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2018年, 第39卷, 第12期 
刊出日期:2018-12-01
  

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    特约主编寄语
  • 电力建设. 2018, 39(12): 1.
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  • 电气热综合能源系统的建模、分析与优化
  • 薛友,李杨,高滢,文福拴,王珂,黄裕春
    电力建设. 2018, 39(12): 2-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.001
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    不断成熟的电转气 (power to gas, P2G) 技术和燃气机组为电力系统和天然气系统的双向耦合和闭环运行, 进而形成电-气综合能源系统 (integrated electricity-gas energy system, IEGES) 奠定了基础。IEGES的发展有助于提升电力系统和天然气系统运行的灵活性, 并为消纳风电等间歇性可再生能源发电提供新途径。在此背景下, 研究了含P2G装置和燃气机组的IEGES的随机优化策略。首先, 构建了计及风电出力随机特性的IEGES随机优化模型, 以运行成本最小化为优化目标, 并考虑了电力系统和计及管存影响的天然气系统的相关运行约束。其中, 利用快速搜索密度聚类算法对历史风速数据进行场景聚类, 以处理风电出力的随机特性。然后, 采用AMPL/IPOPT商业求解器求解所建立的随机优化模型。最后, 以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的IEGES为例, 对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明。
  • 于潇涵,赵晋泉
    电力建设. 2018, 39(12): 13-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.002
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    作为综合能源系统研究的基础,多种能源协同运行的综合能源系统多能流计算方法的研究有重要的研究价值。该文首先给出了电转热(power to heat, P2H)和电转气(power to gas, P2G)设备等耦合单元的数学模型,并根据P2H的工作特性,给出了热电联产机组(combined heat and power, CHP)联合P2H模型;之后,给出了2种电-气-热综合能源系统多能流计算的算法——含多种耦合单元的多能流联立求解算法和考虑各子系统物理特性的差异及综合能源系统的可扩展性的新型交替迭代多能流计算方法。算例分析表明,2种算法均适用于电-气-热综合能源系统的多能流计算。
  • 宫建锋,曹雨晨,屈高强,刘洪,靳盘龙
    电力建设. 2018, 39(12): 22-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.003
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    针对含可再生能源的微网日前电热联合调度问题,开展了考虑全局利益统一与多主体利益均衡的优化结果对比分析。首先,基于多能源微网中各类能量产生/转化设备的效能模型,结合系统中储能装置寿命损耗、可再生能源丢弃、电动汽车调度成本等方面的分析,建立了各类设备的运行成本模型;其次,构建了以微网运行成本最佳为目标的微网单一主体日前经济调度数学模型,并提出了基于粒子维度熵的改进混沌粒子群算法;再次,构建了考虑可再生能源所有者、微网能源服务商、用户等多主体利益均衡的日前经济调度数学模型,提出了基于Nash均衡博弈的求解方法;最后,针对全局利益统一与多主体利益均衡2种模式在典型实例中的经济调度结果,开展了深入的对比分析,验证了所提模型与方法的有效性与实用性。
  • 邓友均,张永熙,李波,罗玲童,侯婷婷
    电力建设. 2018, 39(12): 31-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.004
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    光热发电(concentrating solar power, CSP)作为一种重要的可再生能源发电技术, 通过聚光集热器、储热设备和汽轮机组等设备发电。相比光伏发电, CSP利用储热设备(thermal storage system, TSS)实现了类似传统燃汽轮机的调节性能好、爬坡能力强等出力特性, 并可在夜间或无光照时段持续放热发电。因此, 考虑CSP可为集中充电站提供可控、持续、稳定出力和良好的辅助服务, 利用其与集中充电站联合运行, 提出了考虑CSP的集中充电站有序充电策略, 构建了以集中充电站日购电成本和向电网缴纳的系统负荷波动惩罚费用综合最优为目标的有序充电模型。算例表明, 考虑CSP的集中充电站有序充电策略可有效降低购电成本和平抑系统负荷波动。此外, 对比分析了光伏发电和CSP对运行结果的影响, 对不同储热设备容量配置下的运行结果作了比较分析。
  • 李琳,徐晶,林威,穆云飞,靳小龙,贾宏杰,余晓丹,杜丽佳,原凯
    电力建设. 2018, 39(12): 39-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.005
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    为了满足终端用户对电力、天然气以及热能等多类型用能需求,实现对区域范围内的配电系统、配气系统以及能量中心(energy center, EC)系统的多维度优化调度和能量管理,同时考虑新能源发电设备以及负荷等不确定性因素带来的影响,该文提出了一种考虑随机性的区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)多目标日前优化调度方法。首先,构建了ICES中配电系统、配气系统以及EC系统的数学模型;随后,基于机会约束法构建了多目标随机优化数学模型,以最小化运行成本和温室气体及污染气体排放量为目标函数,采用NSGA-II优化算法对多目标随机优化问题进行求解;最后,针对一个典型的ICES进行考虑随机性的多目标日前优化调度分析。结果表明所提方法能够为系统调度员提供一系列可选方案,优化结果合理反映了随机性条件下ICES的运行特性,能够满足多种能源系统的潮流约束,实现了ICES在随机性条件下的经济环保运行。
  • 冯麒铭,刘继春,杨阳方,谭心怡,尹龙,孙宁杰
    电力建设. 2018, 39(12): 47-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.006
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    在综合能源系统中引入电转气(power to gas,P2G)设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明:所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。
  • 刘梦依,邱晓燕,张楷,张浩禹,李凌昊
    电力建设. 2018, 39(12): 55-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.007
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    在含高比例可再生能源的电力系统中,由于风光出力的波动性和随机性,增加了电力系统协同优化运行的困难。首先通过拉丁超立方抽样进行风光、负荷实时出力的场景生成,再依据欧氏距离进行样本削减,将不确定性问题转化为场景分析问题。在此基础上分析不同用户类型在不同时间尺度的调度补偿策略,引入了由电价型和激励型需求响应组成的互补机制。以系统运行的经济性最高为目标,对比分析了不同调度策略下的可再生能源消纳率。算例表明计及源-荷双重不确定性后,所提策略能更好地平抑负荷曲线,提高风光消纳率,实现高比例可再生能源电力系统的协同优化运行。
  • 配电系统和电气化交通系统的协同优化运行
  • 王珂, 李媛, 杨文涛, 李涛, 岑海凤, 许苑, 文福拴
    电力建设. 2018, 39(12): 63-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.008
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    大量电动汽车(electric vehicle, EV)无引导地自由充电会对城市交通系统和配电系统的运行带来负面影响, 而EV充电负荷的时空分布又与城市交通系统和配电系统密切相关。因此, 需在综合考虑城市交通系统、配电系统和EV交互作用的基础上, 研究EV的充电调度与控制。在此背景下, 首先提出一种计及路-网-车交互特性的电气化交通协同系统架构。接着, 建立基于出行链追踪的微观交通配流模型, 模拟EV用户的驾驶行为、位置分布、荷电状态、充电需求等实时信息。然后, 提出一种选择充电站和导航策略, 并构建兼顾配电系统安全和用户充电等待成本的双层实时优化调度模型, 以确定各充电站内EV的具体充电方案。最后, 采用包括某地区交通系统和修改的IEEE 33节点配电系统的集成算例系统, 对所发展的模型与方法进行说明。
  • 张西竹, 刘洵源, 杨文涛, 文福拴, 孟凯, 刘宏, 张曼颖, 胡哲晟, 刘曌煜
    电力建设. 2018, 39(12): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.009
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    大量电动汽车(electric vehicle,EV)无序充放电会对电力系统的安全与经济运行产生不利影响。在此背景下, 提出在动态分时电价环境下, 以削峰填谷和消纳本地光伏(photovoltaic,PV)发电出力为目的的电动汽车分层调度策略。在该策略中,电动汽车充放电计划由用户自主响应分时电价并经本地电动汽车调度机构调整后确定。首先, 建立以最大化电动汽车用户效益为目标的电动汽车充放电优化模型。接着, 以消纳本地光伏出力为目标, 发展本地电动汽车调度机构的优化调度模型。之后, 基于实时更新的配电系统预测负荷曲线, 构造动态分时电价更新策略。最后, 采用蒙特卡洛仿真方法模拟电动汽车的出行特性和充电需求, 并以包含3个居民小区的配电系统为例对所提方法的有效性进行了验证。
  • 综合能源系统的协调控制
  • 韩宇, 彭克,王敬华,徐丙垠,李俊格,赵曰浩
    电力建设. 2018, 39(12): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.010
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    综合能源系统不仅能够提高能源效率,促进可再生能源的大规模消纳,还可以提高社会基础设施的利用率,确保能源供应。多种能源的协调控制是实现能源优化以及系统稳定运行的关键技术,文章分析了多能协同控制技术面临的挑战,包括多种能源的耦合与建模、控制设备对多能系统适用性、综合能源系统故障处理。通过对国内外的研究现状的总结,展望了多能协同综合能源系统协调控制的研究趋势,提出在综合能源系统外特性建模、协同优化、故障处理以及控制装备方面亟需解决的关键技术难题。
  • 综合能源系统评估
  • 徐波,孙宏斌,鲁刚,张玉敏
    电力建设. 2018, 39(12): 88-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.011
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    多能流耦合是综合能源系统的显著特点,当热电联产(combined heat and power,CHP)机组故障时,其影响会扩散传播到多个能源系统,因此,提高热电联产机组运行的可靠性非常重要。针对该问题,提出了一种基于机会维修的热电联产机组检修决策模型。首先,从机组供电和供热耦合机理出发,考虑不同设备间经济关联,推导了计及机会维修的热电联产机组供电和供热可用度表达式,在此基础上,为量化不同检修策略对系统运行的影响,综合考虑系统削减电负荷损失和热负荷损失,给出系统运行风险指标表达式,进一步,计及检修约束条件,建立热电联产机组检修决策模型。算例分析表明,所提模型能够提高热电联产机组运行的可靠性和系统整体效益。
  • 杨玉龙, 王彤,穆钢,严干贵,刘劲松,韩月,刘芮彤,范维
    电力建设. 2018, 39(12): 95-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.012
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    在我国风电渗透率较高的地区电网中,由于风电具有反调峰特性,危害电力系统安全运行,电源侧调节资源逐渐匮乏,挖掘分布式电采暖负荷调峰能力,是解决该问题的有效途径。文章建立基于建筑参数的电采暖负荷模型以及调峰能力评估模型,然后进行调峰实验验证可行性并拟合严寒地区模型参数,最后基于仿真,从时移电量和调峰成本两方面描述严寒地区典型居民楼调峰能力,并分析时移电量和调峰成本的影响因素。
  • 任志超,程超,何仲潇,汪晓华,王枭
    电力建设. 2018, 39(12): 102-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.12.013
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    安全可靠是综合能源系统的基本要求,为保障综合能源系统的供能可靠性,开展其风险评估研究具有十分重要的意义。文章首先建立考虑蒸汽网络的电热耦合潮流计算算法,接着设计考虑运行侧与用户侧的综合能源系统风险评估指标体系,最后提出基于电热耦合潮流的综合能源系统风险评估流程。算例结果表明,文章所提出的风险评估指标及分析方法可以有效识别多能流系统的整体风险。