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
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综合能源负荷场景生成是研究能源计量、规划运行等领域问题的基础,具有重要意义。但由于数据采集困难、综合能源负荷多能耦合等因素的限制,综合能源负荷场景的多样化生成仍是一大难题。提出了一种基于生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)的综合能源负荷场景生成方法。首先建立梯度惩罚优化的Wasserstein生成对抗网络模型,解决综合能源负荷的高随机性可能带来的不收敛或模式崩溃问题。其次,基于深度长短期记忆(long short-term memory, LSTM)的循环神经网络构建生成对抗网络的生成器和判别器,使模型更适用于复杂综合能源负荷数据生成。算例结果表明,所提模型的生成负荷场景在概率分布、曲线标志性特征和冷热电负荷之间相关性等方面相较于蒙特卡洛法和原始生成对抗网络均获得了较好结果,可以在不同模式下生成具有多样性且逼真的负荷场景。
园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)通过多能互补可显著提升其运行经济性,然而园区可控资源响应的不确定性会给日前调度策略的制定带来挑战,为此提出了一种考虑综合需求响应及其不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。文章首先运用三角模糊数描述光伏、负荷预测功率以及柔性负荷响应量的不确定性,建立计及不确定性的日前调度模型;然后以系统总运行成本最小为目标,对系统供需两侧可控资源进行协同优化,并根据模糊规划理论,将模糊期望约束和模糊机会约束等效转换为确定性约束形式便于求解;最后通过算例验证了所提策略通过综合需求响应可有效降低系统运行成本,并分析了模糊机会约束置信水平对系统运行成本的影响。
为构建低碳可持续能源系统,推动我国未来能源系统转型,文章聚焦能源系统中低碳与清洁,建立了考虑经济与碳排放的电-气-热-氢综合能源系统日前调度模型。首先,在综合能源系统网络中,考虑负荷不确定性建立了电网潮流模型以及热网、气网的动态潮流模型。在能量转换设备中考虑到氢能的清洁、高效、安全等优点,引入电转氢(power to hydrogen, P2H)设备和氢储能设备。考虑到燃气轮机、燃料电池等余热浪费,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电将剩余热能转化为电能,提高能源利用效率。其次,考虑以系统运行成本和环境成本为目标函数,给出电-气-热-氢的综合能源系统最优运行调度方案。最后针对多种优化运行模式进行仿真分析,结果表明,文章提出的电-气-热-氢综合能源系统优化运行策略能够有效保证运行的经济性和环保性。
针对园区级综合能源系统分散式能量交互模式存在的参与主体不忠诚,外部攻击的问题,结合区块链技术的特点、结构和类型,分析了区块链技术在综合能源系统能量交互中应用可行性。以各运营商运营成本最小为目标,成本增量为一致性变量,利用区块链技术中的智能合约、分布式记账以及数字签名,提出了基于区块链技术的综合能源系统分散式能量交互方法,建立起能量交互双层结构。在物理层上,建立了基于拉格朗日乘子法的分散式能量交互模型,在信息层上,建立了基于区块链技术的信息传递构架。通过算例验证,该方法保障了园区级热-电综合能源系统分散式能量交互过程的公平公开和安全可靠。
大规模新能源并网给电力系统的调度运行带来了新的挑战。为缓解系统的备用压力,提出一种计及源-荷多灵活备用资源的随机优化调度方法。首先,基于场景生成方法建立可变场景模型,考虑了风电并网容量和光伏并网面积对新能源出力不确定性的影响。其次,建立电力系统中多种灵活资源的备用模型:在源侧,分别建立常规机组和风电/光伏的备用模型,并考虑了风电/光伏备用的不确定性;在负荷侧,引入激励型需求响应,对需求侧备用进行建模。然后,基于两阶段随机优化方法建立备用调度模型。该模型考虑了日前的运行和备用决策以及日内不确定场景下的弃风、弃光以及切负荷风险。最后,基于改进的IEEE RTS-24测试系统验证了所提模型的有效性。
针对多光伏发电单元并入弱交流电网系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation, SSO)问题,建立了3个光伏发电单元并入弱交流电网系统的小信号模型。通过特征值法分析,得出系统中存在的SSO模式,并计算各SSO模式的参与因子。结果表明,系统中存在2个站内SSO模式和1个站网SSO模式。站内SSO模式由光伏电站内部3个发电单元之间交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数;站网SSO模式由3个发电单元与交流电网交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数和交流电网。同时,通过分析主导因素对站内/站网SSO模式的阻尼耦合特性,得出光伏发电单元的发电容量、直流侧电容、电流内环控制器参数变化对2种SSO模式阻尼的影响趋同。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建时域仿真模型,验证了理论分析结果的正确性。
双馈风力发电机由于其运行特性,失去了一定类似同步发电机的惯性响应能力,导致双馈风力发电机大规模并网之后,电力系统惯性响应能力降低。若系统受到扰动,有时不能够维持频率在允许的范围内变动,将会对含风电的电力系统稳定性造成不同程度的影响。文章推导了采用定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电机的惯量控制模型,提出一种基于虚拟惯量控制和转子转速控制的协同控制策略,在Matlab/Simulink中建立虚拟惯量控制模块及转子转速控制模块,仿真分析协同惯量控制下双馈风力发电机并网系统惯性响应的影响以及该控制策略对惯量支撑、系统频率的影响。仿真结果表明,不同工况下,协同惯量控制可为风电并网系统提供一定惯量支撑,在有效防止系统频率深度跌落的同时提升了系统的稳定性。研究结果可为实际工程提供理论指导。
柔性直流输电是海上风电远距离规模化集中开发的重要技术。作为柔性直流输电的核心设备,换流阀运行工况复杂,其安全运行直接影响整个系统的可靠性与稳定性,因此必须通过系列型式试验,从运行和绝缘等方面考核换流阀的设计。针对某海上风电柔性直流输电换流阀端间绝缘耐压试验中出现的直流局部放电异常情况,分析了异常产生的原因,并提出了一种基于回路补偿的端间绝缘改进试验方法。该方法在符合相关国家标准规范的前提下,能够有效验证同类拓扑结构多重阀单元外绝缘及各个单阀之间的电压耐受能力和局部放电水平,为以后采用更高电压等级换流阀端间绝缘试验的顺利开展提供借鉴。
分布式光纤线路经常暴露在复杂的地形条件下,长时间经受雷击等自然因素的侵害。光纤信号传输过程中伴随着扰动信号以及噪声干扰,不能准确监测到输电线路的实际运行状态,进行故障准确定位。针对分布式光纤网络雷击定位准确度不高的问题,构造了一个新的平滑阈值函数。该阈值函数整体平滑连续可导,提高了去噪后信号的质量。通过该函数对输电线路监测的温度信号进行小波去噪,得出线路的沿线分布准确温度值并对故障位置进行精准定位。仿真结果表明,平滑阈值函数相比于传统阈值函数,可以获取更优良的去噪效果,提高了传输信号的信噪比,降低了均方根误差。改善现有电力系统网络雷击故障定位检测精度的不足,提高排除线路雷击故障的精确度,减少故障定位所需的时间。
随着电动汽车与电网互动 (vehicle-to-grid,V2G)技术的日趋成熟,电动汽车集群参与电网调度成为研究热点。V2G技术可有效实现削峰填谷,辅助电网经济安全运行。然而电动汽车与电网的交互行为受用户行为习惯、汽车类型等影响,具有时空双重不确定性,其可调度能力难以准确评估。文章考虑电动汽车不确定性的时空耦合关系,提出电动汽车集群的V2G可调度能力评估方法。结合随机出行链,基于高斯混合模型建立包含时空信息的充电站负荷概率模型和站内电动汽车荷电状态概率模型并获得条件概率分布。提出电动汽车集群的电压调节能力指标,基于概率潮流评估不同时段电动汽车集群可调度能力。仿真结果表明,通过在电动汽车集群可调度能力评估中充分考虑时空耦合关联关系可有效提升评估结果的准确性。
为了解决电动汽车大规模发展带来的充电交易主体之间的信任问题,提出了基于区块链的电动汽车充电桩两阶段交易优化方法。首先,设计电动汽车充电桩两阶段交易优化框架;然后,为了避免电网负荷过载给电网的安全稳定运行带来影响,以电网容量裕度为约束,引入双向交易市场、P2P交易市场,在各个充电站之间进行充电权交易,构建电网与电动汽车充电桩交易优化模型;其次,为了降低充电站的偏差惩罚成本以及引导电动车车主有序充电,构建了基于需求响应的电动汽车充电桩与车主交易优化模型;最后,以某一仿真场景为例进行算例分析,验证模型的有效性。算例结果表明:基于区块链的两阶段交易优化模型,能提高充电站的收益,降低系统峰谷差。
现有充放电服务模式研究中,电动汽车聚合商大多依托用户时移灵活性进行充放电引导,未从用户入网规律性角度考虑。基于此,文章提出“预约/随需”充放电服务模式,以服务预约的方式提前锁定入网规律性用户的充电需求,从而提升电动汽车聚合商的引导效果。首先梳理了“预约/随需”服务业务流程;其次从用户服务角度出发,综合经济影响及便利影响两方面,以最大化用户效用为目标,构建各类用户的最优服务购买策略,分析用户购买意愿;最后从电动汽车聚合商的角度出发,构建基于效用的用户服务选择行为分析模型,帮助其把握不同用户选择的影响,并模拟主从博弈过程进行定价寻优,构建价格引导策略。算例结果表明,相较于现有单一服务模式,“预约/随需”服务模式不仅提升了用户服务质量,而且也节约了电动汽车聚合商的购电成本。
随着配电网侧电力市场的开放,电力交易参与者呈现多元化,电力交易策略也不尽相同。针对多微网电力交易现有研究存在的没有完整的交易过程及多为集中式交易两方面问题,提出了基于区块链的多微网智能交易策略。首先,建立了基于区块链的多微网智能交易架构,为多微网交易提供去中心化的交易平台。然后,建立多微网电力交易策略,首轮交易时微网节点考虑交易成交风险因子进行报价,经过两阶段竞价撮合,根据考虑信誉度的出清策略进行市场出清,下一轮交易时可自适应调整风险因子,以获取更高的效益。最后,建立信誉度共识机制实现数据的一致性。仿真结果证明了交易策略和信誉度共识机制的有效性。
能源区块链的先期探索给能源互联网的建设提供了良好的技术支撑,然而大规模参与主体的不断涌入,能源交易的安全、公平、效率等问题再次迎来新的挑战,博弈论因考量了交易主体之间的策略互动及利益依存关系,有望为该问题的解决提供新思路。首先,以能源交易的利益最大化为目标函数,构建多能源交易策略的博弈模型,依据能源供需量及报价,求解能源用户和能源商户策略博弈的纳什均衡值,为交易机制提供价格参考。其次,结合能源互联网的特性,构建基于联盟链的弱中心化多主体能源交易机制,并对能源区块结构及共识机制进行改进以实现高效可靠的交易流程。最后,在模拟场景下进行算例仿真,仿真结果表明所提出的安全交易机制在保障买卖双方利益的同时,加快了区块的共识速度,为能源交易平台的建设提供帮助。
海上风资源丰富、区域广,成为风电开发利用的重要领域。但海上风电的强随机性和间歇性给海上风电的安全可靠消纳带来诸多难题。风电制氢是提高风电利用率和缓解弃风的有效手段,已成为海上风电发展和研究的热点方向。综合考虑制氢技术方案、设备投资成本、运行维护成本,给出国内海上风电制氢技术的经济性评价方法;分别建立海上风电岸上制氢、海上平台制氢及管道输氢和海上平台制氢及船舶运氢3种海上风力发电制氢技术方案及经济性模型。基于相关调研和文献数据,以某300 MW海上风电场为例,对不同离岸距离的3种海上风力发电制氢技术方案进行经济性比较。结果表明,3种海上风电制氢方案中,海上平台制氢及船舶运氢方案最具经济性,且随着离岸距离加大,该方案等年值费用基本不变;海上风电岸上制氢方案和海上平台制氢及管道输氢方案随离岸距离加大,等年值费用均不同幅度增加。
