模型的有效性。
  
新能源发电
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  考虑风电不确定性及柔性负荷的安全约束机组组合问题研究

  李禹鹏，冯楠，崔勇，杨增辉，王晗，徐潇源，严正

  电力建设. 2017, 38(2): 129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.018

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  针对风电出力的不确定性，采用基于拟蒙特卡洛（quasi-Monte Carlo，QMC）模拟的场景分析法生成风电出力初始场景，选取考虑风电预测误差较大的极限场景实现场景缩减。在不同的风电出力场景下，兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合，提出了计及柔性负荷的安全约束机组组合模型，实现了可削减负荷、可平移负荷以及可转移负荷3类柔性负荷的分类调度。通过对不同场景下10机系统的仿真计算，对比分析了需求侧柔性负荷调度对系统的经济成本、负荷峰谷差以及弃风量的影响。在考虑风电不确定性时，需求侧柔性负荷调度对提高系统经济性、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用，并且有利于增加风电的消纳，降低弃风电量。
  
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  区域分布式供能系统经济性概率分析#br#

  徐科，刘洪，田喆，王博，牛纪德

  电力建设. 2017, 38(2): 138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.02.019

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  文章针对区域多能互补系统协调供应问题开展了不同供能方案的对比分析。首先，提出了燃气机组冷热电联供（combined cooling heating and power，CCHP）系统和环境源热泵系统2种分布式供能方案，制定了相应的运行策略，分析了不同供能方案的安全性和环保性；其次，建立了概率全寿命周期成本（life cycle cost，LCC）模型，给出了燃气机组冷热电联供系统、环境源热泵系统和传统供能系统3种供能方案的经济性计算方法；最后，以北方某市的商业区域为例，评估3种供能方案经济性，并通过灵敏度分析得到了天然气价和电价对不同供能方案经济性的影响。结果表明随着天然气价和电价的变化，经济性最好的方案发生变化，因此实际工程中应结合规划区域的具体内容和当地能源价格，合理选择供能方式。