2019年, 第40卷, 第10期　
刊出日期：2019-10-01

  

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  封面和目录

  电力建设. 2019, 40(10): 0.

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促进高比例新能源消纳的光伏发电功率与负荷预测·栏目主持 王飞教授·
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  一种计及光伏发电功率不确定性的实时调度方法

  周瑜, 杨明，王飞，王士柏，朱毅

  电力建设. 2019, 40(10): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.001

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  大规模光伏发电注入电力系统，其功率的不确定性给实时调度带来了挑战，进而对光伏发电功率和负荷预测的精度提出了更高的要求。针对此问题，文章提出一种计及光伏发电功率不确定性的实时调度方法。首先，基于实时调度的有效稳态安全区域法和线性潮流模型，提出一种计及电压幅值的实时调度模型；其次，通过鲁棒优化等方式将原问题转化为确定性的线性规划问题求解；然后，根据所提方法，分析光伏发电功率和负荷预测精度对于电力系统实时调度安全性和经济性的影响；最后，通过改进IEEE 9节点系统和IEEE 118节点系统进行算例分析，说明所提方法的有效性和高效性。
面向综合能源系统的多能用户需求响应·栏目主持 王丹副教授·
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  考虑多类型需求响应负荷的热电联供系统协调优化运行

  高山，邹子卿，刘宇

  电力建设. 2019, 40(10): 9-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.002

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  综合需求响应（integrated demand response， IDR）是综合能源系统灵活调度的重要途径，对需求响应负荷、能源生产转换设备进行协同优化有利于提升能源利用率并降低用电用能成本。文章首先分析需求响应负荷特性，将需求响应负荷细分为可中断电负荷、可转移电负荷和可调节热负荷；其次采用能源枢纽建模方法对热电联供（combined heat and power，CHP）系统进行建模，并将多类型需求响应负荷纳入其中；在此基础上，构建考虑多类型需求响应负荷的CHP系统运行策略，以日运行费用与能源消耗量最小为目标对调度模型进行求解；最后，在2种不同场景下对算例进行对比，结果显示：需求响应负荷参与调度，可以实现削峰填谷，使得供需更趋于平衡；通过协调各能源设备及需求侧负荷运行策略，系统的日运行费用节约5.4%，能源转化率提高2.6%，实现了CHP系统的经济优化运行。
电力系统弹性与灵活性 ·栏目主持 文福拴教授、林振智副教授·
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  高比例可再生能源电力系统中计及灵活调节产品的实时调度

  林鸿基，闫园，文福拴，胡嘉骅，曲昊源，赵铮

  电力建设. 2019, 40(10): 18-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.003

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  并网运行的间歇性可再生能源发电（intermittent renewable energy generation， IREG）出力的波动性和不确定性对电力系统运行灵活性提出了更高的要求，系统灵活性匮乏时有可能导致切负荷和/或弃风弃光等问题。在此背景下，灵活调节产品（flexible ramping product， FRP）的概念应运而生并逐步引起广泛关注。FRP为电力系统消纳IREG提供了一种新思路。文章首先概述了电力系统灵活性的定义、特点与灵活性资源的获取问题。接着，提出了针对发电机组与需求响应（demand response， DR）资源提供FRP情形下的电力系统实时调度模型。该调度模型可容纳不同类型的需求响应资源，并考虑了未来时段机组的启停约束以及上行爬坡/下行滑坡速率约束。之后，基于负荷水平和IREG出力水平的预测值，采用拉丁超立方抽样获得多个相应的不同实际值的运行场景，并通过对实际调度过程的仿真来评价所获得的调度方案。最后，采用算例系统说明了FRP在提升系统灵活性以及消纳IREG方面的作用，以及不同因素对系统运行灵活性的影响。
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  计及关键恢复路径的机组启动次序优化策略

  杨智超， 孙磊， 丁明

  电力建设. 2019, 40(10): 28-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.004

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  大停电事故后合理的机组启动次序方案有助于提高电力系统的发电容量， 加快电力系统的恢复速度。首先，文章介绍机组在恢复过程中的恢复特性， 分别对机组启动功率曲线和机组出力特性曲线建模， 其次， 考虑到电力系统恢复过程中关键恢复路径对机组启动次序策略的影响， 提出以最大化系统总有功容量为目标函数的机组启动次序优化模型， 通过对机组启动功率和机组输出功率线性化处理， 将所提出的模型转换为混合整数线性模型， 并通过高效商业求解器进行求解。最后， 以IEEE 39节点系统为例验证所提的模型与方法的有效性。
可交易能源系统·栏目主持 文福拴教授、杨甲甲博士、刘伟佳博士·
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  计及社交网络关系的社区型能源互联网运营模拟分析

  魏震波，刘梁豪，关翔友

  电力建设. 2019, 40(10): 36-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.005

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  针对社区型能源互联网中用户群体具有较高的社会聚集性特点，用户间社交关系对各自的负荷曲线、购能成本及交易决策等均有直接影响，文章提出了一种考虑社交网络关系的区域型综合能源交易模式。利用社交联盟内用户间转移可平移负荷消纳冗余的间歇式能源（光伏）出力特点，提出了含用户结盟的社区型能源互联网交易机制；构建了考虑社区综合能源运营商与多用户及联盟利益冲突的主从博弈模型，并采用分布式遗传算法对该模型进行求解。仿真结果表明：用户结盟不仅对提升间歇式能源出力消纳有积极作用，且能增加参与主体收益；用户结盟力度越强，运营商盈利空间越狭窄，但系统社会效益越大，特别在用户负荷峰值时段能显著降低电网侧电量，有利于缓解电力系统供能负担，为未来社区型能源互联网运营提供参考。
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  中国绿证市场的现状分析与交易机制优化

  谷金蔚，卢阳洋

  电力建设. 2019, 40(10): 45-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.006

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  在绿色电力证书（tradable green certificate， TGC）市场中，采用有效的交易机制和竞价策略对提高市场效率有着至关重要的作用。首先，在现阶段我国绿证市场采取自愿认购的框架下，介绍了我国的绿证交易机制，并从绿证定价和市场绩效两方面分析了我国绿证市场现状；然后，为了提高市场效率和社会福利提出了多回合集合竞价交易机制，考虑到需要多回合的报价和投标，设计了粒子群优化（particle swarm optimization， PSO）自适应竞价策略，使得买卖双方可以根据市场情况及时调整竞价策略；最后，通过仿真验证了交易机制和竞价策略的可行性和有效性。
智能电网
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  风电并网系统次同步振荡分析方法综述

  杨博闻，谢小荣，严干贵，占颖

  电力建设. 2019, 40(10): 56-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.007

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  风电并网引发次同步振荡问题对系统稳定运行产生了不良影响，成为制约风电高效利用的瓶颈因素。这类问题引起了工业界和学术界的广泛关注，许多文献提出了不同的分析方法。文章将与风电相关的次同步振荡分析方法归为两类，即时域和频域，全面综述了近十多年来国内外各种方法的研究成果及实践应用，对每种方法进行了比较。考虑到基于阻抗模型的分析方法近期得到广泛关注，文章重点介绍了阻抗分析法，总结了阻抗建模和稳定性判据的最新研究结果。同时，对目前尚未解决的问题及面临的挑战进行总结，并对接下来的研究方向进行展望。
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  基于信息间隙决策理论的含DG和EV的主动配电网优化运行

  石文超，吕林，高红均，李海波，文金虎，王家怡，刘晋源

  电力建设. 2019, 40(10): 64-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.008

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  在电动汽车和清洁能源发电大量接入配电网的背景下，电动汽车无序充电与清洁能源出力的不确定性给配电网运行带来负面影响。首先，通过蒙特卡洛模拟生成电动汽车出行特性，以分时电价为调节手段制定有序充电控制策略，并考虑分布式发电出力的不确定性，建立基于信息间隙决策理论（information gap decision theory， IGDT）的主动配电网优化运行模型；之后，以电网侧、用户充电、环境侧总运行成本最小为目标，包含多种主动管理设备约束，并考虑决策者不同的风险偏好，分别建立机会模型与鲁棒模型，为制定调度方案提供决策依据；最后，通过改进的PG&E 69节点算例验证了IGDT模型有效性。
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  交直流混合配电网分布式电源最大准入容量

  黄河，高松，韩俊，孙琦润，吴志，顾伟

  电力建设. 2019, 40(10): 75-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.009

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  配电网中分布式电源（distributed generation， DG）的接入比例不断提升，对其正常运行带来一定的影响，有必要对分布式电源的最大准入容量进行评估。交直流混合配电网网络运行方式比传统交流配电网更加灵活，对分布式电源的消纳能力更强，是未来配电网的发展趋势，首先构建了基于 Distflow 潮流约束的交直流混合配电网分布式电源最大准入容量评估模型，然后采用二阶锥松弛技术对模型中非凸、非线性的约束条件进行处理，将其转化为可解的混合整数二阶锥规划模型进行求解。最后在94节点配电系统算例中测试了模型的有效性，分析了交流配电网、交直流混合配电网的分布式电源最大准入容量以及相应的影响因素，结果表明交直流混合配电网相比传统交流配电网对分布式电源的最大准入容量有所提升。
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  孤岛模式下互联微电网的自适应同步频率控制

  钟永洁，翟苏巍，孙永辉

  电力建设. 2019, 40(10): 75-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.011

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  文章在负荷频率控制（load frequency control，LFC）相关技术基础上，针对孤岛模式下互联微电网（micro-grids，MG）组成的电力系统，提出新的广义动态LFC模型、鲁棒分散式LFC控制策略。首先，描述单区域、多区域控制系统的LFC机制，将经典的LFC方法应用于运行场景多变、孤岛模式下互联MG组成的电力系统中。然后，针对孤岛模式下互联MG组成的电力系统，提出一种基于一致性协同控制策略的LFC算法，该算法通过控制调速器-涡轮的输入及管理储能系统（energy storage systems，ESS）向MG中注入或吸收的功率量，实现孤岛MG的自适应同步频率控制。其次，阐明饱和约束下的ESS可以有效地减轻小惯性和小阻尼在MG中引起的不稳定现象。最后通过搭建孤岛模式下6个互联MG组成的电力系统仿真模型验证该算法的正确性与有效性，所得到的控制器能够使干扰的影响最小化并保持鲁棒的性能。
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  考虑储能系统调度的交直流混合微电网中互联变流器容量配置

  朱永强，刘康，张泉，田源，蔡冰倩，夏瑞华

  电力建设. 2019, 40(10): 84-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.010

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  互联变流器是交直流混合微电网中交直流两侧进行功率交换的关键设备，有协调分配交直流两侧功率和提高系统电能质量的作用，在微电网设计阶段，确定互联变流器的配置容量是工程建设的关键环节。文章针对交直流两侧分布式电源、储能系统及负荷在抽样时刻的状态，基于两侧储能系统的灵活调度分析了网间互联变流器的功率流动情况，得到抽样时刻互联变流器的理论传输功率约束。从经济性和电压偏差2个方面建立交直流混合微电网中互联变流器的双目标容量配置模型，采用多目标粒子群算法对其进行求解寻优，得到互联变流器的最佳容量。最后，通过MATLAB编程进行实例验算，验证了所提模型及求解方法的有效性。
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  基于马尔可夫决策过程的变电站网络安全攻防策略

  宋佳翰，李婧娇，皮杰，欧阳宗帅，王海鸣，樊友平

  电力建设. 2019, 40(10): 104-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.012

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  考虑到在越来越复杂的网络安全环境中变电站的防御能力对于维持电网安全稳定运行具有重要意义，文章提出了一种基于马尔可夫决策过程（Markov decision process，MDP）的变电站网络攻/防策略建模方法。首先，介绍了网络攻击的详细步骤并深入分析了成功入侵变电站的可能路径。然后，基于此，分别从攻击者和防御者的视角建立了网络攻击成功的概率模型。最后，在考虑了目标变电站特性的基础上，利用马尔可夫决策过程建模求解攻/防双方的最优行动策略。该方法综合考虑了目标变电站的关键特性、攻/防双方的技术能力，为攻/防双方在电力信息物理系统（cyber-physical systems，CPS）网络安全场景设计中的行为选择提供了理论依据。
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  基于静态模型的光热储能电站发电量优化策略

  张中丹， 李锦键，王兴贵，赵玲霞

  电力建设. 2019, 40(10): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.013

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  目前国内的光热储能电站处于起步阶段，对提高其运行效率或提升发电量的研究多数是从储热介质或储热方式出发，从内部能量流入手的优化方式却鲜有研究。针对以上问题，文章提出了一种基于静态模型的光热储能电站发电量优化策略，以提高其发电量与电站运行效率。首先从光热储能电站的运行机理出发，对各子系统自身及之间的能量流进行合理简化，得到静态能量流数学模型；然后提出一种以光热储能电站发电量最大为目标函数，以上述静态能量流数学模型为约束条件的优化策略，针对控制过程中时滞环节产生的不利影响，利用Smith预估补偿予以克服；最后采用MATLAB对该优化策略进行仿真验证，结果表明该优化策略可以有效提高光热储能电站的发电量与运行效率。
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  产消型智能社区储能系统配置与运行联合优化

  程瑜，王望

  电力建设. 2019, 40(10): 118-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.014

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  针对呈现生产和消费双重形态的智能社区，提出一种与社区内其他源-荷资源协同增效的储能系统配置与运行联合优化模型及其求解算法。计及智能社区可控负荷资源的分类调节特性和储能系统容量损耗特性，并考虑分布式光伏出力的不确定性，联合应用场景法和机会约束规划，建立随机优化模型，并将其转化为混合整数线性规划（mixed integer linear programming， MILP）模型以便求解。算例仿真分析了智能社区联络主网的变电容量、机会约束置信度、梯级利用电池对社区经济配置储能系统决策的影响。分析结果表明采用所提模型可计及可再生能源不确定性联合优化智能社区储能系统配置与运行策略。
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  基于时频谱的混合直流输电线路保护方法

  宁文元， 杨晓楠，刘瑛琳，刘燕莹，罗国敏，王小君

  电力建设. 2019, 40(10): 126-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.10.015

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  随着输电系统容量的增加与多落点负荷的需求，输电线路不再仅仅是两端的传输，换流站也不仅仅是单一的类型，混合多端直流输电系统是一种必然的趋势。然而，现有的传统和柔性直流输电线路的保护方法不能直接应用在混合多端直流输电系统。针对混合多端直流输电系统特殊的结构和较高的速动性要求，文章提出一种基于单端时频谱暂态电气量的混合直流输电线路保护方法。首先，利用接地极电流与稳态电流相比较，根据电流变化量积分值方向构成选极元件，依据电流时频谱分量所占比重构成区内外识别的判据。最后参考某实际工程在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型进行理论验证。依据仿真结果，所提的保护方法可以准确识别区内外故障，选择故障极，具有耐受过渡电阻及噪声干扰的能力。