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2019年, 第40卷, 第9期 
刊出日期:2019-09-01
  

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  • 电力建设. 2019, 40(9): 0.
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  • 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·
  • 刘英琪,谢敏,韦薇,张悦,刘明波
    电力建设. 2019, 40(9): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.001
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    针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。
  • 卢佳丽,谢欢,王欣浩,吴涛,周冉冉,栗然,刘英培
    电力建设. 2019, 40(9): 11-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.002
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    文章以锡盟—泰州特高压弱送端交流系统为背景,提出优化低压限流控制环节(voltage dependent current order limiter ,VDCOL),以提高系统的稳定性。首先分析传统VDCOL的工作原理及局限性,提出以送端短路比与受端换流母线电压作为VDCOL截止电压的变量,进而达到优化VDCOL的作用。使其截止电压为随逆变侧换流母线电压变化而变化的数值,可以兼顾交流与直流系统的恢复速度。其次,详细分析构建考虑直流系统动态特性的暂态能量函数的过程,并采用实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)搭建单机无穷大-直流的仿真算例。最后,基于时域仿真及暂态能量函数裕度方法,验证优化直流控制系统中的低压限流控制环节对送端交流系统稳定性的改善作用。
  • 泛在电力物联网·栏目主持 杨挺教授、傅质馨副教授·
  • 廖家齐,钱科军,方华亮,周承科,徐彦
    电力建设. 2019, 40(9): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.003
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    当前电动汽车快速发展,针对电动汽车充电站运维工作中存在的不足,以电动汽车应用为信息架构,提出一种基于泛在电力物联网的充电站运维策略制定方法。根据充电站的设备结构与运行特性,建立关键充电设施故障模型;以充电过程耗费的额外时间为风险指标,对电动汽车充电站进行可靠性分析,并依据风险值对不同站进行重要度等级划分,制定运维策略。以某市的一个区域为例,通过实时设备故障模型和用户充电模型对各充电站进行可靠性评估并合理分配运维时间和运维资源。
  • 沈博,蔡泽祥,戴观权,郭采珊
    电力建设. 2019, 40(9): 27-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.004
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    泛在电力物联网的建设对配用电通信网的经济性、安全性、可靠性提出了更高的要求,科学合理的通信网络架构和配置方法是亟待研究的问题。文章首先提出了面向泛在电力物联网的智能配用电通信网络架构,分析了智能配用电业务的通信性能约束;然后针对配用电信息采集类业务,建立了基于排队论的通信带宽计算模型及以带宽利用率最大化为目标函数的带宽优化模型,并以某智能配电房改造项目为应用场景,求解并分析了其业务延时、丢包率、带宽利用率与带宽配置关系;最后借助OPNET仿真平台验证了所提方法的可行性。
  • 面向可再生能源消纳的多能源互补·栏目主持 张宁副教授·
  • 朱寰,程亮,陈琛,卓振宇,崔波,宫立佳,张宁
    电力建设. 2019, 40(9): 35-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.005
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    储能设备作为一种优质的灵活性资源,在电网调频、调峰、平抑新能源波动等方面均能起到重要作用。现有储能规划研究中缺乏对多重应用场景下系统储能需求边界的评估方法。文章基于系统运行历史数据与电力系统运行模拟方法,给出了一种适用于多重应用场景的系统整体储能需求评估方法。基于江苏电网2020年规划测试系统,应用此方法计算了江苏电网调频、调峰、平抑新能源波动等3个场景下电网侧储能的需求。其中调频储能需求为289.3 MW/134.2 MW·h;平抑风电与光伏波动的储能需求分别为389.6 MW/ 629.2 MW·h与636.8 MW / 433.5 MW·h;调峰储能需求为1 245 MW /1 680 MW·h。文章还同时给出了储能类型选择的建议。
  • 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··
  • 张涌新, 沈弘, 文俊
    电力建设. 2019, 40(9): 43-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.006
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    综合能源系统(integrated energy system,IES)能实现能源的高效利用,在应对资源紧缺、环境污染等问题上具有重要意义。储能与综合需求响应分别作为未来综合能源系统的重要手段与功能,如何合理协调两者成为了综合能源系统理论研究和工程实践中的关键问题。针对面向综合需求响应的储能设备具体控制问题,首先基于模型预测控制(model predictive control,MPC)建立了综合需求响应对应的储能需求与储能控制指令之间的关系模型,随后利用遗传算法提出了求解前述模型控制信号优化解的求解方法,最后将所述理论应用于实际综合能源系统。仿真结果证明了所提自动化实现方法,能在利用历史负荷数据和预测信息提前计算储能设备未来控制指令的同时,保证控制输出具有较高精度,将拓宽现有储能应用范围,并充分提高综合能源系统能源利用率及经济效益。
  • 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·
  • 王莉,吴国沛,曾顺奇,何仲潇,董树锋
    电力建设. 2019, 40(9): 52-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.007
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    目前综合需求响应(integrated demand response,IDR)缺少完善的互动机制,上级电网无法基于用户的实际响应潜力,对响应资源进行精准地调控和管理。为此,文章提出了一种考虑上级电网与工业园区互动的综合需求响应策略。首先,提出针对工业园区的综合需求响应互动机制,明确各个能源系统之间信息交互方式。其次,提出兼顾调峰需求、用能经济性和用户满意度的综合需求响应模型,采用分支定界法进行求解,得到用户可调控能力和对应的综合需求响应策略。同时,园区能量管理中心基于用户上报的响应方案,通过用户优选模型得到使整体补偿费用最低的用户响应组合方案。算例结果表明,所提IDR策略能够进一步挖掘用户的可调控潜力。另外,园区能量管理中心可根据各个用户的实际可调控能力合理选择参与需求响应的用户,在较低的需求响应成本下,获得相同的调峰潜力,有利于实现电网公司与工业用户的双赢。
  • 袁桂丽,董金凤,魏更,贾新潮
    电力建设. 2019, 40(9): 64-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.008
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    兼顾电源侧多能互补与负荷侧需求响应(demand response,DR)是提升源荷侧协调发电能力的重要手段,可以促进电力削峰填谷,提高经济效益。针对冷、热、电负荷需求的随机性和不匹配性,考虑到人体对温度有一定的适应能力,文章将风、光发电机组与燃气轮机冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)系统结合,提出了一种基于综合需求响应的源荷协调CCHP微网,同时采用典型场景集考虑新能源出力的不确定性,建立优化调度模型。该模型以最小化系统经济成本为目标,利用免疫遗传算法求解,探讨了系统经济调度成本与不同需求响应模式以及温度偏差的关系,并对系统是否引入电加热设备进行讨论。算例分析表明,基于需求响应和多能互补的CCHP微网优化调度方法,能有效降低综合运行成本,具有显著的经济及社会价值。
  • 无线传感器网络与物联网技术在智能电网中的应用·栏目主持 黎静华教授、覃智君副教授·
  • 谭凯,李中伟,关亚东,叶麟,佟为明,张宝军
    电力建设. 2019, 40(9): 73-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.009
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    充电桩通信系统作为“泛在电力物联网”通信网络的重要组成部分,其密钥管理是信息安全防护措施成功实施的关键。为保证管理控制中心、电气控制柜、电动汽车充电桩三层架构的通信安全,兼顾电动汽车充电桩通信效率,提出一种轻量级的充电桩密钥管理方案(charging pile key management scheme,CPKMS),并给出了详细的密钥管理实现流程;分析了该方案的密钥安全性、前向与后向安全性、抗攻击能力及其运算负荷和密钥存储数量。分析结果表明:该方案具有抗伪造攻击、抗中间人攻击与抗重放攻击的能力,兼顾了安全性与效率,能够满足充电桩密钥管理的安全需求。
  • 刘拥军, 曹晓峻,胡朝阳,王珂,徐立中,高赐威
    电力建设. 2019, 40(9): 82-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.010
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     数据中心负荷是负荷侧具有极大应用前景的可调节资源,云计算及大数据技术确保了数据中心能够通过网络将数据负荷快速地进行地域转移,与此同时,智能电网、自动需求响应等技术的发展,为快速自动地调整数据中心电负荷提供了可能。目前我国电力供应总体富余,调峰问题尤其是低谷调峰成为系统运行管理的困难环节之一。作为一种优质需求响应资源,数据中心能够通过数据网络在多个电力市场中实现电力电量的转移,具备极强的调峰潜力。文章设计了数据中心参与调峰辅助服务市场的需求响应方式,提出了数据网络参与多调峰辅助服务市场的总体架构,并建立了数据网络参与调峰辅助服务的决策模型,算例表明,所建模型的最优调度方案能够保证数据中心在参与多个电力市场调峰辅助服务市场时的调峰有效性与自身运行的经济性。
  • 葛磊蛟,汪宇倩, 戚嘉兴, 王慧,林强,彭莹
    电力建设. 2019, 40(9): 91-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.011
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    电力物联网是保障电力系统安全可靠、经济高效运行的重要基础,也是支撑城市能源互联网的基础平台。为此,文章对面向城市能源互联网的电力物联网内涵、架构和关键技术进行了深入探讨和分析。首先,梳理和分析了城市能源互联网和电力物联网的区别,并指出了面向城市能源互联网的电力物联网内涵;其次,分别提出了面向城市能源互联网的电力物联网的体系架构、物理架构和系统架构;最后,结合现有的“云大物移”、电力光纤入户、“四网融合”和“三表集抄”等技术,从信息化和通信化2个角度阐述了面向城市能源互联网的电力物联网关键技术内容及其现存的不足,以期为未来城市能源互联网的发展和研究提供一定的借鉴。
  • 智能电网
  • 王睿, 孙秋野,张雪猛,马大中
    电力建设. 2019, 40(9): 99-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.012
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    随着电力电子化的分布式可再生能源大规模接入电网,同步振荡和谐波失稳现象越来越受到人们的关注。相较于传统的电力系统,新型微电网更多地表现出负阻抗性、低惯性、负阻尼性和能量的双向流动性。基于此,文章提出了一种基于小信号的电磁时间尺度相角稳定性分析方法。首先,建立了电磁时间尺度电力变换器的小信号模型,通过系统相角与分布式电源无功功率的内在联系得到电力变换器的相角稳定性指标;然后,建立了电力变换器的闭环传递函数并通过特征值分析得到相角稳定域;最后,通过仿真和实验验证了所提的微电网电磁时间尺度相角稳定性分析方法。
  • 曹昉,李赛,张姚
    电力建设. 2019, 40(9): 107-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.013
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    通过价格手段对电动汽车的充电行为进行引导,有助于削弱大量电动汽车接入对电力系统产生的不良影响。文章提出一种针对充电浮动服务费的优化模型,引导电动汽车用户更合理地充电。首先考虑用户偏好进行用户分类,并在此基础上建立基于前景理论的用户充电效用模型;其次采用转移概率矩阵建立电动汽车用户的价格响应模型;然后综合考虑电网、充电站和用户的利益,建立浮动服务费的多目标优化模型;最后采用非均匀变异操作对基于自适应网格归档的多目标粒子群算法进行改进并对所建模型进行了求解。以某典型城区为例,对比分析了不同基线负荷下浮动服务费优化结果,不同服务费机制下的用户价格响应结果以及不同用户构成下的用户响应行为,验证了本文所述机制和模型的正确性和有效性。结果表明,文章所提浮动服务费机制及其优化模型可以在分时电价的基础上进一步对电动汽车充电行为进行引导,并起到削峰填谷和保证多方利益的作用。
  • 王星华,刘升伟,陈豪君,彭显刚,周亚武
    电力建设. 2019, 40(9): 116-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.014
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    随着售电市场的放开,大量社会资本进入电力市场,售电公司数量急剧增加。在激烈的市场竞争下,如何保证自身收益的同时,提高用户的用电满意度,是售电公司亟待解决的问题。为此,构建了基于电力用户用电差异性的售电侧定价策略。首先,根据负荷曲线,分析不同用户用电行为的相似性和差异性,对用户进行细分;然后,为获得售电公司及其用户收益最大化的最优定价策略,构建定制化的分时电价模型;最后,通过电力用户的实际负荷数据,利用遗传算法和纵横交叉算法对模型进行求解,对比证明所提的电价决策模型的有效性。
  • 杨朋朋,张修平,王明强,杨明,王飞,王士柏
    电力建设. 2019, 40(9): 124-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.015
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    光伏、风电等可再生能源接入电网引起系统调峰资源紧张,并进一步限制了其并网容量,研究系统低谷负荷时段负调峰能力具有重要意义。文章分析了光伏发电及风电出力的时间互补性对系统调峰的影响,提出了综合考虑风、光机组并网引起系统调峰需求增大的2种场景,以负荷低谷时段负调峰能力极限为目标建立风光储联合系统优化调度模型。以华北某省实际电网为例,验证了模型的有效性。结果显示,综合考虑风光储的联合调度将显著缓解系统调峰紧张压力,促进新能源消纳。