中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
由于分布式能源补贴下降,通过聚合形成虚拟电厂参与日前市场竞价的模式成为了用户侧利益主体新的收益渠道。文章从虚拟电厂交易策略、收益分配以及用户侧利益主体博弈形成虚拟电厂3个环节为这一模式的实现设计了完整的交易机制。在交易策略方面,采用价格制定者型虚拟电厂交易策略模型,并结合区间优化方法对不确定量建模。在收益分配方面,设计了基于发电量及不确定性贡献度的分配机制。在虚拟电厂的形成问题中,基于联盟博弈理论分析各种联盟状态的稳定性,并通过博弈确定虚拟电厂形式。最后,通过算例对所提方法的有效性进行验证,结果显示,所提出的交易机制符合用户侧利益主体的特点,其分配机制考虑了参与者对不确定性的平抑作用,能够为用户侧利益主体提供辅助决策。
风电、光伏出力的不确定性给电力系统的稳定运行带来威胁,含电转气(power-to-gas,P2G)的电气耦合系统能够解决这一难题。文章将电转气与虚拟电厂(virtual power plant,VPP)进行集成,提出电气互联虚拟电厂的基本概念、通用建模及调度优化模型。针对风光不确定性,引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)方法和鲁棒随机优化方法,分别用于刻画目标函数和约束条件中的不确定性变量,并引入最大碳排放限额(maximum total emission allowances,MTEA)指标,考虑虚拟电厂近零碳运营方案可行性。为求解多目标优化模型,构建了基于目标函数投入产出表和权重偏差校核的模型求解算法,并选取9节点能源集线器系统开展实例分析,结果表明电气互联虚拟电厂能实现分布式能源互补利用,形成电-气-电循环利用模式,所提模型能够同时兼顾分布式能源的高额经济收益和不确定性风险。
虚拟电厂(virtual power plants, VPP)能有效聚合分散的多类型需求侧资源时,是需求侧资源参与电力市场的有效方式。但是VPP的市场行为无法直接采用传统的火电竞价模型进行描述,线路输电约束等出清过程中考虑的物理条件也会对虚拟电厂内部资源管理策略产生影响,基于此,文章以风电、储能、燃气轮机及需求响应负荷组成虚拟电厂为研究对象,考虑VPP内部风电出力不确定性以及聚合对象的调节能力,建立市场环境下 VPP 多类型资源鲁棒竞标模型。该模型采用库恩-塔克 (Karush-Kuhn-Tucker,KKT) 条件等值市场出清模型,并将其作为约束条件在VPP决策中进行考虑。算例表明该模型可以根据市场现状优化VPP内部多类型资源组合出力,提供经济可靠的竞标策略,有效提高VPP经济效益。
随着风电和光伏装机容量的快速增长,配置储能系统的风电场和光伏电站具备了作为黑启动电源的条件,将风光储发电系统作为黑启动电源,可以提高区域电网的黑启动能力。文章设计了适用于风光储发电系统作为黑启动电源的可行性评估方法。首先,从黑启动负荷需求的角度对风光储发电系统的输出功率进行了分析,得出了风光储发电系统作为黑启动电源的支持概率及存在问题;然后,基于功率预测方法和功率评价指标,设计了风光储发电系统作为黑启动电源的可行性评估方法,通过功率预测得出风光储发电系统的输出功率参考值,通过功率评价指标对风光储发电系统输出功率进行评估;最后,基于MATLAB仿真软件,分别设计了不同场景,验证了所提可行性评估方法的有效性,结果显示,当执行倾度大于等于1时风光储发电系统输出功率满足黑启动负荷的功率要求。
日内来水的不确定性和传输通道断面约束是影响大容量梯级水电日前调度计划制定的重要因素。为提高日前调度对不同来水情景的适应性,首先在日均径流预测基础上,结合历史数据分析与概率分布拟合获取日内来水量的概率密度函数,通过准确刻画各时段来水规律,建立不同情景下的梯级发电量偏差来反映各时刻来水的不确定性。其次,在模型断面约束中引入模糊变量,并通过离线仿真将断面约束转化为发电机有功出力约束。针对含梯级电站发电量偏差的日前优化调度模型,采用多核并行动态规划算法进行求解,保证求解的收敛性及求解效率。最后,以西南地区某梯级水电站接入IEEE 39节点系统为例,验证了所提算法的合理性和可行性,所得调度计划在4种典型来水场景下均未出现水位及断面功率越限。
针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。
火电灵活性改造作为“十三五”电力规划的亮点被提出,但“十三五”期间在各地的发展态势相异。从长久来看,火电作为我国发电容量主体,仍将在多数地区提供最主要的调节容量。为此,文章全面梳理了火电灵活性改造的国内外发展历程,总结了影响火电灵活性改造的关键技术、经济与机制要素,提出了国内开展的典型改造模式,并对我国火电灵活性改造的未来发展前景和重点研究问题进行了预测和分析。研究表明,随着各类灵活性市场的建立,我国火电灵活性改造将由政策主导向市场主导过渡,灵活性也将成为火电乃至整个电力系统从规划、设计到运行的核心指标,构建适应中国特色的火电灵活性改造技术标准与规划体系将为我国电力系统成功转型提供重要基石。
为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。
在光伏高比例接入的孤岛微电网中,太阳辐照度变化将导致光伏出力明显波动,继而影响微电网线路故障电流变化趋势。对于不同辐照度光伏出力,如何准确完成微电网故障辨识是微电网故障保护研究面临的一个重要问题。针对这一问题,首先建立了含有光伏发电的典型微网模型,分析了孤岛模式下太阳辐照度变化对网内故障电流的影响;然后利用快速小波能量熵(wavelet energy entropy,WEE)算法提取线路故障电流的暂态特征,继而选取简洁清晰的暂态特征并构建故障综合样本集;最后,利用典型故障样本集对极限学习机进行训练,形成一种新的考虑光伏出力间歇性的微网故障辨识方法。算例仿真结果表明所提方法既能精确提取不同辐照度下微网故障的暂态特征,又可准确地实现故障辨识,为微电网故障分析和保护提供了技术支持。
在柔性直流输电系统受扰后,当直流电网存在盈余不平衡功率时,将导致直流过电压问题,进而对IGBT、电容器等器件造成不可逆的损坏。针对直流电网故障下的直流过电压问题,首先分析了不平衡功率导致直流过电压的机理,得到了直流电压与直流电网内不平衡功率的定量关系;然后提出一种抑制直流电压上升的虚拟调制控制策略,并针对单极和双极2种故障类型采取2种不同控制策略;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了四端柔性直流电网仿真模型,验证发生受端短路故障、受端单站闭锁故障和受端单极闭锁故障3种典型故障时所提控制策略的有效性。仿真结果表明,虚拟调制控制策略能有效地延缓直流电压上升速度,与耗能装置配合可以显著降低耗能装置的投入容量。
当发生特高压直流闭锁故障时,会实施一系列调控措施填补受端电网的功率缺额。针对一、二次调频之后存在的断面越限问题,提出了一种基于改进Apriori算法的断面越限调整策略。首先,采用动态潮流算法进行闭锁故障仿真,根据灵敏度方法对断面越限进行调整,再提取调整信息,经过数据处理,形成机组、负荷调整策略和断面状态变化情况数据库。然后,对Apriori算法进行改进,将前项约束为机组、负荷调整策略,后项约束为断面状态变化情况,通过关联分析得到调整策略与断面状态变化情况之间的强关联规则。最后,对锦苏直流闭锁故障进行仿真及关联分析来验证所提方法的有效性,结果表明,改进后的Apriori算法大大减少了无效规则的产生,通过关联分析可得到对断面调整有效的强关联规则,为电网的断面越限调整提供决策依据。
将交流配电网规划技术用于直流配电网的过程中,既要考虑配电网的传统供电规划目标和拓扑的变化,也要考虑多目标、多约束条件的变化,以及大量主动型负荷的接入引起的变化,更要考虑直流配电网的技术与应用的发展趋势。与此相对应,文章围绕一次规划的内容,首先分析、总结了直流配电网的规划目标、电源规划、负荷预测及网架规划4个方面的新需求,并提出规划与运行强耦合、规划目标多样性与动态性、一二次系统融合规划的其他新需求。然后围绕直流配电网拓扑展开讨论,提出基于母线、结构以及连接方式的拓扑分类,并对直流配电网的典型应用场景进行分析。之后对考虑多约束条件与不确定性的直流配电网规划方法进行讨论,包括不确定模型、规划与运行强耦合、多种不确定性因素等多方面的分析与总结;并围绕主动管理/需求侧管理和保护控制2个方面,对考虑(准)实时监控需求的直流配电网规划问题进行讨论。最后从技术层、信息层和设备层对直流配电网规划中尚需解决的问题进行梳理和展望,为未来直流配电网的规划研究提供借鉴和参考。
为了提高直流输电系统小扰动稳定性分析计算效率,建立了直流输电系统小信号降阶模型。文章以双端直流输电系统为研究对象,首先建立了双端柔性直流输电系统小信号模型,然后基于平衡理论将系统状态量按Hankel奇异值数目排序进行阶数选择,经过矩阵变换实现小信号模型的降阶。通过计算全阶系统和降阶系统的主导特征根变化轨迹,验证了降阶系统与全阶系统具有一致的小扰动稳定性。仿真结果表明,降阶前后具有相似的动态响应,验证了降阶模型的准确性。在复杂网络环境下,基于平衡理论的降阶方法不仅减小模型复杂度、提高了计算效率,还可对系统的稳定性进行预判。
为实现海量预想故障下电力系统频率响应性能的快速和精确感知,文章提出了一种基于正则化贪心森林(regularized greedy forests, RGF)的多维频率指标智能化预测方法。该方法采用RGF建立特征输入与多维频率指标之间的非线性映射关系,通过对全局参数进行优化,并引入3种正则化机制,使所构建的机器学习模型能够有效表征复杂函数,防止过拟合。为保证预测算法的性能,通过网格搜索遍历参数组合,以确定所构建RGF模型的最佳参数。在改进的IEEE RTS-79系统上开展了算例测试,与时域仿真、随机森林和梯度提升方法所得结果进行比较,验证了所提方法的准确性、快速性以及良好的泛化能力。
随着综合能源系统建设和电力市场改革推进,综合能源服务商有望成为新的市场交易成员。为解决申报阶段有限的决策参考信息制约申报策略制定的问题,文章提出了一种基于Q强化学习的综合能源服务商现货市场申报策略,以提升申报策略的理想度。该方法的主要特点在于充分利用庞大的历史运行信息,通过人工智能算法训练申报策略智能体,建立综合能源服务商所掌握的有限参考信息与最优申报策略之间的内在关系。智能体以市场公开信息、社会公共信息及服务商私有信息为环境变量,能够实现申报策略的自动生成和智能改进。最后,基于某省电网实际数据构造算例表明,该方法能较好地拟合合作博弈下的申报策略,具有收敛速度快、理想度高、计算效率高等特点,更符合综合能源服务商决策需求。
