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2018年, 第39卷, 第2期 
刊出日期:2018-02-01
  

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  • 曾鸣1,舒彤1,李冉1,武赓 1,宋伟 1,王昊婧2,孙辰军3
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     摘要:能源互联网的建设为不同类型能量单元的无差别接入提供了技术支撑平台。在能源互联网背景下,能源市场和能源网络结构向着分散化的方向发展,具有自治开放特征的可交易能源(transactive energy,TE)概念被提出。该文首先对TE的基本概念以及其在能源互联网中的作用进行阐述;其次,从TE的分层控制体系、市场运行流程、实施效益和关键技术4个方面分析了未来能源互联网中TE的关键问题;最后,从关键技术、交易机制和实践试点3个方面提出了推动TE发展的相关建议。 
  • 谢光龙1,贾梦雨2,韩新阳1,胡波1,杨德昌3
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     摘要:城市能源互联网建设是智慧能源系统建设的核心,也是我国能源结构转型和能源消费方式转变的关键。文章在对城市能源互联网的运行特性进行详细分析的基础上,从7个方面对城市能源互联网的功能进行分析定位,总结归纳当前各种能源的商业模式和现有的“互联网+”商业模式,并从物理层、信息层和服务层3个方面分析城市能源互联网潜在的商业模式,结合城市能源互联网中灵活性资源的分类,分析物理层、信息层和服务层灵活性资源对城市能源互联网潜在商业模式的影响,其理论分析对城市能源互联网商业模式的发展具有一定的借鉴意义。 
     
  • 赖清平,吴志力,崔凯,张红斌,金强,潘尔生
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     摘要:微电网可以促进新能源消纳,对推动低碳经济发展具有重要战略意义。微电网规划设计是其安全、可靠、经济运行的重要保障,基于国内外微电网规划设计相关研究成果与最新进展,总结评述了微电网规划不确定因素处理、多目标规划方法、规划-运行联合建模以及规划求解算法的技术特征和研究现状。在此基础上,针对大规模微电网接入对配电网规划产生的影响,提出微电网-配电网协同规划思路以及需要重点关注的技术问题;针对微电网复杂规划问题,提出微电网分层分区和模块化设计理念,降低微电网工程设计难度和建设成本,提高建设效率。 
     
  • 智能电网
  • 陈义宣1,郭相阳2,李玲芳1,朱欣春1,徐政2
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     摘要:大型区域电网通过直流异步互联之后,电网功角稳定性得到提升,但在送端电网一侧,外送直流故障会造成电网频率升高,引发频率稳定问题。在电网频率稳定性研究中,电网频率偏差峰值是一个重要指标。针对电网频率偏差峰值的计算,首先通过单机系统得出基于电网频率偏差变化率的电网频率偏差峰值计算方法;接着将该方法拓展到实际电网的频率偏差峰值计算,并分析了频率偏差峰值计算在直流附加控制与稳控切机中的应用;最后通过单机系统和云南电网算例进行仿真验证。仿真结果表明,基于频率偏差变化率的频率偏差峰值计算结果准确,适用于实际电网,具有工程实用价值。 
     
  • 朱炳铨1,倪秋龙1,项中明1,徐立中1,曹煜2,郭创新2
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     摘要:传统的电网调度运行风险评估和控制方法只关注某一个调度阶段内的风险状况,忽略前一个调度阶段对后续阶段的影响,无法综合反映调度运行全过程的风险水平,也无法提供适应调度运行全过程风险控制的措施。为了解决当前调度运行风险评估和控制方法的不足,针对调度运行最典型的3个阶段(中短期、日前和日内实时),提出一种电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控技术,能够对电网调度运行风险进行全程监控和深度防御,降低电网运行的风险水平,提高电力系统的供电可靠性。最后,介绍了该技术在国网浙江省电力公司调控中心的实际应用情况,验证了该技术的有效性。 
     
  • 李刚1, 孟欢2, 周国亮3, 高亚静4
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     摘要:能源区块链(blockchain)技术为能源互联网提供了一个崭新的发展途径,受到广泛关注。区块链技术本质上是一个由集体维护的去中心化且公开透明的分布式数据库,具有可靠性、保密性高等特性,在有效解决能源交易双方间的信任问题上具有较好前景。首先,该文对区块链技术的特征进行了分析;然后,结合虚拟电厂(virtual power plant,VPP)概念与区块链技术初步给出了微网能源区块链模型;最后,通过算例分析验证了引入区块链技术可以提升能源互联网中数据传递的不可篡改性和保密性。 
     
  • 刘会家,程璐瑶,黄景光,吴巍,管鑫,黄泰相
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     摘要:随着分布式电源(distributed generation,DG)渗透率在主动配电网(active distribution network,ADN)中不断增加,配电网运行规划难度也不断提高。尤其是故障时配电网形成孤岛运行后,DG出力与负荷需求分配不均,供电效率下降的情况居多。该文针对以上问题对主动配电网故障后孤岛运行展开研究,考虑DG的间歇性出力对其建立概率模型,同时对需求侧负荷进行时序性建模,提出一种基于多时段DG-负荷有功功率平衡的孤岛划分方法。在DG出力不足的情况下,根据负荷优先级和可控度采用遗传算法进行最优切负荷,精准切除优先级低的负荷,保证多负荷、重要负荷供电。最后通过PG&E 69配电网算例验证所提方法的有效性和可行性,结果显示,该方法能在一定程度上有效增加孤岛供电范围。 
     
  • 刘满君1,江轶1,罗金山2,刘栋2,程林1
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     摘要:柔性交直流电网可以实现有功功率和无功功率独立控制,适用于远距离大容量输电、可再生能源接入、能源互联网等场景,是未来电网的重要发展趋势。针对目前缺少对柔性交直流可靠性定量评估,以及对柔性交直流电网的可靠性提升方法研究不足的问题,提出基于灵敏度分析的柔性交直流电网可靠性提升方法。该方法首先针对柔性交直流电网不同工作模式,计算交直流系统可靠性指标。其次,通过可靠性指标的灵敏度分析,判断系统中的薄弱元件。在此基础上,针对薄弱元件进行可靠度灵敏度分析,结合经济性成本确定提升元件可靠性应改进的构成部件。最后,结合张北柔性交直流电网工程方案说明本文所提方法的应用价值。 
     
  • 徐悦洋1,赵荔2,魏应冬2,谢磊1,余加喜1,陈雁3, 张东辉3,胡剑琛1,魏国清1,姜齐荣2
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     摘要:配电网中普遍存在谐波、无功和负序潮流超标等电能质量问题,这会引起电网运行效率降低、负荷异常发热乃至损坏等;同时通讯、医疗及高端制造等大量敏感负荷一旦供电中断或电压暂降时间超过几ms,即可能运行失常并造成严重的经济损失,因此需要对这2类电能质量问题综合治理。并联型统一电能质量控制器(shunt-unified power quality controller, S-UPQC)能够分别解决上述2类电能质量问题,这在于S-UPQC可以在其2种运行状态之间实现快速平稳地无缝切换。针对现有切换控制中存在的不足,文章提出一种完整的无缝切换控制算法,包括基于电流变化率控制的无缝切入算法和基于瞬时值线性调制的柔性退出算法2部分。该算法具有实现简单,切换过程迅速可靠、平稳光滑的优点,其切入响应时间小于1 ms,退出过程电压无幅值和相位突变。基于380 V/100 kV·A规格S-UPQC的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真和物理动模样机试验均验证了该方法的有效性。 
     
  • 朱承治1,吴海斌2,赵文强3,俞翔3,王柯3,肖建民3,陆翌4
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     摘要: 分析比较了应用于多直流协调运行的交流电压主从控制、交流电压下垂控制以及虚拟同步发电机控制的优缺点,针对嵊泗电网“大直流、小电网、弱受端、有调相机”的特点,提出了一种以附加频率控制和主从控制相结合的综合控制策略,该策略可以有效协调嵊泗电网的多直流系统孤岛运行。分析了芦嵊混合直流系统独立孤岛运行时存在的双极功率均衡问题,提出了双极混合直流系统孤岛协调运行控制策略,多种策略的相互配合有效保证了嵊泗电网的孤岛运行安全。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。 
     
  • 黄夏楠1,马世英1,屈高强2,靳盘龙2,丁剑1,宋云亭1
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     摘要:可再生能源的开发推动世界各国对电网进行升级改造,但我国西部电网无法有效接纳大规模可再生能源,为此提出以直流输电网为骨架的新一代西部电网构想。通过梳理世界发达国家在可再生能源接入下电网研究和工程现状及趋势,分析我国西部可再生能源与现有电网之间的矛盾,并阐述在不同输电需求下未来我国西部电网可能出现的模式,讨论推动电网发展的新材料、新技术、新设备。总结得出未来我国西部电网可能是以直流电网为主干,具有清洁化、电力电子化、智能化和市场化特征的新一代电网。 
     
  • 赵剑,刘炜,郭春义,陆翌,裘鹏,宣佳卓,李继红
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     摘要:整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter, LCC),逆变侧采用LCC与全桥型模块化多电平换流器(full bridge submodule based modular multilevel converter, FBMMC)串联的混合型直流输电系统,具有直流故障穿越、换相失败抑制及潮流灵活反转等技术优势,是一种适于未来远距离大容量架空线输电场合的混合直流输电拓扑结构。控制器参数的合理优化选取是保证系统优良运行性能的前提条件。首先建立了LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统的数学模型,在此基础上提出了一种基于Simplex算法的参数优化方法,构造了基于控制信号偏差的目标函数对该混合系统整流侧和逆变侧控制器的参数进行优化。最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统仿真模型,针对有功功率阶跃、潮流反转、交流侧三相接地短路故障和直流侧接地故障4种不同工况,仿真验证了所提优化方法的有效性。结果表明基于所提优化方法得到的控制器参数,可以有效改善LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统在不同工况下稳态和暂态运行特性。 
     
  • 周悦,谭本东,李淼,杨旋,周强明,张振兴,谭敏,杨军
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     摘要:在机器学习领域,暂态稳定评估问题被定义为通过大量故障样本来估计稳定边界的二分类问题。该文提出了一种深度学习方法来解决这个二分类问题。该方法包含4个步骤:首先,利用样本数据构建原始输入特征来描述电力系统动态特性;然后,采用变分自动编码器(variational auto-encoders ,VAE)对原始输入特征进行无监督学习实现特征抽取,从而获得高阶特征;之后,对卷积神经网络(convolution neural network ,CNN)进行有监督学习训练得到高阶特征与电力系统暂态稳定性之间的映射关系;最后,将训练得到的模型应用于电力系统在线暂态稳定评估。在新英格兰39节点测试电力系统的仿真试验表明,所提出的暂态稳定评估(transient stability assessment,TSA)模型具有评估精度高、不稳定样本评估错误率低、抗噪声干扰能力强的特点,适合基于广域测量信息的准实时在线暂态稳定评估。 
     
  • 戚银城,赵振兵,杜丽群,乔弘,王磊
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     摘要:输电线路航拍图像具有分辨率低、背景复杂、伪目标多等特点,使得传统图像特征描述法在解决航拍图像目标分类时效果不佳。标签分布学习(label distribution learning,LDL)算法能有效解决图像特征与标签分布的映射问题。该文提出一种基于VGG网络(visual geometry group net,VGGNet)深度神经网络和客观量化标签分布学习的航拍图像目标分类方法,将基于VGGNet提取的深度特征和客观标签量化相结合,完成测试图像的标签分布预测。在相同的客观量化标签分布学习分类器参数设置下,基于VGGNet提取的深度特征对输电线路航拍图像中绝缘子、杆塔和输电线分类的错误率分别为30.3%、33.0%和37.6%,均低于基于传统特征的分类错误率。试验结果表明,基于VGGNet提取的深度特征和客观量化标签分布学习方法能更好地解决航拍图像中目标分类问题。 
     
  • 林清明,胡旭,边晓燕,李海霞,姜莹
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     摘要:海上风电场的尾流具有较强的规律性,其使得各排风机捕获的风速不同从而工作在不同状态,因此传统风电场单机等值调频控制方式存在局限性。文章针对海上风资源的特点和双馈风电机组 (double-fed induction generator, DFIG) 有功控制方式,提出了基于尾流效应的海上风电场多机等值调频控制方法,定性定量地分析了在不同风况、方案下风机调频能力及调频成本的变化。算例仿真结果表明,与单机等值、单一调频指令的调频方式相比,基于风区划分的海上风电场多机等值方法更为合理,在此基础上进行合理分配调频功率和调频时间的调频控制方法可以为系统提供更好的动态频率支撑,同时具有较短的恢复时间及更高的经济性。 
     
  • 电力经济研究
  • 张潜, 谭忠富,刘敦楠
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     摘要:能源互联网示范园区的落地以及售电公司的成立,使得以售电公司为实施主体的适用于园区的需求侧响应机制的研究更为迫切。文章建立了一种基于峰谷电价的需求侧响应模式,一方面由售电公司在园区内实施峰谷电价,用户响应电价优化自身用电行为,电网公司获得实施需求侧响应的效益,另一方面电网将一部分效益分享给售电公司,售电公司通过降低电价将部分收益回馈给用户。其次,运用系统动力学模拟实施这种需求侧响应计划后电网、售电公司与用户的收益情况,以证明该模式的有效性。模拟系统将需求侧响应模型分为用户响应模块、电网效益模块和售电公司效益模块,通过建模剖析各因素间的关系。模拟结果表明,实施此需求侧响应模式,各方在利益层面上均有收益,该模式具有可行性。 
     
  • 吴磊,于建成,李思维,胡庆娥,唐佳,王丹
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     摘要:售电市场开放条件下,实施基于电价的需求响应(demand response,DR)有利于充分调动用户的积极性,使其主动参与到负荷调控中去,实现电力系统的削峰填谷,保证其安全经济运行。文章以居民空调为研究对象,首先建立了居民空调负荷的数学模型,分析了其单体和聚合负荷的响应特性;在此基础上,引入基于实时电价(real-time pricing,RTP)的线性化居民空调交互式需求响应控制策略,实现对单台空调的控制。为了量化交互式需求响应策略对用户侧和电网侧的影响,提出了温度越限时间百分比、高峰时段负荷削减比、高峰时段馈线注入有功功率削减比、高峰时段网损削减比这4个指标。仿真结果表明,在不影响空调用户舒适度的前提下,基于实时电价的线性化居民空调交互式需求响应策略能有效实现削峰的作用,减少馈线有功功率注入和系统网络损耗。