2018年, 第39卷, 第3期　
刊出日期：2018-03-01

  

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   综合能源系统多能流潮流计算模型与方法综述

  黎静华，黄玉金，张鹏

  电力建设. 2018, 39(3): 1. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.001

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   摘要：综合能源系统对提高能源利用率、实现能源可持续发展具有重要意义。多能流潮流计算是综合能源系统规划、运行、控制的重要基础工作。为了使相关领域工作者更好地开展综合能源系统方面的研究工作，该文以综合能源系统的多能流潮流计算为对象开展综述，从计算模型和求解方法2个角度，对当前的研究工作和进展进行梳理。首先，对多能流潮流计算问题进行介绍；然后，对电-气-热综合能源系统的多能流潮流计算模型进行分类和总结，在此基础上，对模型的求解方法进行概括和总结；最后，提出当前综合能源系统多能流潮流计算方面存在的问题，并给出一些建议。

   
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  智能电网用户域标准化最新进展及发展趋势

  李彬1，张洁1，田世明2，董明宇2，祁兵1，孙毅1，朱伟义3

  电力建设. 2018, 39(3): 12. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.002

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   摘要：传统电网向智能电网演进是未来电网的发展趋势。由于用户域是智能电网的重要环节，为了实现电网侧与用户侧间的互操作，需要关注智能电网用户域的标准化进程，以满足电网侧、用户侧的不同系统之间以及系统内部组件之间的互操作要求。该文基于智能电网用户域重要核心标准系列，分析了智能电网用户域的标准化现状。结合智能电网用户域概念模型，对比分析了智能电网架构模型（smart grid architecture model, SGAM）的差异，并以微电网为例说明了通过SGAM模型映射方法进行标准的差异性分析的方法。通过对智能电网用户接口规范方面所涉及的数据模型、通信协议以及需求侧资源管理等方面的标准化问题进行分析，为智能电网用户域标准化提供参考，支撑供需双方的互操作。

   
智能电网
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   半波长级与全波长级输电系统的过电压与同步稳定性分析

  徐政, 杨健, 盛能进, 陆韶琦

  电力建设. 2018, 39(3): 23. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.003

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   摘要： 文章建立了半波长级与全波长级输电系统稳态特性与暂态特性分析的一般性电路模型，推导出了远距离输电系统的无损线数学模型和有损线数学模型。采用解析分析与数值计算相结合的方法，分析了输电距离在全波长级范围变化时的送受端状态量特性及沿线电压分布。利用小信号分析法对远距离输电系统的同步稳定性进行了分析，得出了能保持同步稳定性的输电距离范围。根据同步稳定性与频率偏差约束条件，确定了半波长级与全波长级输电系统的可行输电距离。利用解析分析方法研究了远距离输电系统的暂态工频过电压特性和暂态稳定特性，推导出了严重故障点位置计算公式和最大过电压计算公式，并基于等面积法对系统的暂态稳定性进行了分析。

   
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   基于边缘计算的家庭能源管理系统：架构、关键技术及实现方式

  祁兵1,2, 夏琰1, 李彬1, 石坤2, 薛溟枫3

  电力建设. 2018, 39(3): 33. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.004

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   摘要： 信息技术（information technology，IT）与运营技术（operation technology，OT）的融合发展促进了大量终端设备的智能化，也为家庭智慧用能创造了有利条件。但随着分布式终端设备数量的增多与业务的多样化，海量数据造成网络延时与拥塞的现象也日益严重。仅仅依靠云计算技术已不能满足能源管理需求。同时，边缘计算技术拥有的将计算量下移到网络边缘侧的特点，既可以改善网络边缘处的实时协同性能，也能促进云端模型的成长优化。该文提出了基于边缘计算的家庭能源系统框架，设计了基于异构平台间数据融合和操作协同的四层架构，并给出了几种常见分系统的详细设计方案，为边缘计算技术在智慧用能领域的应用提供新思路。

   
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   基于IEC 61850的智能变电站过程层故障诊断

  张勇1，李丹1，文福拴2，张岩3，董艺1，郑建梓1

  电力建设. 2018, 39(3): 42. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.005

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   摘要：过程层是以IEC 61850为基础的智能变电站分层体系的核心部分，其发生故障会直接影响全站数据采集和传输以及保护和断路器运行的可靠性与动作的实时性，因而快速诊断故障以便及时清除就非常重要。首先论述了过程层在智能变电站体系结构中的重要性。之后，以智能终端、合并单元及光纤链路为研究对象，对过程层发生故障的可能原因与风险进行了比较系统的分析，在此基础上提出了过程层故障诊断方法。最后，采用实际故障案例说明了所提出方法的可行性与有效性。

   
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   联合采用客观赋权和夹角度量法的电力系统关键线路辨识

  朱凌1，林冠强1，叶晓君1，韩畅2，林振智2，文福拴2

  电力建设. 2018, 39(3): 49. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.006

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   摘要：准确识别电力系统中的关键线路并对其进行优先加固，对于减小大停电事故发生概率进而提高系统运行的安全性与可靠性具有重要意义。在此背景下，针对复杂的区域电力网络，基于其拓扑结构和运行特性，提出了辨识关键线路的5个指标，包括网络凝聚度变化率、网络生成树变化率、线路连接重要度、网络传输效能变化率和线路加权潮流介数。这些评价指标较为全面地考虑各种相关因素对关键线路辨识结果的影响，克服了单一评价指标的局限性。接着，采用CRITIC （criteria importance through intercriteria correlation） 法来确定指标的客观权重，并利用熵权和肯德尔相关系数分别衡量指标内部的对比强度和指标之间的冲突性。然后，提出了采用夹角度量法的线路综合评价方法，以筛选出电力系统中的关键线路。最后，采用广东某区域电力系统验证了所提关键线路辨识方法的有效性。

   
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   联合采用广域测量和组合预测的主动解列最优时机确定

  龙霏1，程敏2，杨文涛2，文福拴2，李力1，吴国炳1，杨银国1

  电力建设. 2018, 39(3): 57. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.007

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   摘要：主动解列是基于电力系统实时信息，主动将大系统分割成若干小系统的紧急控制手段。在恰当时刻实施主动解列可防止系统发生连锁故障，进而避免发生大面积停电事故。在此背景下，提出了基于广域测量系统（wide area measurement system，WAMS）数据，利用组合预测方法确定主动解列最优时机的方法。具体地，利用WAMS实时监测和采集得到的发电机组功角和运行频率信息，采用组合线性预测算法对机组受扰轨迹进行预测，在机组运行频率越限前执行主动解列，从而避免机组紧急停机，并尽可能维持解列后各孤岛的运行稳定性。此外，以自回归滑动平均（auto-regressive moving-average，ARMA）算法和卡尔曼滤波算法为基础提出了一种组合线性预测算法，以取得更好的预测性能。最后，以IEEE 39节点系统为例对所提方法进行了验证。

   
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   考虑不同变电站电压差异的配电网重构

  邢海军1，孙欣1，洪绍云2

  电力建设. 2018, 39(3): 65. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.008

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   摘要：配电网网络结构复杂，不同变电站之间常通过网络重构实现互为备用。该文针对多变电站网络重构电压差异问题，根据节点是否与变电站相连对不同变电站电压差异进行处理。基于配电网重构的二阶锥规划（second order cone programming，SOCP）模型，提出考虑不同变电站电压差异的网络重构求解思路，分析不同变电站电压差异对网络重构结果及网络损耗的影响。选择TPC 84节点算例进行验证，结果表明：不考虑电压差异的网络重构实际运行时有可能出现电压越限，给系统运行带来隐患；考虑电压差异的网络重构比不考虑电压差异时的网络损耗下降0.25%~0.62%。

   
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   基于高阶滑模的STATCOM系统有限时间鲁棒控制

  杨洁1, 曹军威1，方太勋2，吴扣林2，常喜强3

  电力建设. 2018, 39(3): 71. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.009

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   摘要：为提高静止同步补偿器（static synchronous compensator, STATCOM）控制系统的动态性能和鲁棒性，提出一种基于高阶滑模控制的STATCOM有限时间鲁棒控制方法。该方法首先对强耦合、非线性的STATCOM 系统采用逆系统的方法进行线性化解耦，根据解耦后的系统状态特性，对无功补偿电流与直流侧电容电压分别采用超螺旋与螺旋算法进行控制器设计，这2种控制方法不仅在有限时间内分别快速稳定无功补偿电流与直流侧电压，还对系统不确定性具有一定的鲁棒性。仿真结果验证了所提出方法的有效性。 

   
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  模块化多电平换流器混合调制策略

  王威儒，辛业春，丛佳琦，杨洋，张迪，宋祯子

  电力建设. 2018, 39(3): 77. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.010

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   摘要：针对用于低压系统的模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC），提出了一种提高较低电平数下换流器输出波形质量的混合调制策略。采用最近电平逼近调制（nearest level modulation，NLM）与脉冲宽度调制（pulse width modulation, PWM）相结合的方法，在每个控制周期，以最近电平逼近的方法形成阶梯波，并在每一个阶梯波上引入PWM控制，形成阶梯波和PWM信号相叠加的换流器桥臂调制信号。该调制策略能够在提高换流器输出的波形质量和减少谐波含量的同时，降低调试算法运算量，有利于控制器的实现。通过对用于10 kV交流系统的9电平换流器进行仿真试验，验证了所提出的调制策略能使换流器具有较好的电压、电流输出波形，证明该调制策略的可行性与有效性。

   
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   基于双直流母线架构的电能路由器

  韩学楠1，苏小林1，阎晓霞1，王穆青1，刘孝杰2

  电力建设. 2018, 39(3): 83. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.011

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   摘要：电能路由器是能源互联网的关键设备，为实现电能路由器功能要求，提出一种基于双直流母线架构的电能路由器。通过低压直流母线和高压直流母线，以多种端口形式将光伏、储能、交流电网、交直流负荷等进行互联，分析研究了电能路由器的工作模式和各端口变流器的控制方法，提出电能路由器内部的协调控制策略、负载侧主动响应指标和控制策略，实现功率双向流动控制、端口电压稳定和供用路由选择多样化。仿真研究中，设置了3种场景案例进行试验和分析，结果表明所提出的电能路由器能实现功率路由分配、系统稳定运行和端口即插即用等功能，为电能路由器的实现提供了新思路。

   
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   基于电解铝负荷调节的含高渗透率风电孤立电网频率控制策略

  陈元峰1，徐箭1，范传光2，王辉2，杨俊2，陈习伟2，唐畅2

  电力建设. 2018, 39(3): 92. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.012

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   摘要：高渗透率的可再生能源接入使得孤立电网的稳定性问题日益突出。文章以蒙东某实际工业电力系统为例开展了高耗能负荷平抑可再生能源发电波动的控制策略研究。首先，建立了电解铝负荷消耗功率与直流电压的耦合关系模型。其次，基于静止无功补偿器（static var compensator，SVC）的调压原理，提出了利用SVC电压调整实现电解铝负荷调节的控制策略。所提控制策略在考虑火电机组一次调频的基础上，深度挖掘了负荷调节能力，有效平抑孤立电网中风电的有功波动。同时提出了一种SVC补偿容量的计算方法，为实际现场装设SVC提供容量参考。最后在RTDS（real time digital simulator）上搭建仿真模型，在风电高、低渗透率以及风电极端波动的情况下系统都能维持稳定，验证了所提出的控制策略的有效性。

   
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   半波长输电真型试验线路构建分析及其过电压特性

  谷鹏1，王平2，韩彬1，项祖涛1，班连庚1，赵红嘎2，焦春雷3

  电力建设. 2018, 39(3): 101. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.013

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   摘要： 半波长交流输电线路的特性与常规线路差异较大，目前尚没有实际工程应用。在工程实施前，开展真型线路试验对半波长输电的特性进行验证十分必要。该文对采用多段750  kV线路串联形成的半波长真型线路进行了研究，提出了半波长真型线路试验路径方案，构建了点对网的真型线路试验系统。采用电磁暂态计算程序（EMTPE）对真型线路的稳态特性进行了研究，分析了沿线装置和线路参数不均匀等因素的影响；研究了半波长真型线路试验系统的过电压特性，并提出过电压的控制措施。研究结果表明：采用多段750  kV线路串联而成的真型线路，其稳态特性与均匀半波长线路基本相符；采用750  kV变电站内避雷器，可以将真型线路试验过电压控制在允许水平内。

   
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   面向微网运营商的电动汽车参与需求侧响应调控策略

  曾鸣1，张平 1，隆竹寒1，武赓1，宋伟1，王昊婧2，孙辰军3

  电力建设. 2018, 39(3): 108. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.014

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   摘要：需求侧响应是未来协调系统供需平衡的重要手段，电动汽车作为一类特殊负荷，鼓励其参与需求侧响应是提高用户响应水平以及提高系统运行经济性的有效途径。鉴于此，该文从微网运营商的角度出发，在考虑可再生能源出力以及负荷不确定性条件下，以系统运行成本最小为目标构建了适用于不同需求侧响应策略的电动汽车参与需求侧响应调控策略随机优化模型。在IEEE-6 节点配电网系统中对上述模型进行了仿真，结果显示，电动汽车参与需求侧响应能够有效减少系统运行总成本，其中实施基于激励的响应机制具有更好的经济效益。

   
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   面向区域能源服务商的智能楼宇需求侧响应优化策略

  谢珍建1，胡卫利2，谈健1，肖晶3，武赓4，刘洋4，曾鸣4

  电力建设. 2018, 39(3): 116. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.015

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   摘要：需求侧响应（demand response，DR）是提高可再生能源利用效率，实现未来电力系统双侧协调互动的重要途径，同时也是未来区域能源服务商为用户提供能源增值服务的重要手段。该文在对智能楼宇热力学特性建模的基础上，构建了面向区域能源服务商的智能楼宇（用户）DR优化模型。以冷藏仓库/写字楼用户为例，通过算例分析，将DR调用后的用户用能模式与初始用能模式进行比较，对上述模型的有效性进行验证。结果表明，该文提出的优化策略能够有效降低区域能源服务商的经营成本，提升分布式光伏的利用效率。

   
电力经济研究
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   售电公司商业模式国际经验及启示

  杨思渊,姜子卿，艾芊，何奇琳

  电力建设. 2018, 39(3): 123. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.016

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   摘要： 售电市场放开是中国新一轮电力体制改革的重点内容，鼓励更多竞争主体参与售电市场是电改传递的信号，也为售电公司的经营带来了挑战，新进入市场的售电公司如何适应市场形势并选择合适的商业模式是其需首要考虑的问题。文章对国外售电公司的发展历程和经营模式进行分析，以期为中国售电侧竞争主体的发展提供借鉴。总结国外售电公司的经营模式，从购售电业务、风险管理、增值服务、跨区经营等方面进行分析。在此基础上，归纳国外典型售电公司在售电市场各个发展阶段中的创新性的商业模式，借鉴国外经验，分析目前国内售电公司在发展过程中可能面临的挑战，并总结国外经验对国内售电公司的发展启示。

   
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   融合可再生能源的分布式天然气上网电价定价机制

  姜宇1，许文秀1，石建磊1，苏宇1，沈卫东1，庞越侠2，陈倩2

  电力建设. 2018, 39(3): 131. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000－7229.2018.03.017

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   摘要：基于微网发展，将可再生能源发电间歇性与分布式天然气灵活调峰特性相结合，对包含风电、光伏发电、分布式天然气以及储能系统的多能互补微网系统进行概述。考虑分布式天然气的调峰空间、电热特性及用户电力需求的不确定性，设计融合可再生能源的分布式天然气上网电价定价模型及利益相关者的效益分析模型，并以科技能源中心为例，验证该方法的有效性。通过挖掘分布式天然气的调峰能力与分析电力需求的不确定性，说明该定价机制有利于降低消费者用能支出费用，促进可再生能源消纳。