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2019年, 第40卷, 第4期 
刊出日期:2019-04-01
  

  • 全选
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    交直流电网规划与运行关键技术·栏目主持 郑建勇教授·
  • 潘益, 郑建勇,韩文军,张苏,马天
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    特高压直流输电线路的馈入使得受端输电网络的安全经济运行受到影响,为此该文提出了一种考虑特高压直流输电线路馈入的受端输电网架优化方法,在保障经济性的同时有效提高受端网络的安全稳定性。首先进行多场景构建以模拟负荷的时序波动特性,并对复杂场景进行缩减,获得典型运行场景集。在此基础上,建立受端输电网架双层多目标优化模型,模型外层以安全稳定性、经济性及环保性作为优化目标,模型内层以系统运行成本为目标进行最优潮流计算。利用NSGA-II算法求解模型,形成Pareto非劣解集,并通过综合决策方法选取最优决策方案。最后结合算例验证了所提方法的有效性。
  • 芮松华, 刘海璇,王洪波,尹德扬,梅飞
    电力建设. 2019, 40(4): 9-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.002
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     随着分布式电源(distributed generation,DG)受到广泛的关注与研究,分布式电源接入交直流配电网的规划问题日益突出。该文在分布式电源选址定容阶段充分考虑不同类型DG和负荷的时序特性,以DG运维费用、DG投资年等效费用、系统网络损耗费用、燃料费用、污染赔偿费用、环保补贴综合最小作为目标函数,同时加入电压、功率等约束条件,建立了DG的选址定容模型。根据遗传、蚁群算法各自的优劣势,提出了运用遗传-蚁群复合算法求解该优化模型。最后以改进的IEEE-33节点配电网作为算例,验证了所提模型的合理性及算法的有效性。
  • 余一平,赵健,熊浩清,陈谦,鞠平
    电力建设. 2019, 40(4): 18-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.003
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     随着特高压直流(ultra high voltage direct current, UHVDC)输电的快速发展,当前我国逐步形成了强直弱交的混联电网,直流系统闭锁故障给交流系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。混联电网故障后的紧急控制严重依赖于电网仿真结果的准确性。因此,准确的直流故障模型和仿真分析方法至关重要。在已有直流故障功率模型的基础上,研究了特高压直流闭锁在电力系统分析综合程序(PSASP)中的交互仿真实现方法。首先介绍了PSASP现有自带模型存在的不足,然后基于直流故障功率模型给出了直流故障交互仿真方法的步骤及原理,通过MATLAB及VB编程将直流故障功率模型注入PSASP中,并不断调用PSASP的暂态稳定程序,实现与PSASP的交互仿真计算。最后,通过对实际电网直流闭锁故障进行仿真复现,验证了该交互仿真方法的有效性及准确性。
  • 刘其朴,汤晓晨,杨佳,孙国强,卫志农
    电力建设. 2019, 40(4): 26-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.004
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    混合直流输电系统结合了传统电网换相换流器和电压源换流器的优点,具有广泛的应用前景。为解决混合直流输电系统控制参数优化问题,引入一种新型的元启发式算法——鲸鱼算法。针对算法全局搜索能力较差的问题,引入混合优化理论,利用模拟退火和联赛选择机制对其进行了改进,改进算法有效平衡了全局搜索与局部开发能力,降低了对参数选择的依赖性。以双极型两端混合直流输电测试系统为研究对象,采用改进鲸鱼算法优化整流侧定电流控制中的比例积分(proportional integra,PI)参数和逆变侧dq轴双环控制器的PI参数,并通过MATLAB和PSCAD软件联合仿真实现该算法。算例结果表明,相比于原始鲸鱼算法和粒子群算法,所提算法具有更高收敛精度,有效优化了控制系统的参数,提升了混合直流输电系统的指令跟踪能力。
  • 储能系统关键技术 ·栏目主持 李建林教授级高级工程师·
  • 靳文涛,牛萌,吕洪章,李建林
    电力建设. 2019, 40(4): 34-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.005
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    以配电网为背景,采用统计学方法研究多应用场景下储能出力特性,建立基于动态响应能力、功率支撑能力、容量支撑能量、有效汇聚时间、系统稳定性、系统故障率等因素的分布式储能汇聚潜力指数模型,为分布式储能参与节点汇聚提供出力顺序的评估方法。通过分析汇聚前本地负荷用电需求制定汇聚应用目标,通过统一调度引导分布式储能建立合理的功率输入/输出顺序,将无序、自主运行的分布式储能整合成接受统一调度的优良资源。
  • 高乾恒, 黄帅飞, 李二超, 董治强, 李潇逸
    电力建设. 2019, 40(4): 42-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.006
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    电力市场可促进新能源的充分消纳,为能源互联网的高效运行提供平台。市场环境下的氢储能系统不仅具有充电、放电的双向调节性能,还可以通过售氢服务参与市场行为。售电公司作为售电侧改革的焦点,可以通过氢储能平抑由可再生能源不确定性引起的风险,增加收益。文章首先针对含售氢服务的储氢站进行系统建模,全面考虑制氢、发电和售氢3种工作模式;其次,综合考虑配网安全运行要求以及售电公司运营经济性,以售电公司日前收益最大为目标,建立含氢储能的售电公司优化调度模型。利用二阶锥松弛技术将原混合整数非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划模型,在商业优化软件GAMS 中调用Cplex求解器进行求解。算例表明,氢储能的参与可为售电公司带来较大收益,并且质子交换膜燃料电池并网逆变器产生的无功功率可为配电网提供多样化辅助服务。
  • 智能电网
  • 杨军,林洋佳,陈杰军,李逸欣,詹祥澎
    电力建设. 2019, 40(4): 49-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.007
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     随着城市化步伐的加快,城市人口迅速增长,机动车数量急剧增多,交通堵塞与事故、机动车导致的温室气体排放增加已成为大中型城市的顽疾。在此背景下,文章分析了电动汽车共享使用涉及的相关因素,设计了以换电为核心、以充电为辅助的未来城市电动汽车智能网联共享发展模式,探索了电动汽车共享运营中的商业增值服务发展方向,研究了共享式电动汽车运行数据特征,提出了基于云-雾-边缘计算的共享电动汽车运行数据处理框架。技术经济可行性分析结果表明,该模式能极大缓解城市交通压力,有效提高电动汽车参与电网调度的能力,促使电动汽车获取较高的辅助服务收益,在新能源消纳、碳排放等领域也具有巨大的环境效益。
  • 陈杰涛, 江道灼, 张翀, 阮闯, 杨轶凡
    电力建设. 2019, 40(4): 60-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.008
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    文章分析了岛屿供电面临问题及微网群供电的可行性,提出了能量交换基站(energy exchange station, EES)的概念,基于EES探讨交直流微网群互联的拓扑结构,建立了不同控制策略下的微网功率缺额的计算方法,提出了一种基于EES的岛屿微网群的自适应控制策略。在MATLAB/Simulink上进行建模,对EES的2种不同工况进行仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑结构及其控制策略能有效解决不同控制策略微网间能量传输问题,从而有效提高岛屿能源利用率。
  • 胡嘉骅,文福拴,马莉,彭生江,范孟华,徐昊亮
    电力建设. 2019, 40(4): 70-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.009
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    间歇性可再生能源发电大量接入电力系统对系统运行灵活性提出了很高的要求。为解决实时调度中系统爬坡和滑坡能力不足问题,美国的一些独立系统运行机构(independent system operator, ISO)提出了一种新的电力市场产品——灵活调节产品(flexible ramping product, FRP),即通过预留额外的灵活性容量来满足系统可能的爬坡和滑坡需求,从而提高系统运行灵活性以便应对多种运行情况。首先,介绍电力系统运行灵活性的基本概念和相关问题,指出在任意时间尺度和多种复杂运行情况下能够保证供需平衡是系统具备高灵活性的重要特征之一,并分析了高比例可再生能源发电接入对系统运行灵活性的影响;接着,介绍灵活调节产品的基本概念、产品特点、定价机制和出清模型,并将其与现有的一些辅助服务进行比较;之后,通过2个算例直观展示灵活调节产品在提高电力系统运行灵活性方面的作用;最后,概述灵活调节产品的研究现状,并对未来灵活调节产品的研究进行展望。
  • 黄伟,郭兆蕊,华亮亮
    电力建设. 2019, 40(4): 81-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.010
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    如何对区域综合能源系统(regional integrated energy system, RIES)进行科学有效的评估是发展RIES亟需解决的问题。为此,文章提出一种基于物元可拓模型的RIES综合效益评价模型。首先,对RIES的多参与主体的利益关系进行分析,并在此基础上建立了涵盖政府、电网、RIES投资运营商、用户多主体利益驱动的RIES综合效益评价指标体系,其指标反映了RIES的能源、环境、经济、安全等特性。其次,对于该指标体系存在的多主体利益相矛盾、指标值易受不确定性因素影响的特点,提出一种集值迭代法与反熵权法主客观组合赋权的物元可拓评估决策模型,以实现对RIES综合效益的定量评价。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。
  • 王雅丽,刘洪,赵娟,郭玥,张成昊,韩长占,刘梦怡
    电力建设. 2019, 40(4): 90-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.011
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    随着电网中电热等多类型负荷的持续增长,仅通过电负荷需求响应或网络重构等传统的单一调度手段无法满足配电网安全经济运行的需要。为此,文章提出了一种综合考虑网络重构与终端用户电热联合需求响应的配电网安全经济调度方法。首先,构建了考虑用户响应能力及满意度的电负荷需求响应模型;其次,构建了电热耦合系统中不同元件的出力模型,并提出了基于峰谷电价的热负荷需求响应策略;再次,建立了以一天内配电网运行成本最小为目标,统筹多时段网络重构与电热综合需求响应的配电网安全经济调度模型;最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。
  • 邓强,詹红霞,杨孝华,梅哲,张豪,朱金龙
    电力建设. 2019, 40(4): 98-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.012
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    为了解决大用户直购电与风电消纳之间的矛盾,文章提出利用大用户以直购电的形式消纳风电。首先,以上下旋转备用来应对风电的不确定性,引入储能系统弥补较高备用需求导致的上下旋转备用空间的不足。其次,在此基础上以大用户直购电背景下风电最优并网容量为目标建立了以发电企业为领导者,风电场为跟随者的主从博弈模型。最后,运用改进粒子群算法在含风电场的IEEE 30节点系统上进行仿真分析,算例验证了所提方法的有效性。
  • 陆锋, 李钰1,许建中,赵成勇,屈海涛
    电力建设. 2019, 40(4): 110-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.013
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    模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)在高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)领域得到了广泛的应用。由半桥以及全桥子模块构成的MMC因具备主动使换流器直流侧输出极间零电压以适应短路故障条件的能力,引起了国内外学者的广泛关注。首先,从混合型MMC的开关函数角度出发,对理想情况下混合型MMC进行建模,建立了子模块电容电压基频、二倍频波动数学模型,并提出单位降容比的概念,研究了调制比对子模块电容电压波动的影响。其次,提出提高调制比的抑制子模块电容电压波动配合策略,有效降低子模块电容电压波动。在此基础上,提出基于三次谐波注入的新增半桥子模块数目优化方法,减少半桥子模块的新增数目,解决了单纯提高变比带来的全桥电容电压降落的副作用。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双端±160 kV混合型MMC的仿真模型,验证了所提降容策略的正确性和有效性。
  • 陈宁, 齐磊,崔翔,马江江
    电力建设. 2019, 40(4): 119-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.014
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    在柔性直流电网工程设计与直流断路器选型中,电网的短路电流是重要的参考依据。针对以架空线作为金属回线网络的真双极柔性直流电网,文章提出了一种单极接地短路电流计算方法。该方法的基本原理是通过建立单极接地故障时电网的状态方程求解柔性直流电网中的短路电流。以张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程为例,通过对比理论计算与系统仿真结果,证明了该方法的正确性与高效性。文中利用该方法分析了限流电抗器电感值等参数对短路电流的影响规律,为工程设计提供了一定参考。文章提出的计算方法可以广泛地适用于不同端数的基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流电网工程,为柔性直流电网工程的参数设计与直流断路器的选型提供支撑。
  • 陈钊,乐波,杨祺铭,刘思源,李琦
    电力建设. 2019, 40(4): 128-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.04.015
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    为满足超远距离大容量电力输送需求,研究更高电压等级的直流输电技术是可行方案之一。文章重点对±1 500 kV电压等级直流输电系统主回路进行概念设计,提出适应±1 500 kV电压等级直流输电需求的3个12脉动换流器分层接入的主接线型式,并结合该接线型式特点提出了包括双极混合电压、双极2/3(1/3)电压等方式在内的多种直流运行方式;提出±1 500 kV特高压直流输电工程换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和无功补偿设备等关键设备参数的可行方案。