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
随着我国电力体制市场化改革的深入,市场化的运营为电力市场参与者带来了风险。而在碳达峰、碳中和战略背景下,电力市场参与者在面对传统风险外,还需要面对低碳政策与碳市场带来的碳风险。作为重要的风险管理工具,电力期货在各大成熟的电力市场中有着广泛的应用,同时也引起了我国电力市场参与者的广泛关注。为定量研究引入电力期货对现货市场带来的可能影响,文章提出了一个双层电力市场仿真模型。该模型第一层对电力期货的市场交易行为进行了建模,第二层对电力期货背景下的发电企业最优报价策略进行了建模。基于所提模型,文章在一个六机组的电力市场环境下,针对两种合约签订方法进行了数值仿真实验。仿真结果显示,在两种合约签订方法下,电力期货的引入都有助于现货市场平衡每年高峰用电月份过高的现货电价与每年低峰用电月份过低的现货电价,从而帮助电力市场参与者进行风险管控。
在不同新能源渗透率下,构建内嵌非合作与合作的主从博弈模型,从系统角度探讨了燃煤发电机组行为决策对机组经济性和碳排放的影响。该模型充分考虑了煤电机组的技术特性,以准确核算不同运行工况下燃煤机组碳排放量。算例结果表明:在新能源低渗透率条件下,发电机组之间的合作策略能够同时兼顾系统的经济效益与环境效益;随着新能源渗透率的提高,机组之间的合作策略依然可以取得较好的碳减排效果,但整体经济性有所下降;当新能源渗透率较高时,机组之间的非合作策略具有较好的整体经济性和碳减排效应。最后根据研究结论提出了相关政策建议。
随着2030年碳达峰目标的提出,能源行业中火电行业的碳达峰情况备受瞩目。文章首先根据Kaya恒等式的扩展,分析得到影响碳排放的主要因素:人口、经济、产业结构、能源消费强度以及消费结构;其次,以2000—2018年数据为基础分别建立线性回归、径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络、差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average, ARIMA)以及BP神经网络模型,对比得到最优的预测模型;最后,基于最优模型在基准发展、产业优化、技术突破、低碳发展这4种不同发展情景下对2021—2050年碳排放量进行预测,然后在此基础上对碳达峰情况进行分析。结果表明:低碳发展情景的碳达峰时间最早且峰值最低,是中国火电行业实现碳排放达峰的首选发展模式,为推动火电行业尽快实现较低的碳排放峰值提供借鉴。
通过对采用传统dq两轴解耦控制器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的分析,揭示了直流端口电压和子模块电容电压的耦合效应,及其所引起的直流端口等效电容效应和子模块电容电压偏差效应。将上、下桥臂电压之和作为可变的直流内电势,并将直流电流作为新的内环状态量,提出了具有三个内环状态变量的三轴解耦控制器。基于新引入的直流电流状态变量,可以使直流端口电压与子模块电容电压控制解耦,同时实现子模块电容的直接控制和直流端口电压/电流的快速灵活控制。基于所提出的内环三轴解耦控制器,针对不同运行场合需求设计了多种外环控制器,可以灵活实现直流电压、有功功率、无功功率、电容电压的控制,适应MMC的各种运行方式。对不同运行方式的MMC进行了仿真研究,验证了所提出的三轴解耦控制的有效性。
受到电平数的限制,应用于中压直流系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)难以兼顾较低的运行损耗和较高的电压质量。为此,设计了一种电平多级倍增模块化多电平换流器(level multiplication modular multilevel converter,LM-MMC)拓扑及其电平倍增调制(level multiplication modulation,LMM)策略。通过引入具备并联输出非整数电平的B型子模块,LM-MMC的输出电平可实现多级倍增。其次,根据排序结果轮换子模块的工作模式,可以有效均衡电容电压。此外,当LM-MMC拓扑应用LMM策略时,上下桥臂输出电平数目之和恒定,换流器的循环电流较低。最后,仿真模型和物理实验结果表明,适用于LM-MMC拓扑的LMM策略的运行损耗较低,且输出波形质量较高。
传统建筑冷热电三联供系统忽略了储能特性,不考虑储能参与决策,系统无法调节储能压力,造成能源浪费,为此文章提出考虑储能特性的混合负荷跟随运行策略。同时,为减少模型计算量,精准选取负荷典型日,提出了结合标准间冲突性相关性(criteria importance though intercrieria correlation,CRITIC)加权的K-means聚类算法选取典型日。从经济、能源、环境三方面对系统进行优化。优化结果显示,采用CRITIC赋权的K-means聚类算法轮廓系数更高,具有更好的聚类效果;同时,提出的考虑储能特性的混合负荷跟随(following hybrid load-energy storage characteristics, FHL-ESC)运行策略综合指标达到29.66%,远高于电负荷跟随策略和热负荷跟随策略。与传统运行策略相比,所提出的运行策略综合表现最优,验证了所提运行策略的可行性和优越性。
农村综合能源系统通过多种能源的协同互补,在满足农村用户多元化用能需求的同时,能有效提升能源利用效率和用能经济性。首先,在考虑适应农村典型场景的基础上,提出了一种三层协同自律的农村综合能源分层协同运行优化框架。然后,基于农村综合能源系统典型设备,建立了三层农村综合能源系统源-储-荷联合优化调度模型以及相应的优化调度流程。调度模型中冬季通过对沼气发电机组的余热回收与空气源热泵协同对用户供热;夏季对沼气发电机组余热进行回收,并通过溴化锂制冷机与空气源热泵联合对农村用户供冷。最后,对农村综合能源系统多层协同优化方法进行了算例分析,结果表明该优化方法提高了农村居民用能的经济性,验证了所提方法的有效性。
在配电网发生计划停电的情况下,基于云储能的家庭微电网进入孤岛运行状态,考虑到云储能用户可用储能容量有限以及可再生能源出力的不确定性,提出应急能源管理策略以减小用户停电损失和用户不满意度。首先,将云储能分为供电储能和交易储能,供电储能的容量可以保证计划停电期间用户重要负荷的供电;其次,以减小用户停电损失和用户不满意度为目标建立应急能源管理模型,引入权重因子以衡量二者的重要程度,然后采用遗传算法对模型进行求解,得到的最优解即为用户的应急能源优化调度方案;最后,通过实验仿真对比验证了所提优化策略能够有效减小用户停电损失,同时降低用户不满意度。
为解决需求侧响应过程中各个主体不互信而导致成本高、沟通不及时的问题,在梳理区块链通用技术原理基础上,给出区块链需求侧响应方案的整体架构、交易流程、数据上链设计、智能合约设计、网络搭建方案、共识机制等,并从多个维度开展效益分析,为既利用中心化管理优势又提供非中心化存证及监督功能提供了思路。仿真搭建了由7个节点组成的需求侧响应联盟链网络,验证架构和模型的可行性,并给出了界面设计示例;基于搭建需求侧响应区块链应用的效益函数,以河南省需求侧响应场景为例,说明了区块链技术应用于需求侧响应技术的经济性和可行性。
面向配电网日常运行积累的大量电力设备缺陷文本,深入挖掘缺陷文本的特征,获知电力设备态势,是智能配电网精细化发展的重要方向。然而我国在该领域研究成果较少,缺少对此领域中重大挑战和针对性解决技术的分析。为此,文章对我国电力设备缺陷文本挖掘的主要技术进行了全面评价,并分析了面临的困难。以电力设备缺陷文本为研究对象,首先从错误识别与质量提升介绍电力设备缺陷文本挖掘的关键技术,进而分别从缺陷严重等级自动分类、缺陷细节提取、健康状态自动评价等方面阐述了其他智能配电网电力设备缺陷文本挖掘技术。进一步,结合未来智能配电网的发展趋势,对电力设备缺陷文本挖掘的前景进行了展望,以期为智能配电网精益化运维提供借鉴。
为阻止源头性故障引发连锁故障的安全问题,文章提出一种考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略。首先,根据继电保护的动作特性给出一种判别连锁故障的数学形式。其次,以电网安全裕度和发电运行成本分别评价系统的安全性和经济性,以支路脆弱性评估方法选取初始故障,构建了针对不同初始故障作用下的连锁故障预防控制模型。该模型是一种双层优化的数学模型,内层模型采用粒子群算法求解出电网安全裕度;外层模型采用改进的多目标粒子群算法求解出最小化发电成本和最大化电网安全裕度。最后,利用模糊集理论对计算出的Pareto集合进行评估,确定最优发电机出力策略。以IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为例进行仿真研究,验证了所提方法的可行性。
渝鄂背靠背柔直系统投运后实现了西南和华中异步联网,并形成了包括西南、华东、华中三峡机群、渝鄂、龙政、林枫等接入多类型直流的交直流混联系统。针对此种典型结构下交/直流故障后系统稳定需求,考虑充分发挥电压源换流器(voltage source converter,VSC)和电流源换流器(line commutation converter,LCC)快速可调的特性,提出了涉及交流线路、发电机组、VSC和LCC直流的惯性支撑协调控制系统。该系统的核心在于VSC/LCC的功率/频率协调控制策略,通过整定适应性的频率控制器逻辑和参数,以及执行直流间协同功率调制,能够实现直流对整个多区域混联系统的惯性支撑和辅助一次调频。建立了包含3区域交流电网以及VSC和LCC详细模型的电磁暂态仿真系统,仿真分析了可能引起失稳的典型交/直流故障。仿真结果表明,在惯性支撑协调控制策略的作用下系统能更快恢复至新的稳定运行状态,从而满足多区域间交直流电网动态功率协调控制的需求。
电力负荷曲线聚类通常依靠负荷形态差异和负荷数值差异对负荷曲线进行分类。提出了一种基于粒计算和双尺度相似性的集成聚类算法,采用以欧氏距离和皮尔森相关系数作为相似性度量的K-means算法生成基聚类,再通过粒度距离度量基聚类间的相似性,从而选择部分基聚类参与集成,最后生成相似度矩阵并采用层次聚类获得最终聚类结果。算例结果表明,该算法能够克服传统负荷聚类算法只能从数值相似性或形态相似性上单一的度量负荷曲线相似性的局限,可以显著提高电力负荷曲线聚类的质量。
提出了新能源直流汇集系统分群综合协调控制策略,该策略分为功率控制和电压控制两部分。功率控制包括系统各分群内的计划功率及分群间的联络线功率控制,分群内的计划功率考虑了电网分时电价及储能的运行状态,可提高系统运行的经济性;分群间的联络线功率控制采用基于直流分群控制误差(DC group control error,DGCE)的传输功率控制,既保证了分群间的功率互济,也尽可能实现分群运行的独立性。电压控制采用基于一致性算法的电压二次控制结合下垂控制,使直流汇集系统运行在较好的电压水平。最后通过MATLAB/Simulink仿真软件对直流汇集系统在单位工作日下的运行状态进行仿真验证,结果表明采用控制策略后系统的经济性与电压水平均提高,且功率流动更加合理。
以新能源为主体的新型电力系统背景下,为实时掌握新能源场站并网性能,引入边缘计算思想,提出新能源场站分布式并网性能评估框架,给出此框架下的平台实现架构、并网性能评估指标体系及关键电气和指标参数计算方法;并基于现场试验,以新能源场站频率响应能力评估为例,构建实例说明。实例与平台应用实践表明,针对系统频率参数估计,锁相环法在精度和收敛性方面具有一定优势;分布式框架下的新能源场站并网性能评估在数据信息准确性、远程通信和计算效率上具有优势,可为电网针对新能源场站并网特性感知与调控能力的加强提供解决思路。
