2018年, 第39卷, 第1期　
刊出日期：2018-01-01

  

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电力经济研究 ·栏目主持 文福拴教授·
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   计及可控负荷的工业微网源荷协同优化调度

  林建熙, 史俊祎, 文福拴, 李力, 钱峰, 向丽玲

  电力建设. 2018, 39(1): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.001

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   摘 要：含可再生能源发电的热电联供型微网具有较好的经济和环保特性, 近年来逐步得到广泛应用。工业微网中的一些负荷需求灵活可控, 是潜在的可调度资源。在工业微网运行中如何充分利用这些可控负荷, 实施源荷协同优化调度, 对提升微网运行效率、促进可再生能源消纳具有重要作用。在此背景下, 首先构建了包含多类型可控负荷和可再生能源发电的热电联供型工业微网系统优化运行架构。然后, 分别针对工业生产设备、暖通空调、电动汽车这3类可控负荷建立了相应的数学模型。在此基础上, 发展了以能源消耗成本最小化为目标的工业微网源荷协同优化调度模型, 并采用CPLEX商业求解器求解。最后, 以某工业微网为例验证了所提模型的可行性和有效性。

   
电力经济研究 ·栏目主持 文福拴教授·
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   计及分布式发电出力与电价不确定性的负荷聚合商电能获取策略

  俞敏, 倪琳娜, 方鹏, 刘福炎, 文福拴

  电力建设. 2018, 39(1): 10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.002

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   摘 要：随着电力系统中间歇性可再生能源发电和电动汽车负荷的渗透率不断提高, 新的市场参与者的加入, 电力系统运行和电力市场运营中的不确定因素随之增加, 为负荷聚合商 (load aggregator, LA)的运营和管理带来了新的问题甚至挑战。LA从日前电力批发市场购买电能时需考虑这些不确定因素, 并充分利用需求侧资源, 在追求利益最大化的同时有效控制风险成本。首先, 分布式发电(distributed generation, DG)出力与日前市场电价分别描述为在各自区间内波动的随机变量。之后, 以LA的收益最大化为目标, 建立考虑DG与需求响应的从日前市场获取电能的鲁棒双层优化模型。最后, 以修改的IEEE 33节点配电系统为例说明所提方法的可行性与有效性。

   
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   特高压变电站设备运维检修费用影响因素度量与分析

  周宏宇，薛友，刘祚宇，沈洁，俞敏，文福拴

  电力建设. 2018, 39(1): 19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.003

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   摘 要：特高压设备运维检修是电力网络运营管理的一项核心业务，对相关费用影响因素进行识别、度量和分析是对其进行有效管控的基础。在此背景下，首先从检修成本构成和外部环境2个方面分别识别出特高压设备运维检修费用的直接和间接影响因素，并采用空间降维法、十年折旧法、模糊C均值聚类法对部分影响因素进行量化。然后，利用相关分析、占比分析、主成分分析、通径分析对影响因素进行度量和分析。最后，以浙江省某特高压变电站设备运维检修实际工程为例对所提出的方法进行验证，识别出了对运维检修费用具有重要影响的一些因素。 

   
智能电网
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   考虑配电网韧性的储能系统选址定容优化方法

  杨火明，徐潇源，严正

  电力建设. 2018, 39(1): 19. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.004

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   摘 要：日益频发的极端事件造成的停电损失不断增加，为提高配电网应对极端灾害的能力，研究了考虑系统韧性的储能系统规划－运行两阶段随机优化方法。以投资费用与运行费用条件风险值之和最小为目标，建立了考虑极端事件影响的储能系统选址定容优化模型；针对可再生能源出力、负荷波动和线路故障的不确定性，提出了基于蒙特卡罗模拟和FSWC(forward selection in wait-and-see clusters)算法的场景缩减方法，建立了储能系统选址定容求解算法。采用IEEE 33节点系统进行算例仿真，并与传统的风险中性的规划方法相比较，以验证所提方法的正确性和对配电网韧性的提升作用。最后讨论了不同风险偏好程度下投资成本与运行阶段风险水平的关系，为电网公司的规划决策提供了有价值的参考信息。

   
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   基于V2G无功调度的电网无功补偿

  张恺，尹忠东，杨啸天，闫卓武，黄永章

  电力建设. 2018, 39(1): 41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.005

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   摘 要：电动汽车充电桩设计容量日趋增大，但其本身利用率及其容量利用率低的问题依然存在，使得利用电动汽车V2G技术对电网进行无功补偿成为一种具有应用潜力的利用方式。文章提出了一种应用于电网-运营商分层调度下的V2G无功补偿利用模式，配合有序充电方式利用充电桩剩余容量对电网进行无功-电压补偿；上层由电网端基于全局进行调度计算，下层由充电运营商负责对用户进行协调响应。最后对多种工况进行仿真分析，结果表明：所提补偿模式可以有效提高电网低电压节点电压、减小全天时段电压平均偏差，同时能有效抑制电动汽车充电带来的额外网损。

   
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   基于电价引导的电动汽车充电双层优化策略

  胡德权，郭春林，俞秦博，杨晓言

  电力建设. 2018, 39(1): 48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.006

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   摘 要：该文建立了基于电价引导的电动汽车充电双层优化模型。在上层模型中，通过优化代理商在各个时段的充电调度计划，使系统总负荷的方差最小。在下层模型中，代理商通过制定充电电价，引导电动汽车用户调整充电计划，以便使下层电动汽车响应负荷与上层调度计划一致。利用遗传算法对模型进行迭代求解，结果表明：与无序充电相比，对电动汽车充电负荷进行优化后，系统总负荷的方差明显减小，平抑了系统运行的波动性，建立的优化模型可以较好地实现上层系统的调度和下层电动汽车用户的自主响应。

   
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  负荷聚合商的多家庭用电能量控制与管理策略

  黄海涛，朱丰泽，李小玉，王燕，赵文会

  电力建设. 2018, 39(1): 54. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.007

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   摘 要：负荷聚合商（load aggregator，LA）可以整合众多家庭热水器和空调作为需求响应（demand response，DR）资源，并通过直接负荷控制（direct load control，DLC）参与需求竞价市场。该文研究了LA对多家庭用电能量的控制与管理策略。首先，在热水器和空调负荷热动力学模型和单机控制周期的基础上，以温变参数和特征温差为特征，兼顾热力学参数的分散性，采用聚类分析和高斯分布方法，提出了热水器和空调群组控制的分组策略；然后，结合每组控制周期的特点，建立了多家庭直接负荷控制的可控容量预测模型；最后，针对多家庭热水器和空调的分组控制，构建了最小化负荷实际削减量与调度计划偏差模型，实现LA利益最大化。算例结果表明，该控制策略能够充分挖掘多家庭热水器和空调的需求响应潜力，降低受控电器总负荷波动，提高LA收益，并具有分组数目少、控制方式简单、易操作等特点。

   
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   基于权重控制法的微网离网控制策略

  赫亚庆，王维庆，王海云，樊小朝,曹玲玲,陈艳

  电力建设. 2018, 39(1): 61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.008

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   摘 要：微电网在离网方式运行时，通常都采用下垂控制，但是在电能质量要求较高的状况下，负荷的增减过度易使微网系统的频率暂态响应失稳，微电网母线电压发生变化，分布式电源输出电流严重畸变以及逆变器输出功率发生波动，甚至造成系统电网崩溃。针对这些不利情况，文章首先分析下垂控制策略，并且提出一种权重控制策略，进一步分析改进控制策略对微网稳定性的影响。最后在Matlab平台上进行仿真验证，结果表明在负荷发生变动时，所提出的控制策略能更好地提高系统的稳定性。

   
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  异步互联格局下川渝送端电网的频率稳定特性与控制策略

  曾鉴，叶希，瞿小斌，金健可，文云峰，赵荣臻

  电力建设. 2018, 39(1): 68. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.009

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   摘 要：川渝电网与三华电网、西北电网异步互联后，大容量特高压直流输电系统（ultra high voltage direct current, UHVDC）一旦发生双极闭锁故障，会造成川渝送端电网的巨大功率盈余，导致系统频率急剧升高甚至诱发频率失稳、系统解列等重大安全事故。因此，迫切需要研究异步互联格局下，直流闭锁故障对川渝送端电网频率稳定的影响及其控制策略。该文基于异步互联后川渝送端电网2020年大方式运行数据，考虑送端系统一次调频特性，研究了任一回大容量特高压直流通道（向家坝—上海、宜宾—金华、锦屏—苏州、雅中—江西）发生单极闭锁或双极闭锁故障后川渝送端电网的频率稳定特性。为保障频率稳定，提出了相应的直流调制、稳控切机及协调控制等策略。仿真结果验证了所提稳定控制策略的有效性。

   
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   基于节点搜索的网架重构方法

  翁毅选，赵洁，程韧俐，刘涤尘，徐君茹，张胜峰，何晓峰

  电力建设. 2018, 39(1): 76. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.010

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   翁毅选(1985)，男，博士，工程师，主要从事电力系统分析与规划工作；

  赵洁(1986)，男，通信作者，博士，副教授，主要从事电力系统运行与控制方面的研究工作；

  程韧俐(1972)，女，硕士，高级工程师，主要从事电力系统运行方式管理工作；

  刘涤尘(1953)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事电力系统运行与控制等方面的研究及应用工作；

  徐君茹 (1991)，女，硕士研究生，主要从事电力系统运行与控制方面的研究工作；

  张胜峰(1993)，男，硕士研究生，主要从事电力系统运行与控制方面的研究工作；

  何晓峰(1979)，男，博士研究生，高级工程师，主要从事大电网分析与规划、电网风险评估及管控工作。
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   基于电气距离矩阵特征根分析的主动配电网电压控制分区方法

  陆凌芝，耿光飞，季玉琦，李秀磊，魏子睿

  电力建设. 2018, 39(1): 83. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.011

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   摘 要：针对现有电压控制分区方法在确定分区数方面的不足，提出一种基于电气距离矩阵特征根分析的分区方法，并将其应用到主动配电网的电压控制分区中，该方法能通过分析电气距离矩阵的特征根确定最佳分区数。首先，使用牛顿－拉夫逊法进行潮流计算，得到电压/无功灵敏度矩阵，对其进行处理得到增广的电压/无功灵敏度矩阵；然后根据增广电压/无功灵敏度矩阵定义电气距离，得到电气距离矩阵；接着建立描述电气距离矩阵特征根序列的一个指标作为判断依据来确定较大特征根个数，该个数即为分区数；最后，采用基于Ward距离的凝聚层次聚类算法对电气距离矩阵进行聚类，得出分区结果。通过算例分析，验证了所提方法的有效性和合理性。

   
新能源发电
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   风电接入下基于半监督谱聚类的备用动态分区方法

  刘扬，严正，马洪艳，徐潇源

  电力建设. 2018, 39(1): 90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.012

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   摘 要：随着新能源的不断接入和电网结构的日益复杂，电力系统运行状态复杂多变，基于固定分区的旋转备用计算方法无法有效应对源－网－荷的波动性以及由此引起的线路阻塞问题。为此，首先研究了能量－备用联合优化机组组合问题；其次考虑风电出力的不确定性和线路N－1故障，建立了线路阻塞的风险评估方法；然后以阻塞线路的功率转移分布因子（power transfer distribution factor，PTDF）为相似性测度，提出了基于半监督谱聚类的分区迭代划分方法；最后基于动态分区结果确定备用容量配置。文章分别采用39节点及118节点系统进行算例仿真，结果表明本文所提出的备用动态分区方法可自动确定分区数目，合理进行备用分区，备用动态分区后可有效保证旋转备用可用性。

   
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   考虑风电消纳及潮流均衡度的分散式风电选址定容

  许沛东，方华亮，黄烁

  电力建设. 2018, 39(1): 99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.013

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   摘 要：结合我国当前严峻的弃风形势和分散式风电场良好的发展趋势，提出了一种分散式风电场多目标规划方法。引入潮流熵描述系统潮流均衡度，以系统整体运行成本和潮流熵最小作为目标函数。采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling，LHS)处理风速、负荷的不确定性和相关性，在建立传统电力系统静态约束模型的同时，对弃风率及限电次数进行机会约束。将智能优化算法应用到风电场的选址定容中，并研究了不同因素对规划结果的影响。IEEE 9节点系统算例表明：所提方法能够兼顾经济效益、风电利用率，同时使电网具备对负荷变化更强的适应性，结果同时体现了常规机组爬坡能力和风速相关性对风电规划容量的重要影响。

   
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   含可控惯量发电系统的功角暂态稳定分析与惯性控制策略

  张祥宇,王爽,王毅,付媛

  电力建设. 2018, 39(1): 106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.014

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   摘 要：具备虚拟惯性的变速风电机组可改善系统频率稳定性，但发电系统的功角暂态稳定也会因可控惯性的改变而发生显著改变。该文首先推导两端接入风电的互联两区域电网的数学模型，并分析在两区域电网中，风电机组的惯性调节对互联系统暂态能量的影响，以评估系统功角暂态稳定性。之后，为改善风电惯性控制对系统功角暂态稳定的不利影响，提出基于暂态能量的双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)变虚拟惯量控制策略，通过快速调节两端区域电网内风电机组的虚拟惯性，不仅可避免故障后快速的惯性响应导致功角失稳，还能够提高系统暂态稳定性。最后，建立高风电渗透率的两区域互联系统仿真模型，验证了所提出的控制策略的有效性。

   
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  碳市场下火电统一碳排放基准与减排效应分析

  刘铠诚,孙嘉赣,周任军,何桂雄,郭炳庆

  电力建设. 2018, 39(1): 113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.015

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   摘 要：为提高火电中低碳电源的竞争力，在现有低碳技术与碳市场运行经验的基础上，文章提出考虑常规燃煤、碳捕集燃煤和燃气机组3类火电电源排放强度的统一碳排放基准计算方法，将3类火电电源纳入统一的碳配额分配机制中。以火电燃料成本及碳交易成本的综合成本最小化为目标，对各火电机组发电量进行分配。同时文章分析碳捕集煤电发电比例与未来碳价水平对火电行业综合成本和碳排放量的影响，为实现中国碳减排目标提供合理建议。

   
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   电气化铁路对风电场影响的评估与预测

  丁凡凡, 张大海，刘辉，和敬涵

  电力建设. 2018, 39(1): 119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2018.01.016

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   摘 要：在分析牵引负荷的负序特性以及负序对风电场运行影响的基础上，提出一种定量评估电气化铁路对风电场影响的方法，并从工程实用角度计算风电场至公共连接点（point of common coupling，PCC）的临界电气距离。将电气化铁路与风电集中接入地区电网等效为二端口网络，运用叠加原理计算多个牵引变电站接入同一上级变电站时风电场并网点的负序电压、电流，以公共连接点三相电压不平衡度达到国标限值为边界条件，计算使风电场不受负序分量影响的最短电气距离。最后，通过算例验证该方法的有效性。