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2019年, 第40卷, 第5期 
刊出日期:2019-05-01
  

  • 全选
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    泛在电力物联网 ·栏目主持 杨挺教授,傅质馨副教授·
  • 傅质馨, 李潇逸, 袁越
    电力建设. 2019, 40(5): 1-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    能源供应压力不断增大和大量多种类型分布式能源不断接入给电力系统的经济运行、安全管理和应用服务提出了前所未有的挑战。国家电网有限公司提出了打造泛在电力物联网的构想,拟通过物联网技术赋予电力系统灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力,不断提升电网运行控制和调度的智能化水平,持续深入提高各种类型能源之间的互动能力,将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术和典型应用进行说明与分析,在此基础上给出泛在电力物联网建设面临的主要挑战,为相关研究的深入开展提供有益的参考。
  • 储能系统关键技术 ·栏目主持 李建林教授级高级工程师·
  • 李泓青,周建萍,茅大钧,李欣煜,胡成奕,邓玉君
    电力建设. 2019, 40(5): 13-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.002
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    针对含随机性、间歇性可再生能源的微电网中储能装置自身容量有限带来的问题,提出了混合储能系统二次功率分配及交互控制策略。文章该策略依据超级电容的荷电状态(state of charge,SOC)确定系统的工作模式。文章详细分析了各工作模式下松弛终端的协调控制方法。在临界极限充放电模式下,引入交互修正电流的概念,根据电压变化率的大小确定交互修正电流的作用区间,使超级电容的荷电状态向稳定的方向变化;在系统极限充放电模式下,提出计及充放电量并考虑SOC恢复的改变滤波时间常数的二次功率分配及交互控制策略。最后将所提控制策略应用于直流微电网中进行仿真,结果表明,该控制策略可以增强储能装置的可靠性,实现荷电状态的自恢复,减少超级电容的能量配置。
  • 尹渠凯, 米增强,贾雨龙,范辉
    电力建设. 2019, 40(5): 20-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.003
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    随着电力市场的发展和电储能技术经济性的不断提升,在配电网中大量接入分布式储能系统已成为一种发展趋势。为了提高分布式储能技术参与电网运行的经济性,解决其高成本与低收益之间的矛盾,建立了一种基于K-means聚类的电力市场下分布式储能系统优化调控模型。该模型能够平衡运行过程中分布式储能系统个体之间寿命损耗的差异,降低总运行成本,并提高运行过程中分布式储能系统总体的调控潜力。以电力市场下参数不同的500个储能系统1天的运行过程为例进行验证,试验结果证明了所提调控模型的可行性和有效性,为分布式储能技术参与电网运行提供了新思路。
  • 能源互联网中的信息-物理融合系统 ·栏目主持 汤奕副教授·
  • 汤奕
    电力建设. 2019, 40(5): 28.
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  • 李刚,黄沛烁,陈怡潇,郑顾平
    电力建设. 2019, 40(5): 29-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.004
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    电力信息物理系统(cyber physical power system, CPPS)(简称电力CPS)在提高智能电网的信息化、自动化、智能化程度的同时,也带来了一些潜在的风险问题,这是由一次系统与二次系统耦合过程中的复杂机理导致的,该类风险具有级联性和隐蔽性。在此背景下,提出了一种考虑威胁传播特性的电力CPS安全态势评估模型。首先,将电力CPS抽象为一个网络,将系统中的资产定义为网络节点、资产间存在的连接定义为网络的边;然后,将资产间的威胁传播定义为威胁传播树,并对电力CPS中各资产重要性进行量化评估;最后,采用一种适合该场景精确度与时效性的折中决策隶属度函数,在过滤后的信息基础上使用改进威胁传播树进行态势评估,并在IEEE-30节点系统上进行算例分析,仿真结果验证了所提模型的可行性和有效性。
  • 吕凛杰,李刚,呼静雅,镇华,向智宇,周国亮
    电力建设. 2019, 40(5): 38-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.005
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    能源互联网是传统能源转型和新能源发展的重要方向,区块链技术的弱中心化、防篡改、智能合约等特征天然适合能源互联网的交易需求。在能源互联网中开展点对点能源交易可以提高多主体效益,大力促进新能源建设。在此背景下,首先分析了区块链技术和能源互联网的可融合性;然后以能源局域网为应用场景,针对多元主体的特性,设计了一种满足能源区块链交易要求的融合共识与合约机制的多链结构支撑环境模型;最后从价值-信息-物理3个维度阐述了用户侧能源交易的实现方式及其优势,并对区块链技术在用户侧能源交易中的应用及扩展做了展望。
  • 蔡星浦,王琦,邰伟,刘科研
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    信息通信技术的快速发展使电力系统成为典型的信息物理系统(cyber physical system, CPS)。在电网侧控制日趋智能化的同时,电力CPS也面临潜在的网络攻击风险。文章首先分析了针对电力CPS的虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)的可行性,然后针对攻击方和防御方的多阶段动态交互过程,提出了一种基于博弈论的关键测量设备的分阶段动态防御方法,通过IEEE标准系统算例验证了所提方法的可行性和有效性。
  • 王伟贤,朱洁,田贺平,陈振,袁小溪
    电力建设. 2019, 40(5): 55-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.007
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    为提高分布式电动汽车充电桩的信息安全防护能力,保障充电桩与后台服务管理中心之间传输数据的机密性、完整性与真实性,分析了充电桩信息安全威胁与信息安全需求,采用高级加密标准(advanced encryption standard,AES)和HMAC-SHA256算法,设计了基于认证加密的充电桩-后台服务管理中心信息安全防护方案;基于STM32F407ZGT6芯片和嵌入式操作系统μC/OS-III,搭建了充电桩通信模拟平台;制定了充电桩-后台服务管理中心通信应用层协议,设计了充电桩-后台服务管理中心信息安全防护方案;测试了不同类型数据在明文传输、加密传输、认证传输、认证加密传输4种安全情形下的报文传输时间,量化了充电桩-后台服务管理中心信息安全防护方案的实施对充电桩通信实时性的影响。测试结果表明,所设计信息安全防护方案可满足充电桩与后台服务管理中心之间通信的机密性、完整性、真实性和实时性要求。
  • 肖泽青,华昊辰,曹军威
    电力建设. 2019, 40(5): 63-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.008
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    人工智能技术具有高效解决复杂问题的突出优点。能源互联网是信息技术与能源相结合的产物,可以为消费者提供灵活的能源共享服务。由于可再生能源具有间歇性和波动性,对可再生能源的有效利用对能源供需信息的实时性要求越来越高,能源的供需曲线也变得更加复杂多变,因此人工智能技术在能源互联网中具有广泛的应用前景。人工智能技术已经被广泛地应用于能源互联网领域中的系统建模、预测、控制和优化等方面。文章对人工智能技术在能源互联网典型应用场景的研究现状进行了综述,并对未来的发展方向进行了展望。
  • 智能电网
  • 杨懿男,齐林海,王红,苏林萍
    电力建设. 2019, 40(5): 71-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.009
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    基于数据驱动的深度学习技术成为新一代智能电网的应用趋势,该技术对电网中有标注训练数据的量级提出更高的要求。为了获取更多有标注的智能电网样本数据,文章提出了一种基于改进的生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的训练样本生成算法。该方法通过交替训练改进GAN的生成模型与判别模型,无需先验知识的指导,自主学习原始样本的分布规律,生成新的数据样本。然后采用人工神经网络作为基础分类器,计算样本分类的准确率,检验生成样本的有效性。实验表明,改进GAN模型可以有效学习样本的分布规律,提升谐波分类的准确率,该方法同时具有良好的抗噪性和泛化性,对深度学习技术在智能电网中的深入发展具有重要意义。
  • 吴晓飞,戴晖,黄晓剑,杨萌,刘皓明
    电力建设. 2019, 40(5): 78-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.010
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    在高渗透光伏接入多电压等级配电网中,针对低压分布式光伏无功能力没有被充分利用和高/中/低压配电网无功电压未整体协调优化的问题,提出了一种充分挖掘光伏无功能力的多电压层级配电网无功电压协调控制策略。在低压配电网中,对于暂不具备通信网络,无法实现统一调度的光伏逆变器,采用3种就地自主电压控制模式进行实时无功电压控制;在多电压层级配电网无功电压协调控制模型中,考虑包括具备通信网络的光伏逆变器在内的各种无功源,建立电压分区和主导节点选择模型,设计上层全局优化和下层分区优化的双层协调控制策略,该策略充分挖掘了光伏无功对配电网电压的调节能力,实现对整个配电网的无功电压精准控制。将所提策略应用于江苏某220 kV主变区域实际系统,验证了其无功电压控制和消纳光伏发电的优势。
  • 孙雨潇,朱俊澎,袁越
    电力建设. 2019, 40(5): 90-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.011
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    为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源(distributed generation,DG)接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网(active distribution network,ADN)进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。
  • 张琪,贾燕冰,宋天昊,张佰富,郑惠萍,毛思杰
    电力建设. 2019, 40(5): 98-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.012
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    为保证电力系统可靠运行,日前机组组合应考虑电网中不确定性因素所带来的风险。大规模风电并网给电力系统运行引入了更多的不确定性,电网互联一定程度上可削弱风电不确定性对电网运行的影响,但同时也增大了日前机组组合问题的复杂度。为了在有限的计算时间内获取计及风险的可行的机组组合方案,需要筛选典型场景来衡量电网运行风险。在风电、负荷预测误差的基础上设置了互联电网机组、联络线强迫停运场景集,构建了互联电网弃风电量期望(expected wind power curtailed,EWPC)和电量不足期望(expected energy not supplied,EENS)风险量化指标,并将其以罚函数的形式引入目标函数,建立了计及多场景运行风险的多区域互联电网安全约束机组组合模型,经两区域12节点系统验证了机组组合策略的正确性和有效性。
  • 齐世雄,王秀丽,张炜,吴雄,王高琴,史新红
    电力建设. 2019, 40(5): 107-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.013
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    电力市场现行的出清方式主要有边际统一出清和高低匹配出清,不同的出清方式会影响市场结构和市场参与方的报价策略。文章介绍了2种出清方式的模型,并提出了一套出清方式评价指标体系,从市场结构、市场安全性、市场经济性、社会福利和环境友好性这5个方面对2种出清方式进行全面评价。提出的评价方法首先基于博弈论确定综合权重,避免了单一使用层次分析法或熵权法的片面性。此外,将改进后的PageRank法用于电力市场出清方式的评价问题,考虑不同评价指标之间的作用关系得到转移权重,对综合权重加以修正,得到准确可靠的评价结果。最后,采用西北—山东跨区电量交易全年各月集中竞价的数据作为算例对提出的评价方法进行验证。算例结果表明,提出的评价指标体系可以整体地反映2种出清方式在各方面的优劣性,提出的评价方法具备有效性和准确性。
  • 杨德友,高子昂,李音璇
    电力建设. 2019, 40(5): 118-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.014
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    准确的功率预测是应对大规模风电并网问题的重要方法,但目前风电功率预测精度仍存在较大误差。为了更精确地对风电功率进行超短期预测,提出一种基于双变量经验模态分解技术和最小二乘支持向量机的组合区间预测方法。首先,通过比例系数法构造复值区间,解决了区间构造的难题;其次,利用双变量经验模态分解和样本熵分别将上、下限结果分解重构,凸显了数据的特征信息;再次,针对各特征分量分别建立基于深度信念网络和最小二乘支持向量机的组合预测模型进行预测;最后,将各分量的预测结果组合得到一定置信率下的预测区间。实际算例表明,与现有的区间预测方法比,所提区间预测方法有效提高了区间覆盖率,达到了更准确的预测精度。
  • 方金涛,龚庆武
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    考虑配电网运行中的不确定性,文章通过改进蒙特卡洛法生成大量预想事故集,利用潮流计算和拓扑分析得到接入分布式电源后系统运的行风险。提出一种考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置模型,将主动配电网运行带来的运行风险RL与分布式电源运行成本CDG作为目标函数,采用改进的粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得分布式电源安装位置和安装容量以及运行风险与运行成本之间的权衡关系。仿真算例表明,所提出的考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置方法,与单一只考虑经济性或者可靠性的优化模型相比更加合理,适用于分布式电源的优化选址和定容,验证了该模型的可行性。