2020年, 第41卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-01

  

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  电力建设. 2020, 41(4): 0.

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综合能源系统可靠性分析与综合评价 ·栏目主持 李更丰副教授·
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  基于复杂网络理论的区域综合能源系统可靠性评估

  郇嘉嘉，肖勇，陆文升，刘洪，彭家颖，潘险险，李吉峰

  电力建设. 2020, 41(4): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.001

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  针对当前综合能源可靠性评估方法大多是面向微网系统，难以从系统拓扑结构角度分析区域综合能源系统可靠性的问题，建立了一种基于复杂网络理论的区域综合能源系统可靠性评估方法。首先，以区域综合能源系统作为研究对象，介绍了区域综合能源系统的基本结构，并分析了复杂网络理论应用的可行性；其次，通过对复杂网络内距离参数的改进，构建了包含网络特性的加权复杂网络模型；在此基础上，从系统网络拓扑的角度提出了包含节点以及系统整体的可靠性评估指标。最后，通过构建实际测试算例，验证了方法的有效性与适用性。文章探索了复杂网络理论在区域综合能源系统可靠性评估中的应用，可为未来区域综合能源系统的规划建设提供可靠性层面的指导。
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  面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

  丁保迪，季宇，王永刚，苏剑，魏大钧，陈继开

  电力建设. 2020, 41(4): 10-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.002

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  由于含有多种具有互补特性的分布式电源，多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比，各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂，并网和离网运行对应的故障特性存在差异，使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题，首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论，分析微电网网内故障特点，继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法，以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求，结合改进故障辨识算法，将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合，提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法，在缩小故障影响范围的基础上，提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后，利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型，通过网内模拟不同类型故障，验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。
电动汽车参与电网调度的关键技术 ·栏目主持 傅质馨副教授·
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  考虑预警负荷的电动汽车充放电优化策略

  周斌，张卫国，崔文佳，毛东宇，陈中

  电力建设. 2020, 41(4): 10-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.003

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  预警负荷会严重影响电力系统的安全经济运行。面向参与车辆到电网（vehicle to grid， V2G）服务的电动汽车用户，综合考虑预警负荷、预警电价和充电激励措施对充放电过程的影响，提出基于改进粒子群算法（improved particle swarm optimization ，IPSO）的电动汽车充放电优化策略。通过计算预警负荷发生时的放电奖励，建立预警负荷电价模型、电池容量损耗模型，基于分时电价和放电激励制度建立用户充放电成本模型。此外，引入长短时记忆的概念，提出改进粒子群优化算法。在上述模型和算法的基础上，以最小化用户成本为优化目标，计及用户充电需求和充放电功率等约束，提出不同预警负荷情况下的充放电优化策略。在MATLAB中完成了仿真验证，结果表明，在已知预测预警负荷的前提下，采用文中的充放电优化策略能够提高电动汽车用户V2G参与度，有效降低用户成本，并缓解预警负荷发生时电网压力。
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  考虑动态电量和无限次博弈的电动汽车上网电价模型#br#

  赵文会，张九阳，高姣倩，宋亚君

  电力建设. 2020, 41(4): 30-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.004

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  电力物联网的建设与发展为电力系统中设备互联互通提供了硬件基础和技术支持。电动汽车（electric vehicle，EV）作为基于传统化石燃料汽车的革新产物，其大规模并网不仅能刺激可再生能源的消纳，更可以充当移动储能装置参与电网电能供给。在此背景下，文章首先针对电动汽车上网电价博弈创新性地引入了动态电量的概念，通过建立Rubinstein博弈模型，研究了包含虚拟电动汽车聚合商和电网的清洁能源上网电价的动态博弈问题，针对不同量清洁电能利用建立的博弈模型得到了有限次放电电价博弈均衡解，并进一步深化研究将其拓展到无限次博弈层面。然后，结合目前我国电动汽车产业的发展速度，分情形考虑实际情况中不同市场规模下交易过程中博弈双方的效益变化情况。之后，通过仿真分析发现，有限次博弈中的博弈效益将受双方产业规模及总博弈次数影响；在交易中无限次博弈能否达成最优解取决于博弈双方所在地的市场结构。最后，研究还发现，提高电动汽车聚合商产业规模可以有效增大聚合商效益，提高电动汽车经济性并促进清洁能源消纳。
消纳可再生能源的电力市场政策与机制 ·栏目主持 别朝红教授、丁涛副教授·
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  能源互联网背景下共享储能的商业模式探索与实践

  董凌1， 2， 年珩3， 范越2， 赵建勇3， 张智3，林振智3

  电力建设. 2020, 41(4): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.005

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  合理配置储能系统是解决我国“三北”地区可再生能源并网消纳问题的有效途径。首先，分析了我国储能产业发展现状，提出了面向可再生能源消纳的共享储能商业运营模式；之后，对能源互联网背景下区块链技术在共享储能交易中的应用前景进行了探讨；最后，依托国网青海省电力公司共享储能交易的实践案例，对共享储能交易的可行性和存在的问题进行了分析，并对我国共享储能的发展提出了建议。
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  电力市场环境下抽水蓄能参与电能量市场的优化运行策略

  张经纬， 黄宁馨，陈柏柯，荆朝霞

  电力建设. 2020, 41(4): 45-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.006

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  随着可再生能源的快速发展，抽水蓄能在电力系统中发挥着越来越重要的作用，研究抽水蓄能参与市场的优化运行策略，对于提高抽水蓄能运营商和全社会的经济效益至关重要。文章首先介绍了现阶段抽水蓄能参与市场的研究现状，在此基础上建立了抽水蓄能参与电能量市场的二次型优化模型，并对模型进行了拓展，以适应更为复杂和实际的场合。相比于传统的混合整数规划方法，论文提出的抽水蓄能二次型优化方法能减少优化运行时间，并且能帮助运营商在电能量市场中获得更大的期望收益。算例结果验证了所提方法的可行性和有效性。
储能系统关键技术 ·栏目主持 李建林教授级高级工程师·
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  计及多属性综合指标与经济性的电网侧储能系统选址配置方法

  郭威，修晓青，李文启，李建林

  电力建设. 2020, 41(4): 53-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.007

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  针对大规模储能技术在电网侧的多功能应用需求，将网侧储能系统的规划问题分解为两个层次，即储能系统的多点选址和功率容量优化配置。在储能系统多点选址层面，结合储能系统在电网侧的多功能需求及系统稳定性和经济性，基于线路负载率、网损灵敏度、电压灵敏度，计及指标的时序性，构建了多属性综合指标评估模型。在储能系统功率容量优化配置层面，建立了双层规划数学模型，外层考虑延缓输电线路升级收益，减小系统网损收益、储能投资成本和系统运行成本，以配置储能系统的净收益最大为目标，优化多点布局储能系统功率与容量；内层以配置储能系统后的运行成本最低为目标，优化源、储运行曲线。最后基于改进的IEEE 24节点算例验证了所提模型的有效性，为大规模储能技术在电网侧的规划奠定了基础。
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  电化学储能系统标准现状与体系架构研究

  刘璐, 牛萌, 李建林, 惠东

  电力建设. 2020, 41(4): 63-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.008

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  以标准引导储能电站技术升级，是实现储能技术高质量发展的重要途径，是推动储能市场化发展的先决条件。文章通过对国内外电化学储能的相关标准进行梳理，重点分析了近期颁布的电化学储能相关标准和规范，研究了近期电化学储能标准的重点和布局，对现有电化学储能标准体系框架进行了扩展和完善，提出了基础通用、系统要求、设备及实验、运行维护评价、施工及验收、消防安全6个环节，共32个技术方面的标准体系，分析了每个技术层面标准的颁布情况，对储能行业关注的重点领域标准进行了布局，并结合我国储能产业的技术现状，针对标准制定的不同领域，给出了相关建议和展望，为今后标准制定工作提供了有价值的参考。
非侵入式负荷监测技术及其应用 ·栏目主持 高山副教授、刘宇讲师·
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  基于改进隐马尔科夫模型的非侵入式家居负荷识别#br#

  孙毅， 李昊洋，刘耀先，祁兵，李彬，张旭东，李飞

  电力建设. 2020, 41(4): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.009

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  针对低频采样识别精确度较低，系统稳定性较差的问题，文章提出了一种基于改进隐马尔科夫模型（hidden Markov model，HMM）的非侵入式负荷监测方法（non-intrusive load monitoring，NILM）。该模型运用人工免疫算法和增量学习对传统HMM模型进行双重优化，通过人工免疫算法解决HMM模型容易陷入局部最优的问题，提升了模型的识别精确度。再通过增量学习实现了模型参数的自主更新，使得模型能够适应新的环境，提高了模型的鲁棒性。最后通过低频数据集建立了两个实验场景，对改进的HMM模型进行了实验验证，结果证明了该模型在识别精确度和鲁棒性等方面具有一定优越性。
智能电网
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  考虑激励型需求侧响应的电-气互联系统两阶段随机优化调度

  许志恒，张勇军，余兆荣，王玕

  电力建设. 2020, 41(4): 81-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.010

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  电力和天然气网的耦合和互联，为风电等新能源的消纳提供了新方式。文章在考虑电转气（power to gas，P2G）设备和激励型需求响应（incentive demand response，IDR）的备用服务后，构建了电-气互联系统（integrated power and gas system，IPGS）带补偿两阶段随机优化调度模型。模型的决策目标包含基于风电预测出力的日前确定性调度经济成本，以及考虑实时风电场景的功率平衡补偿成本。同时计及激励型需求响应不确定性后，建立了需求响应经济补偿分段线性化模型。以IEEE 39节点电网和修改的比利时20节点天然气网组成的系统进行仿真，分析系统运行成本和天然气网的备用容量裕度，验证了所提模型的有效性。此外，进一步分析了激励型需求响应的响应概率对电-气互联系统经济调度的影响。
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  面向综合能源的信息物理系统体系架构及应用

  杜炜，张筱辰，杨冬梅，陈永华，曾鸣

  电力建设. 2020, 41(4): 90-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.011

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  综合能源系统作为新一代能源系统的重要组成，涵盖了供电、供热、供气等能源系统，多个能源系统间的耦合性强。文章立足于综合能源系统，提出了面向综合能源的信息物理体系架构，阐述了信息物理系统（cyber physical system， CPS）在综合能源系统中的层次化应用及技术特性，并对综合能源信息物理系统的核心关键技术做了深入的探讨。最后为了验证所提出的信息物理体系架构及相关技术，开发了一套多能流综合能源管理及优化系统，实现了能源监控、多能流建模仿真、源荷预测、系统运行优化、故障预测及健康管理五大功能，有力地支撑了综合能源系统的体系架构。
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  计及新能源及负荷不确定性的多能微网系统两阶段随机规划方法

  王李龑，许强，黄开艺，吴健，艾芊，张亚新，贾轩

  电力建设. 2020, 41(4): 100-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.012

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  以电-热-气多能微网系统为研究对象，针对新能源与负荷的不确定性，提出基于分位数梯度提升决策树（quantile gradient boosting regression tree，QGBRT）的分位点-置信区间预测方法，并结合机会约束规划处理不确定性，在此基础上建立了基于能源集线器的日前两阶段随机规划调度优化模型，以置信区间形式，从统计层面反映机组可调控裕度，为日内和实时调度提供可信度参考。其中，QGBRT分位点-置信区间预测方法采用描述不确定性量的Pinball函数为损失函数，预测结果作为机会约束规划的约束信息输入。同时为了充分利用日前不断更新的信息，以及缓和日内调度计划制定的压力，日前第一阶段根据已发布信息，确定微网各设备的启停状态与交易能量状态量，日前第二阶段利用更新的信息，在第一阶段的基础上调整优化设备出力，实现日前的精准优化调度，以适用于实际调度。最后以一个典型的含多能微网系统的居民区为例，验证了所提考虑不确定性的两阶段随机规划方法的有效性与经济性。
新能源发电
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  一种基于点估计的风电并网位置和容量优化方法

  李华取，肖劲松，舒展，张政，姚良忠，彭晓涛

  电力建设. 2020, 41(4): 109-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.013

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  风电输出的随机波动性对并网系统的实时运行状态会产生影响，优化系统典型运行方式下的风电并网位置和容量对降低系统的静态安全风险、保证运行经济性具有重要作用。文章考虑电网源荷不确定性，以及风速间、负荷间相关性，利用点估计结合Nataf逆变换生成随机相关性样本的方法，研究了风电并网系统考虑随机相关性的点估计概率潮流计算方法。进而以减小电网网损率和节点电压平均偏移为目标，通过把所研究概率潮流嵌入自适应粒子群算法，同时避免点估计方法求解概率潮流对约束条件的偏乐观性，提出了合理规划风电并网位置和容量的优化方法。最后利用IEEE 57节点系统仿真算例验证了所提优化方法的有效性。仿真结果表明了考虑随机相关性对提高优化结果可靠度的必要性。
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  基于谐波阻抗特性的风电次同步振荡分析

  袁丽丽，阳育德，覃智君，刘辉

  电力建设. 2020, 41(4): 117-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.014

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  近年来，随着风力发电并网容量增加，电力电子技术被广泛使用，从而引发了新型次同步振荡问题。为应对该问题，提出了一种基于谐波阻抗特性的风电次同步振荡分析方法。通过IEEE第一标准模型对该方法的准确性和有效性进行了验证。文章建立了直驱风电场时域仿真系统，对机侧和网侧换流器进行详细建模仿真，并通过谐波阻抗特性对其进行分析，避免公式的推导和计算。结果表明，风机电力电子换流器在振荡频率下呈现较小的负值，即换流器表现为具有电容性的负阻抗，换流器呈现的电容性阻抗与交流电网的电感形成谐振回路，故系统存在次同步振荡的威胁。
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  风火打捆直流送出系统电压稳定控制策略

  纪会争，张帆，康春雷，韩民晓

  电力建设. 2020, 41(4): 126-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2020.04.015

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  在风火打捆直流外送系统中，风电机组的调压能力、直流系统的无功电压特性及无功补偿设备都会影响系统电压稳定性，分析风火打捆直流外送系统的电压稳定性需要综合考虑风电、直流、交流系统之间的交互作用。随着直流的功率调整或发生故障，直流给风火打捆直流外送系统带来了安全稳定问题。文章分析了直流闭锁后电压暂升原因，研究了直流系统无功调节与风电机组无功电压控制的机理，提出直流、风电协调控制策略，并以黑龙江电网为例进行了仿真验证，对风火打捆直流外送系统电压稳定控制具有一定的指导意义。