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
实现碳中和,能源领域碳减排是关键。为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议。此方法可为后续面向碳中和的能源规划提供参考。
推进园区电能替代是改善环境问题的重要措施,针对综合园区能源系统进行电能替代受配电网络改造限制的情况,提出采用风光储系统作为供电系统的方案。首先构建综合园区能源系统中电替热、电替冷和电替油负荷模型。然后提出考虑配电网运行状态和需求响应的风光储最优容量双层配置模型,该模型包括配电网层和风光储系统层。最后采用Cplex进行求解,得到综合园区电能替代下考虑配电网运行状态和需求响应的风光储系统最优配置方案。通过IEEE 33节点系统以及某实际园区的电能替代负荷数据进行仿真计算,结果表明采用风光储系统供电并计及负荷的需求响应能解决园区电能替代负荷增长的需求并兼顾其最优经济配置。
随着能源互联网的持续推进,电力系统的信息化程度不断提高,用户侧电量数据迅速增长,为开展基于大数据分析技术的用户用能特征检测提供了数据基础。针对传统的用户异常用电模式检测模型存在投入高、效率低的问题,提出了包含数据清洗-特征筛选-模型训练的用户异常用电全周期检测模型。为了综合考虑用户异常用电模式的影响因素,建立了包含负荷曲线斜率指标、线损指标和告警类指标的评估指标体系;并对初始数据进行数据清洗及缺失值处理以提高用户异常用电模式检测的精确度,然后使用极端梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)进行异常检测。最后,通过算例验证了检测模型的有效性,并通过与决策树、随机森林及Adaboost的对比分析,得出了XGBoost在用户异常用电模式检测中以较短的训练时间获得了较高的检测精度的结论。
源网荷储资源的协调利用,是推动区域电热综合能源系统(regional integrated electric and heating system,RIEHS)高效运行的重要手段。提出了一种考虑源网荷储聚合交易的RIEHS优化调度方法。首先,构建了RIEHS的调度框架,设计了考虑源网荷储聚合交易的RIEHS调度组织流程;其次,建立了RIEHS两阶段优化调度模型,第一阶段为虚拟电厂(virtual power plant,VPP)对源网荷储资源的聚合交易优化,第二阶段为基于源网荷储交易结果的RIEHS调度优化;最后,基于改进的IEEE 33节点配电系统和32节点巴厘岛配热系统,构建了包含3个虚拟电厂的RIEHS进行算例分析,结果表明所提方法能够通过交易手段挖掘用户侧资源的响应潜力,提高虚拟电厂的运营收益和系统运行的经济性,验证了调度方法的有效性。
随着风电和光伏等可再生能源通过多微网(multiple microgrids,MMGs)的形式接入配电网(distribution network,DN),其不确定性会给配电网与多微网系统联合运行的可靠性、经济性带来挑战。对此,文章提出了一种考虑风光相关性的配电网与多微网数据驱动鲁棒调度方法。首先采用分布式调度方法建立配电网与多微网调度框架,分别建立配电网调度模型与微网二阶段鲁棒调度模型,以联络线功率作为两者的耦合参数;考虑风光出力的不确定性与时空相关性,采用数据驱动算法构建风-光出力不确定集合,从而建立微网数据驱动鲁棒调度模型;最后提出一种基于极限场景的改进列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)求解微网鲁棒调度问题,并采用目标级联分析法(analytical target cascading,ATC)对配电网与多微网整体调度问题进行求解。仿真结果表明,该配电网与多微网的数据驱动鲁棒调度策略可以捕捉风-光时空相关性,在保证系统调度鲁棒性时提高调度的经济性,并具有良好的收敛性。
随着大规模可再生能源对电网渗透率的不断增加,大型风光电站也开始参与到电网的调频当中。首先,建立了功率响应总偏差、调频里程支出最小化的多目标互补控制模型,以解决不同调频资源的动态功率分配问题。为解决该非线性优化问题,采用多目标蝠鲼觅食优化算法(multi-objective manta ray foraging optimization, MMRFO)快速地获取高质量的Pareto前沿,以满足电网的实时在线调频需求,提高区域电网的动态响应能力。然后,基于熵权法,设计了灰靶决策法客观地选择不同功率扰动下兼顾运行经济性和电能质量的折中解。最后,基于扩展的两区域负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型验证了所提方法的有效性。
在含光伏的直流配电网系统中,传统的下垂控制在光伏出力变化的情况下,存在功率分配不均衡及母线电压偏差大等问题。针对光伏出力受环境因素影响较为严重,引起传统下垂控制效果变差这一问题,根据光伏出力变化情况自适应调节下垂特性曲线,使其在重载条件下实现功率的精确分配,在轻载条件下,实现母线电压的稳定控制。通过建立下垂控制输出阻抗模型,分析了下垂系数自适应变化对系统环流抑制能力及均流度的影响。在MATLAB/Simulink中搭建光伏直流配电网进行仿真验证。理论分析和仿真验证表明所提光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制能够按照光伏电源出力动态调节功率分配任务,在重载时可以提高系统功率分配精度,轻载情况下可以减小直流母线电压偏差。
近年随着电网调度领域数据自动化、智能化管理需求的日益增长,知识图谱成为提供知识管理、智能查询、辅助决策等功能的重要技术。实体作为构成知识图谱的核心要素,识别的准确率将直接影响知识图谱的质量。针对电网调度领域,首先分析电网调度实体识别研究现状,明确了实体识别任务目标,然后根据电网调度领域文本数据特征,设计了同时满足局部特征与全局特征提取需求的算法结构,构建了基于双向长短期记忆网络(bi-directional long short-term memory, BiLSTM)-卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)-条件随机场(conditional random field,CRF)的电网调度领域实体识别模型。最后实验结果表明,所提方法识别准确率达到93.1%,F1值达到86.05%,能够有效支撑电网调度领域实体识别工作的开展。
针对自动发电控制问题中的状态信息测取和最优发电控制策略的难题,结合深度置信网络与最优控制理论,提出了一种应用于自动发电控制领域的深度置信网络状态最优反馈算法。首先,设计了一种适用于发电控制问题的全状态最优反馈控制策略,并引入了深度置信网络学习全状态最优反馈控制特性,以深度置信网络的非线性表达能力弥补传统线性控制的不足,进而实现了非全状态信息反馈下的近似最优发电控制,有效解决了最优发电控制问题中的状态信息测取难题,同时提升了自动发电控制性能。在IEEE标准两区域系统的算例仿真结果表明,所提算法可以实现由自区域频率偏差与传输功率偏差组合反馈下的系统近似最优发电控制,验证了所提方法的有效性、可行性和强鲁棒性。
针对双馈风机附加频率控制对系统调频动态特性产生的影响,通过建立双馈风机多物理控制环节耦合特性数学模型、互联电力系统考虑风机接入的负荷-频率控制动态特性数学模型,以风机采用惯性支撑与下垂控制结合的附加频率控制为研究对象,利用小干扰稳定分析研究了风机参与系统调频的动态特性,以及各控制环节的运动模态耦合特性。分析结果表明,双馈风机附加频率控制对系统调频动态的小干扰稳定性不会产生明显影响,但惯量支撑控制使系统的调频动态增加一种模态,并使负荷-频率控制的调频动态环节与风机的多物理控制环节在部分振荡和非振荡模态上发生耦合作用。进一步利用阻尼比和振荡频率研究了附加频率控制参数对振荡模态动态特性的影响,并通过时域仿真验证了理论分析的合理性。
鉴于风力发电具有很强的随机性和波动性,含风电调度系统中,应用传统预测区间来描述其不确定性的方法存在缺陷。针对该问题,通过引入弃风限制对风电场的风电出力预测区间进行优化,得到能够保证调度系统安全运行的风电安全出力区间;在此基础上,建立双层鲁棒区间优化调度模型,使得常规机组的运行成本和风电场的弃风成本最小,并分析了系统爬坡备用对风电安全出力区间的影响。由于考虑了常规机组的阀点效应,模型呈现非线性特点,采用改进的教与学优化算法和线性规划法相结合的求解方法对模型进行求解。最后,采用改进的10机系统验证了所提模型以及求解方法的有效性和优越性。
风电机组提供频率响应后,转子转速恢复过程可能导致的频率二次跌落是制约风机提供向上调节能力的关键问题。文章对云南电网风机转子动能控制展开研究,提出风机转子动能控制参数整定方法,在扰动初期利用综合惯量控制快速抑制频率变化率,减小最大频率偏差;在扰动中后期与水火等常规同步机组和直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)协调配合,避免频率二次跌落问题,实现频率整体动态过程的优化。仿真研究表明,增加虚拟惯性控制系数Kdf,不利于改善频率最大偏差,会让频率在进入直流FLC死区后出现严重超调和反调现象;下垂控制系数Kpf是改善频率最大偏差和直流FLC动作量的关键,Kdf和Kpf取值相同时,运行在最大功率追踪区的风电机组改善频率最大偏差的能力几乎相同。
随着电力系统中风电渗透率的不断提高,电力系统潮流分布的复杂性和不确定性随之增加。为解析含风电互联电力系统的稳定运行特性,提升接纳间歇性可再生能源发电的能力,文章提出利用概率灵敏度指标优化配置风电落点。首先,针对互联系统多种运行方式,研究系统状态矩阵与留数之间关系,构建系统概率灵敏度指标,辨别引起系统低频振荡的相关因素和强相关电机组。之后,采用特征根和动态时域仿真,对比分析“增加”和“替换”风电两种配置方案对系统振荡特性的影响,并确定风电入网的最优配置落点。最后,采用算例对所提方法的可行性与有效性进行仿真验证。
日益增加的户用光伏发电系统改变了配电网的潮流分布,同时对配电网的线损产生显著影响。为了便于量化分布式光伏电源(distributed photovoltaic generation,DPG)接入三相四线制低压配电网的运行经济性,文章以三相不平衡线损为研究目标,首先建立了适用于低压配电网平衡态和不平衡态的线损计算模型;通过引入DPG接入模式、位置及容量3种要素,建立DPG不同接入模式下的线损变化量模型;以此为基础,提出一种考虑DPG接入模式的有源低压配电网的三相不平衡线损计算方法。在进行计算时,所提方法既可利用实时电流数据,也可利用易采集到的有功电量数据进行计算。最后,以低压配电网的典型参数为例验证了该方法的准确性与可行性,说明此方法可为DPG单相、三相接入低压配电网的线损计算提供参考依据。
在可再生能源电力消纳保障机制中明确将增量配售电公司纳入消纳责任考核主体。这样,研究消纳责任下增量配售电公司的最优投资决策对其经营发展、消纳保障机制的设计与完善均具有重要意义。在此背景下,文章提出了一种基于投资组合理论和展望理论的增量配售电公司最优组合投资决策方法。首先,对增量配售电公司应对消纳责任的投资决策行为进行成本效益分析,得出各投资行为的收益率和风险。接着,基于投资组合理论构建各投资行为的组合,提出增量配售电公司的组合投资模型。然后,为进一步反映增量配售电公司的真实投资行为,基于展望理论对所提模型进行改进,提出改进组合投资决策模型。最后,以某增量配售电公司为例进行验证分析,算例结果表明所提模型可使其获得最大投资决策效用。
