中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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针对热/电联合运行下多种柔性负荷协调优化不足以及面临的风、光出力和柔性负荷等多种不确定性,文章提出了一种考虑柔性负荷下的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)热电联合鲁棒优化调度方法。充分考虑可削减、可平移、可转移柔性负荷之间的协调互补性,分别以热/电负荷曲线标准差和系统综合运行成本最低为目标,建立了虚拟电厂热电联合双层协调优化运行模型,提高了多种柔性负荷协调优化效果;并采用鲁棒优化方法处理风、光出力和柔性负荷预测误差的不确定性,提高热电系统运行的鲁棒性。多种柔性负荷的协调优化增强了系统的灵活调节能力,使经济性更优,不同鲁棒系数下柔性负荷优化效果的对比,为适应不同需求情景下的决策者提供参考依据。算例分析验证了所提模型的有效性。
微能源网是能源互联网(energy Internet,EI)终端供能发展方向,系统的经济优化运行亟需挖掘多能负荷的潜力,单一需求响应难以满足“源-网-荷”协调优化。针对微能源网中多种能源的耦合转换特性,首先,建立了含储能和综合需求响应(integrated demand response,IDR)的广义能量枢纽模型;引入微能源网能源运营商,建立了综合需求响应3种模式,即转移模型、转换模型和可削减模型。其次,提出了基于综合需求响应的微能源网日前优化调度方法,制定能源分时价格,协调优化3种需求响应模式,建立以利润最大化为目标的混合整数线性规划模型,并利用CPLEX软件求解。最后,结合算例,验证了所提综合需求响应模式与日前优化调度方法的有效性,最大化利用了微能源网多能负荷耦合互补能力,提高了系统运行的经济性。
针对设施农业产业园区在生产过程中能源得不到高效利用且能耗费用较高的问题,文章提出了一种计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统(integrated energy system, IES)多目标优化调度方法。首先,建立了包含风-光-沼可再生能源的设施农业产业园区综合能源系统出力模型。然后,考虑多种约束条件,并以能耗费用最低与风光消纳率最大作为目标,利用基于反向学习的改进型多目标正余弦优化算法进行求解。最后,以某设施农业产业园区综合能源系统作为实际算例对所提方法进行了验证。结果表明,所提优化调度方法可有效降低园区日运行费用、提高风光就地消纳率。
针对多微网联合经济调度下的多主体利益与系统优化调度矛盾,提出一种考虑动态交流潮流约束的分布式优化与涌现利益再分配的多微网联合经济调度模型。其中,采用交替方向乘子法将全局变量——联络线功率、微电网向主网的购售电功率转化为局部变量,在满足局部优化条件基础上,实现系统整体优化目标;并利用Shapley值法按各微电网主体对系统边际贡献进行涌现收益再分配,解决系统优化与个体利益冲突矛盾。IEEE 33节点系统仿真结果表明:所提模型能有效克服独立式和集中式优化存在的缺陷,明显提高区域系统经济性和本地风电、光伏的消纳利用率,并有降低通信负担和保护微电网主体运行隐私作用,同时有效解决了联盟成员涌现收益分配不公平的问题。
随着电动汽车的快速发展,电动汽车参与微电网调度受到越来越多的关注,研究考虑电动汽车用户需求的能量管理问题有助于微电网的稳定经济运行。基于此,文章提出一种计及电动汽车用户需求的直流微电网经济调度策略。针对电动汽车用户对于充电时间和充电速度需求方面的问题,建立分级充电价格下的电动汽车分类模型,包括即时型、弹性型、补偿型和夜间型等4种充电类型。参与微电网调度的用户提前一天通过手机App上传预约信息,微电网调度中心综合用户预约信息和可再生能源与重要负荷的日前预测数据,以系统的运行维护成本和联络线功率波动最小为目标,考虑各单元相关约束条件,对电动汽车的充电时间合理规划。最后通过算例仿真结果验证了调度策略的经济性和有效性。
根据直流配用电系统安全性要求,针对一组预想故障,系统应具有对负荷持续供电的能力。N-1校验作为系统故障情况下能否持续带载的评判标准,反映了系统安全性的强弱。当前对直流配用电系统安全性研究较少,为了研究故障后系统的转供机理,对开环运行的直流配电系统进行分析,以此建立简化的安全域模型。首先定义N-1校验所需参数,推导各参数之间的数学关系,以期用较少的参数表示出系统的网络架构。在此基础上分析馈线N-1故障及换流站N-1故障的转供机理,利用已定义的参数描述此转供过程,得到了馈线和换流站的N-1约束条件,建立安全域模型。随后基于安全域模型对系统最大供电能力进行求解,推导分析供电能力与负载均衡度之间的关系,绘制最大供电能力-方差曲线,并利用熵权理想度排序法找到最优解。通过算例与现有安全域模型对比校验,验证了所提模型的可行性,为直流配电系统规划、建设、运行和维护提供理论基础。
为支撑西部、北部大型风光新能源基地的开发和资源送出,西电东送、北电南送特高压直流输电通道在未来将会进一步拓宽。特高压直流的汇入会对受端大型城市500 kV电网潮流、动态稳定性和短路电流等产生重要影响。提出一种特高压接入受端电网的适应性综合分析方法,能够系统评估特高压直流接入对大型城市500 kV电网的影响。以我国某大型城市500 kV电网为例,系统分析特高压电网接入后该城市500 kV电网的适应性。针对特高压接入后该500 kV城市电网出现的短路电流超标问题,提出了改变电网结构和改变线路参数两种短路电流限制措施,仿真结果验证了两种措施限制短路电流的有效性。
在能源互联网时代,配电网面临着海量分布式数据的计算和存储需求,而边缘计算可以利用网络末端资源就近提供配用电分析和计算,从而减轻主站计算、存储压力。为了充分发挥配电网边缘计算的优势以及提高配电网精细化运行管理水平,文章提出了一种基于Infomap算法的配电网边缘划分方法。首先,考虑配电网边缘规模和自治需求,明确定义配电网边缘范围并设计边缘划分原则;然后,构建基于路径描述的配电网N-1安全校验模型,并用求解出的联络开关动作次数量化边缘间联系的紧密程度;最后,基于复杂网络社区检测的思想,将配电网抽象为图模型,并结合Infomap算法和配电网运行管理特点进行边缘划分,通过实际配电网的算例验证了文中方法的有效性与合理性。
背靠背变流器作为区域电网互联的关键器件,其自身稳定性是保证电网间稳定运行的重要前提。文章主要从变流器直流端阻抗的角度研究了功率双向流动时背靠背变流器稳定性问题,分析显示背靠背变流器直流端在功率正向传输的稳定性劣于功率反向运行。针对功率双向运行对系统产生的稳定问题,提出在逆变器中引入直流电流内环控制从而对逆变器直流/交流端阻抗进行重塑校正,使得直流端输入阻抗由原本在低频段的负阻抗变为感性阻抗特性,从而提高了背靠背变流器运行的稳定裕度。最后,在Matlab/Simulink仿真平台建立背靠背变流器系统进行仿真验证,结果验证了理论分析及所提控制方案的可行性。
非接触式红外热成像的温度数据,对于电力设备状态监测与健康状态评估具有重要意义。但高分辨率红外成像仪的昂贵造价和技术壁垒,限制了高分辨率热成像图像在基于电力物联网的设备在线监测中的应用。超分辨率重建满足分辨率要求的同时可以降低成本。通过构建改进边缘增强的生成对抗网络实现了电力设备热成像的增强,该网络在超分辨率生成对抗网络(super-resolution generative adversarial networks,SRGAN)的基础上新增了深度残差收缩网络模块,在降低图像噪声的基础上,提高了训练的稳定性,并通过边缘提取技术对图像的峰值信息进行加强重建,提高了边缘恢复效果。利用峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)以及结构相似性(structural similarity,SSIM)指标,对重建后的整体数据以及边缘数据进行分析,结果显示,2项指标均显著提高,重建后的主观视觉效果也更加清晰,具有较高的工程实用价值。
在发电单侧报价的日前电能市场中,负荷侧市场主体缺少主动参与定价的能力,随着我国各试点省现货市场建设的推进,下一步将建设发电、负荷双侧参与报价的电能市场。由于电力资源的特殊性,双侧报价的优势仍须进行定量分析。文章分析了电能现货市场中发电、负荷双侧报价的国内外研究现状,面对负荷侧统一电价、放开市场化的比例以及虚拟投标等问题,建立了综合考虑上述因素的日前电能市场多时段出清优化模型,在过渡阶段令负荷侧市场成员申报在虚拟负荷中心节点,计算并对比分析在不同的经典场景下双侧报价与单侧报价对日前电能市场价格的影响。最后,基于仿真算例分析,验证了双侧报价出清模型和定价方法的有效性和可行性,双侧报价能较好促进多种场景下的电能市场竞争。
为解决现有输电网规划方法在多场景情况下存在的灵活性不足的问题,同时进一步提高规划方法的运算效率,文章提出一种基于深度强化学习的输电网规划方法。首先,通过聚类方法,以系统信息熵最小为目标,生成用于规划的电网典型场景,并建立适用于多场景的输电网灵活规划模型。其次,综合运用深度强化学习方法及Actor-Critic方法,提出适用于输电网规划的改进指针网络模型,并采用改进指针网络与Actor-Critic结合的方法(revised pointer network with Actor-Critic, RPNAC)对规划模型进行求解。最后,基于IEEE标准算例进行计算及数据分析,验证了文章所提方法的科学性和高效性。
在基于相似日的短期电力负荷预测技术中,相似日的选取影响着负荷预测精度,提出一种基于灰色关联分析(grey relation analysis,GRA)和K均值(K-means)聚类选取相似日的短期负荷预测模型。首先,采用灰色关联分析方法选取相似日粗集,再对相似日粗集的外部因素使用K均值聚类。然后,计算待预测日与聚类中心的欧氏距离,将距离最小一类作为最终相似日集合。最后,利用最终相似日集合训练长短期记忆(long-short term memory, LSTM)神经网络,进行负荷预测。与未采用相似日的LSTM模型和采用传统的灰色关联分析的LSTM模型相比,所提方法的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别降低了0.911%、0.637%。算例分析表明,采用GRA-K-means选取相似日可以有效提升短期电力负荷的预测精度。
大规模风电并网给电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability, ATC)评估带来了新的挑战,为更加准确地评估高风电渗透率不确定性条件下的区域间ATC,文章提出了一种计及风电空间相关性的ATC概率评估方法。首先,利用条件概率原理对历史数据进行处理,并应用Copula函数对风电相关性进行建模;其次,区域间ATC的评估过程涉及到最大输电能力和现有输电协议的计算,因此提出一种ATC双层优化模型,在此基础上,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件,双层模型即转化为均衡约束的数学规划(mathematica program with equilibrium constraint, MPEC)模型;再次,再将MPEC模型转化为混合整数二阶锥规划问题;最后,采用蒙特卡罗仿真对计及风电相关性的区域间ATC进行概率评估,并以IEEE 30节点系统为例,分析风电相关性对区域间ATC的影响,验证所提模型的正确性和有效性。
随着分布式电源的大量接入,为研究分布式风电的相关性对配电网风险的影响,提出了一种计及时空相关性的分布式风电接入配电网风险评估方法。首先,考虑风电出力在不同季节的时空相关性,基于Copula函数和马尔科夫模型建立风电出力两阶段四季场景生成模型;其次,为提高风险评估的效率,基于红黑树结构建立动态故障集,通过查找、存储已抽样状态序列及其评估结果,避免同一状态反复调用程序计算潮流;最后,在IEEE 33节点配电网系统中计算配电网过电压、低电压、线路过载和失负荷运行风险指标,并基于层次分析法建立综合运行风险指标,合理全面地评估了强相关性风电接入配电网带来的风险,验证了所提模型和方法的有效性和准确性。
