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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可再生能源的消纳推动着储能技术的发展,共享储能因其分散性特征得到了广泛的关注。在共享储能优化调度中,面临多主体之间的利益分配问题,因此提出一种基于纳什谈判理论的共享储能电站运行优化方法。文章构建了共享储能电站及工业用户的联合模型,基于纳什谈判理论建立各运营主体的合作运行模型,根据均值不等式将此非凸非线性问题等效为系统收益最大化和电能交易支付谈判2个子问题,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对其进行分布式求解。算例选取3家典型工业用户参与的共享储能联合系统,通过合作谈判前后对比分析,得出所提优化方法可以有效提高各主体的效益,同时促进新能源的消纳。
随着需求响应(demand response, DR)不断深化实践,未来需要依靠高可靠的信息交互支撑精细化的DR控制。然而在DR无线通信场景下,复杂的信道环境极大影响DR高效的信息交互,现有技术难以匹配和满足DR业务的特性。针对DR无线传输中的信道质量问题,设计了面向DR业务的灵活弹性传输策略,该策略通过自适应编码实现。首先,在业务层面分析DR业务类型及执行时段的通信服务差异化需求;然后,引入预编码技术提升信道增益;最后,利用双层自适应编码策略实现不同DR业务、不同DR时段下的通信传输优化,同时兼顾算法的处理时延。仿真结果表明,所提策略能在降低系统差错率的同时合理规划计算资源。
针对泛在电力物联网(electric internet of things, EIoT)中海量物联网设备信息处理任务卸载到云端时存在能耗较高的问题,文章提出了一种泛在电力物联网中基于网络虚拟化的节能卸载策略。首先由虚拟网络管理层中的虚拟网络控制器采集网络中的任务请求状况与网络状态信息,并构建多目标整数规划模型;然后由路由和优先级决策算法确定物联终端协作节点和划分资源分配优先级,依据上述结果,根据网络单元剩余电量对抽象的虚拟资源进行分配,然后将虚拟链路嵌入到物理链路的未使用资源中,实现资源的重复利用,达到节能的目的;最后提出一种有效性保障策略,保证重用链路的有效性。根据仿真分析证明,文章所提的节能卸载机制在降低网络能耗,优化网络性能方面具有显著成效。
农业园区用能需求集中且源荷多元化,当多个农业园区缺少合理运行方法且分布式接入农网,势必会对农业园区效益与农网安全产生不利影响。针对上述问题,提出一种基于中枢解耦与演化博弈的多农业园区综合能源系统(agricultural integrated energy system,AIES)优化运行方法。首先,构建含电-气-热的AIES耦合供能结构和农业园区需求侧响应模型;然后,利用能量中枢解耦方法将农网与园区解耦,建立农网层与多园区层的博弈模型,农网层考虑电压安全和用能成本,园区层考虑经济效益和农作物供能满意度;再次,提出基于多目标粒子群优化的演化博弈算法,解决了多园区、多目标复杂博弈下的强理性、难以达到Nash均衡的问题;最后,通过算例仿真验证了所提方法的可行性和有效性,实现了多农业园区综合能源系统的优化运行。
随着新能源及分布式发电渗透率的增加,其间歇性强、波动性大等特性对电网电压波动造成较大影响,如何更加快速地计算包含复杂分布式电源接入的电力系统稳态电压具有重要意义。通过对大量风机、光伏真实出力数据采样,在传统概率模型的基础上改进生成综合概率模型,并通过马尔科夫转移概率矩阵修正因时空特性产生的概率分布偏差。然后,以中国南方某地区相邻光伏、风电场实际出力数据为样本,基于配电网拓扑结构,在不同场景下计算其各节点稳态电压。最后,算例结果表明,改进方法模拟生成的电网模型具有较高真实性和适用性,计算所得的电压具有较高准确率。并且,相较传统电力系统潮流计算,极大减少计算时间,从而在控制效果上具有更好的跟随性,适用于复杂新能源电力系统稳态电压的计算。
分布式电源规模化接入,使配电网拓扑结构和组成元素越来越复杂,传统矩阵算法由于馈线开关处故障电流方向难以确定已不再适用于配电网相间故障定位。为有效将复杂配电网的拓扑结构简化,基于深度优先原则对配电网进行解耦,使其变成由若干个树干状结构组成的网络;针对复杂配电网故障定位矩阵算法计算量大、步骤复杂的难题,提出了一种新的复杂配电网故障定位矩阵算法,与传统矩阵算法相比,该方法对配电网T型区段及末梢区段故障的定位更加精确。最后,通过典型园区配电网模型与改进的 IEEE 33系统案例,验证了所提方法既能实现配电网的故障定位,又能简化复杂配电网结构,与以往的行波法相比,文章提出的方法缩短了定位时间,具有较好的工程应用价值。
针对现有配电网可靠性评估方法无法整体评估到低压,对配电终端类型考虑不全面的问题,提出一种考虑多种终端配置的中低压可靠性协同评估方法。首先,从评估对象、评估指标以及评估框架三方面说明中低压配电网可靠性协同评估的基本思路;其次,结合馈线分区理念,考虑各类终端对供电可靠性的影响,建立基于多模块智能终端设备配置的故障查找与影响分析逻辑;再次,结合所提故障分析逻辑,提出不同电压等级协同分析的中低压蒙特卡洛可靠性评估方法;最后,以IEEE RBTS BUS-2系统为例,对不同场景下的系统可靠性水平进行了对比分析,验证了所述方法的有效性。
在暂态功角稳定评估和暂态电压稳定评估的相关研究中,通常分别构建独立的评估模型,这阻碍了不同任务间的信息共享,浪费了计算和存储资源。考虑不同评估任务间往往存在相似性和差异性,为更好地实现二者同时评估,文章提出了一种基于混合门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)子层的多任务暂态稳定评估模型。由于电力系统暂态过程具有明显的时序特性,模型采用GRU子层高效地提取量测数据中的时序特征;并在模型结构中引入门控机制以自动调节各个子层在构建不同评估任务特征表示时的占比,不仅促进了不同任务间的信息共享,还削弱了不同任务间差异性对模型训练的负面影响。在IEEE 39节点测试系统中的仿真实验结果表明,文章提出的模型具更好的评估性能和计算速度。
对用户开展精细化用电行为画像及分类,是电力企业精准掌握用户用电规律、提升服务水平和市场竞争力的关键因素之一。针对当前电力用户分类研究中用户用电行为画像结果片面、集成学习负荷分类研究中的基分类器冗余问题及负荷类别不平衡问题,提出一种基于用电行为数字特征画像的电力用户两阶段分类算法。第一阶段,提出一种结合谱聚类和集成强基分类器的用户日负荷曲线分类算法:首先,针对集成学习基分类器学习能力弱的不足,提出一种基于改进长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的强基分类器;其次,针对基分类器冗余问题,提出一种基于最小正则化代理经验风险的优化选择集成策略;然后,提出一种基于密度的高斯过采样方法处理类别不平衡。第二阶段,基于负荷曲线分类结果,构建以日负荷模式发生概率为数字特征的用户用电行为画像,采用谱聚类算法对用户画像实施分类。最后,通过实测用户负荷数据验证了所提方法的有效性。
传统电量序列分解方法难以有效结合地区行业发展趋势分析,为此文章提出一种基于行业发展趋势的行业聚类电量曲线分解中期负荷预测模型。首先,采用动态时间规整算法计算行业电量周期性,从而分类发展趋势有无变化的行业;其次,通过k-means算法按照用电特性相似聚类预分类行业,并通过季节分解算法分解聚类行业电量序列;最后,针对各电量子序列建立支持向量回归模型,并以江西省某市电量数据作算例分析。算例分析结果表明,文章方法可以分离不同用电特性的行业电量,有助于分析当地行业经济发展状况,并提高地区中期负荷预测准确性。
深度挖掘用户负荷规律并感知用电行为对于提升电网服务质量、改善用户用能体验具有重要意义。针对用户负荷中存在的数据缺失、类别不平衡问题以及分类模型性能缺陷,提出一种基于数据增强和双向深度残差时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)的电力用户负荷曲线分类方法。首先,提出考虑负荷数据全局分布特性的两阶段数据增强方法,第一阶段采用基于张量奇异值阈值算法的低秩张量补全方法补全缺失数据,第二阶段使用基于Wasserstein距离的生成对抗网络过采样少数类样本,解决类别不平衡问题。其次,构建融合双向时序特征的深度残差TCN分类模型,实现大规模用电曲线精准辨识。最后,通过选取公开时序分类基准数据集以及实测负荷数据集,验证了所提分类模型在收敛速度和分类精度上具有更好的性能,所提数据增强方法能有效提升模型分类效果。
短期电力负荷预测在电网安全运行和制定合理调度计划方面发挥着重要作用。为了提高电力负荷时间序列预测的准确度,提出了一种由完整自适应噪声集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)和基于注意力机制的长短期记忆神经网络(long short-term memory network based on attention mechanism, LSTM-Attention)相结合的短期电力负荷预测模型。完整自适应噪声集成经验模态分解有效地将负荷时间序列分解成多个层次规律平稳的本征模态分量,并通过神经网络模型预测极大值,结合镜像延拓方法抑制边界效应,提高分解精度,同时基于注意力机制的长短期记忆神经网络自适应地提取电力负荷数据输入特征并分配权重进行预测,最后各预测模态分量叠加重构后获得最终预测结果。通过不同实际电力负荷季节数据分别进行实验,并与其他电力负荷预测模型结果分析进行比较,验证了该预测方法在电力负荷预测精度方面具有更好的性能。
由于微电网(microgrid,MG)内参与调频的逆变器类电源和传统同步机类电源的特性差异,会造成并列运行过渡过程品质恶化,并可能引发系统瓦解。针对这一问题,首先对两类分布式电源(distributed generator,DG)的频率特性进行了理论分析和仿真分析,明确了其频率特性差异;在此基础上,基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术和经典控制理论对逆变器类电源进行了频率特性重塑;最后对重塑后的并列运行特性进行了MATLAB仿真验证,并对重塑参数的影响进行了分析,证明了所提方法的可行性和有效性。
风电预留备用容量,参与系统调频是构建以新能源为主体的新一代电力系统的必然要求。而现有备用容量配置方法研究鲜有计及风电主动参与调频,且多数方法无法将系统调频经济性和频率稳定性同时进行优化。计及风电调频的备用容量滚动优化方法适用于风电场采用分层集中式频率控制方法参与系统调频,通过多目标机会约束规划将经济性和频率稳定性同时纳入优化目标,在滚动计算中对风功率和负荷预测误差概率分布函数的参数进行校正,并采用混合智能算法得到满足不同置信度的备用容量的优化配置方案。IEEE 39节点测试系统仿真验证表明该方法解决了传统备用容量配置方法的局限,提高了系统频率稳定性及运行经济性。
电力系统长时间尺度时序仿真和生产模拟是可再生能源和电网规划设计阶段的重要依据,也是检验规划设计方案科学性的有效工具。首先,为了提高大规模电力系统长时间尺度时序仿真效率,针对输电网的特点,提出了一种输电网潮流线性化方法,并基于IEEE标准算例对线性潮流的精度及计算效率进行检验和对比,结果表明该方法不仅具有较高的计算精度,还可以有效减小大规模电力系统潮流的计算时间。然后针对可再生能源不同的选址定容方案,采用该线性潮流模型进行电力系统长时间尺度快速时序仿真。仿真得到了节点电压幅值、支路功率等关键潮流信息,对电力系统的网架结构和可再生能源机组选址定容的规划设计具有十分重要的意义。
