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2020年, 第41卷, 第3期 
刊出日期:2020-03-01
  

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  • 电力建设. 2020, 41(3): 0-0.
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  • 特约主编寄语
  • 电力建设. 2020, 41(3): 1-2.
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  • 主动配电系统协同规划与技术评估
  • 邬宏伟,潘杰锋,葛少云,方云辉,李吉峰
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    在能源互联网建设不断深入的背景下,信息系统与供能系统的关联耦合程度不断加深,针对目前评估能源系统供能可靠性未计及信息系统故障,且未量化分析信息元件故障对系统运行可靠性影响等问题,提出了考虑多元信息扰动的新一代信息能源系统供能可靠性影响分析方法。首先,以信息能源系统做为研究对象,介绍了信息能源系统的典型架构;其次,构建了信息能源系统内关键设备的状态模型以及系统的静态连接和动态传输模型;再次,提出了信息能源系统运行可靠性的评估指标及评估流程;最后,通过构建实际算例,验证了所提出评估方法的有效性和实用性,并进一步对可靠性的影响因素进行了分析。
  • 付建民,杨斌,王小君,孙庆凯,张义志,和敬涵,张放
    电力建设. 2020, 41(3): 13-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.002
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    高铁站内含有冷热电等多种负荷,是综合能源系统(integrated energy system,IES)的典型应用场景之一,同时相比常规工业园区,高铁站体巨型空腔具有明显的储能特性。文章针对国内某新型高铁站的规划设计,提出了一种考虑高铁站站体建筑储能特性的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统的供能框架,在此基础上基于高铁站的建筑特性及站内温度搭建了建筑储能系统模型,之后将该模型集成到综合能源系统框架中。整体规划以年化成本为优化目标,并考虑相应的温度舒适性成本,采用双层优化的方法对系统进行优化。仿真结果表明了所提方法的有效性和合理性。
  • 钟士元,熊宁,张成昊,李映雪,舒娇,张鹏
    电力建设. 2020, 41(3): 23-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.003
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    针对现有配电网规划方法中未能充分考虑到泛在电力物联场景下一二次协同支撑供电可靠性的问题,提出了一种配电网网架结构与配电自动化终端协同规划方法。首先,提出配电网一二次协同规划的交替优化框架,构建了网架规划层与自动化终端配置层的优化数学模型;其次,针对规划配置模型中可靠性求解问题,结合配电自动化终端类型与通信方式,提出考虑一二次协同的配电网可靠性评估方法;再次,提出了基于遗传算法和整数粒子群算法的双层模型求解方法,其中在网架规划环节提出了基于“避圈法”思想的初始网架高效生成方法及相应的遗传编码方法;最后利用某60节点城市配电网作为算例验证了所提方法的有效性与合理性。
  • 白浩,袁智勇,孙睿,张强,史训涛
    电力建设. 2020, 41(3): 31-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.004
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    针对目前配电系统运行效率研究方面缺少评价手段且缺少内在原因的探究方法的问题,提出了一种基于Apriori算法和卷积神经网络的配电设备运行效率主要影响因素挖掘方法。首先,提出配电设备日运行效率的计算方法;其次,分析可能影响运行效率的原因,提出基于K-means聚类和Apriori算法的运行效率主要影响因素的挖掘方法;然后,基于卷积神经网络,提出运行效率与主要影响因素之间关系的定量度量方法;最后利用算例分析,验证了该文方法的可行性。
  • 刘自发,王新月,于寒霄,高建宇,吴刚
    电力建设. 2020, 41(3): 39-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.005
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    为研究微电网上网电价与配网售电电价的交互关系,实现二者交互电量的合理定价,提出了一种实现微电网和配电网双方效益最大化的电价制定方法。通过探讨微电网建设运营对配电网和微电网运营商带来的影响,建立微电网的成本效益模型和配电网的综合效益模型,对各项成本效益做出量化评估;然后将各项成本效益划分为容量类成本效益与电量类成本效益,分别建立微电网与配电网的最优效益模型;最后通过求解最优模型,得到微电网网内售电电价对微电网和配电网最优效益的影响,并通过具体的微电网算例,对比分析不同微电网网内售电电价下微电网与配电网交互电价的合理范围,验证了所提模型的可行性。
  • 主动配电系统源-网-荷-储交互运行
  • 张家安, 王琨玥,陈建,郭凌旭,黄潇潇,范瑞卿,李志军
    电力建设. 2020, 41(3): 47-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.006
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    随着分布式光伏在配电网的渗透率不断上升,其出力波动将成为调度运行中不可忽略的一项不确定因素。基于同一地区光伏出力变化的相关性,提出一种基于空间相关性的分布式光伏出力预测方法。先对同一地区集中式、分布式光伏出力历史数据做无遮归一化,以无遮系数表征光伏出力不确定性;再由K-means聚类方法对天气情况分类,建立基于Copula函数的各类天气工况下光伏出力的相关性模型;最后根据集中式光伏出力信息实现分布式光伏出力预测。以我国北部某城市光伏电站数据为算例,验证了该方法的有效性。
  • 沈青文,程若发,付鑫
    电力建设. 2020, 41(3): 54-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.007
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    更多的分布式电源接入电网是一种趋势,这种趋势使得分布式电源对电网的运行脆弱性影响越来越大。针对此问题,首先对电网的运行脆弱性进行研究,继而提出一种能够全面评价电网运行综合脆弱性的指标。再结合以往电网优化配置常用的考虑经济性方面的电网有功损耗指标和考虑电压质量方面的静态电压稳定性指标,建立一种计及电网运行脆弱性指标的多目标优化配置模型,运用提出的改进型量子粒子群算法对该模型进行优化求解,仿真算例最后得到分布式电源在容量、位置方面的全方位优化配置结果,结果表明,与传统的优化配置模型相比,在保证电网经济性和电压质量良好的状态下,还能改善电网运行脆弱性,证明了所提模型的优越性。
  • 史晨豪, 唐忠,魏敏捷,李征南,陈寒
    电力建设. 2020, 41(3): 62-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.008
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    高渗透分布式电源接入后,对配电网电压和网损的优化提出了更高的要求。而传统的集中式控制缺少大量的量测设备和通信设备,导致数据采集不完整,优化模型不精确,难以满足大规模光伏并网的运行要求。所以文章构建了一种双层优化模型来改善传统集中式控制的不足;在概率优化的电气距离矩阵的基础上,使用蚁群聚类进行有效分区和主导节点选择,以此分区将传统的配电网二级控制引入第1层模型,然后利用基于粒子群算法优化极限学习机(particle swarm optimization extreme learning machine,PSO-ELM)神经网络挖掘并拟合配电网参数数据之间的函数关系,对第1层控制模型进行反复迭代修正。最后,在IEEE-33节点上进行仿真计算,验证了该模型对于配电网电压和光伏出力调控的有效性。
  • 史景坚, 周文涛,张宁,陈桥,刘金涛,曹振博,陈懿,宋航,刘友波
    电力建设. 2020, 41(3): 71-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.009
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    通过在配电网末端接入用于系统调压等辅助服务的储能系统,能有效应对可再生能源的高度间歇性以及负荷需求波动导致的系统电压运行水平问题。文章将电池储能的运行建模为马尔可夫决策过程,考虑其后续调控能力,提出了一种含储能系统的配电网电压调节深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)算法,通过内嵌一个Q深度神经网络来逼近储能最佳动作价值,以解决状态空间过大的问题。储能荷电状态(state of charge,SOC)、可再生能源预测出力以及负荷水平组成状态特征向量作为Q网络的输入,输出提高电压运行水平的最优离散化充放电动作,并通过回放策略来训练。相比传统方法,所提方案基于学习而无需显式的不确定性模型,且计算效率较高。最后在TensorFlow架构下利用MATPOWER对IEEE 33节点配网系统进行了分析,证明了所提出方法的有效性。
  • 陆秋瑜,杨银国,王中冠,谭嫣,夏天,伍双喜
    电力建设. 2020, 41(3): 79-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.010
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    虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是解决大量分布式电源(distributed generation,DG)接入电网调控运行的有效手段。分布式电源通过虚拟电厂参与电力系统的辅助服务市场,为电网提供调峰调频等辅助服务并从中获利,实现电网与分布式电源用户的双赢。文章在基于稀疏通信和点对点信息交互的全分布式协调控制方式的基础上,提出了基于次梯度投影分布式控制的虚拟电厂经济性一次调频方法,在保证自身运行成本最小化的前提下实现虚拟电厂的一次频率控制,提高了其并网友好性和对电网的频率支撑水平。相比传统下垂控制能够实现最优功率分配,避免竞争控制,相比一般分布式次梯度法能够更好地处理分布式电源功率限值的问题,并对通信时延具有较好的适应性。
  • 任郡枝, 陈健,姜心怡, 孙旭日, 张松, 李文升
    电力建设. 2020, 41(3): 86-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.011
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    为减弱自然灾害及其他人为因素对电力系统的影响,文章提出了一种考虑可移动式储能与网络重构交互优化的弹性配电网灾后恢复策略。该恢复策略模型以最大化恢复供电负荷量为优化目标。首先,对灾害后的网络进行预估,分析得出形成微电网的个数,并进行网络重构。其次,根据网络重构结果对可移动式储能的接入位置进行优化,其中可移动式储能的移动遵循时间最短的原则;对移动后的配电网进行网络重构直至满足要求。文章所提策略能够在满足孤岛安全运行的基础上,达到最小的失负荷量,最大限度地利用可再生能源,减弱灾害对电力系统的影响,增强配电网的弹性和经济性。最后,以IEEE 33节点系统为例对不同灾害场景进行灾后恢复仿真,验证了所提策略的有效性和实用性。
  • 交直流配电网规划设计与调度控制
  • 韩俊,袁栋, 谢珍建,何晋伟, 刘利国, 杜渐, 蔡超
    电力建设. 2020, 41(3): 93-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.012
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    作为未来配电网的重要发展方向,交直流配电网方面的研究目前仍处于初始阶段,关于未来交直流配电网形态特征与应用模式的研究还不够充分和全面。该文首先总结国内外对直流配电网典型拓扑结构的研究,并阐述影响拓扑选取的原则;其次,针对连接交、直流配电网的关键设备包括换流器、软开关(soft open point,SOP)、电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的基本特征进行简要阐述;再次,从这三种交直流转换装置组网的角度出发,研究交直流配电网的形态特征及适合的应用模式;最后,对比基于三种不同互联装置的交直流配电网在设备组网形态、网架结构发展两方面的差异,为构建新型交直流配电网提供参考思路。
  • 沈卫东,傅守强,李红建,赵国亮,高杨
    电力建设. 2020, 41(3): 100-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.013
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    近年来,配电网从当前形态向未来高级形态加速发展。在此趋势下,提出了基于柔性变电站的交直流配电网技术路线。该技术路线在科学研究、方案设计、设备制造和工程建设等方面都是首次开展,尚无成熟的设计经验及完备的理论体系支撑。该文首次系统给出了基于柔性变电站的交直流配电网的成套设计体系框架和方法流程,在系统方案、设备参数设计和控制保护等方面开展了深入的研究和论述。该文的研究成果已在首个基于柔性变电站的交直流电网示范工程成套设计中应用,并将为交直流配电网的推广应用提供理论支撑和方法指导。
  • 廖鸿图, 黄益宏,施亦治,陈健
    电力建设. 2020, 41(3): 110-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.014
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    为提高可再生能源利用率和供电经济性,推进可再生能源与储能结合,实现可再生能源就地消纳,考虑配电网中源-荷不确定性,提出了一种含光储联合体 (photovoltaic and energy storage, PAES) 的交直流配电网双层两阶段鲁棒优化运行策略。第一层优化以接入PAES节点的购电费用最小为优化目标,并达到最大化消纳可再生能源的目的;第二层优化以交直流配电网运行费用最小为优化目标,总运行费用包括购电费用、网络损耗费用、储能电站的运行维护费用以及寿命损耗费用,并采用二阶锥松弛的方法处理非线性约束。文章所提策略实现了可再生能源的最大化消纳,改善了负荷曲线峰谷差距大的问题;在保证优化策略鲁棒性的基础上,实现了交直流配电网的经济运行。最后,以改造后的IEEE 33节点的交直流配电网为算例进行分析,验证了所提策略的正确性和有效性。
  • 陈蒙蒙,高亮,李盈含
    电力建设. 2020, 41(3): 119-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.03.015
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    柔性直流配电系统运行方式多样且源荷功率波动具有高频随机性。为解决传统下垂控制未计及运行损耗、功率分配不合理和电压动态调节不理想等问题,首先分析系统运行损耗最小时的潮流优化方法,推导出经济下垂系数优化分配各站功率。为减小直流电压偏差,尽量避免换流站参数越限,提出下垂系数按电压裕度和换流站实时最大功率裕度自适应调整。最后以系统功率波动时直流电压偏差大小作为判断条件,给出优化下垂系数的选择方法,提出一种兼顾系统经济成本和换流站参数裕度的优化下垂控制策略。在PSCAD上搭建双端柔性直流配电系统仿真模型,不同运行工况的仿真结果验证了该策略的有效性。