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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【目的】为进一步提升综合能源系统（integrated energy system，IES）的灵活性和低碳性，提出考虑电动汽车（electric vehicle，EV）不同充电模式和供需灵活性的IES优化调度策略。【方法】首先，从需求侧灵活性出发，构建了基于常规慢充、快速充电及换电三种充电模式下的动态荷电状态的有序充电策略。其次，结合综合需求响应，进一步研究灵活性提升策略。然后，从供能侧出发，考虑卡琳娜循环（Kalina cycle，KC）相比于有机朗肯循环优势，引入KC，实现热电联产机组热电解耦和灵活经济输出。最后，考虑碳排放限制，构建了考虑阶梯碳交易、EV充电模式、需求响应及KC的IES低碳经济优化模型。【结果】通过多种场景对比分析，所提策略使总成本降低了16.22%。所提策略能有效提升IES供需双侧灵活性，实现EV不同充电模式下的有序充电，降低系统的经济成本和碳排放量。【结论】创新点包括不同充电模式的有序充电、供需双侧灵活性提升方法。研究成果可为IES灵活性提升提供新思路，后续可结合其他灵活性资源最大限度提升灵活性。
【目的】为适应新能源汽车的快速增长和广泛应用，我国鼓励建设和发展一体化综合交通能源服务站，对此提出一种计及动态定价策略的电-氢综合能源站经济运行方法。【方法】首先，通过解析新能源汽车用户到达电-氢综合能源站的时序特征与充能行为特性，利用蒙特卡洛方法构建新能源汽车充能需求预测模型。其次，基于新能源汽车充能所需电量负荷比和新能源消纳率、综合能源站的储能容量动态变化特征和外部购能成本等因素，制定了包含动态售电价格和动态售氢价格的电-氢综合能源站动态定价策略，引导新能源汽车用户参与需求响应，同时针对氢能公交车和氢能环卫车进行负荷管理，提出电-氢综合能源站经济运行方法。【结果】算例仿真结果表明，相比固定定价策略，动态定价策略可显著提高电-氢综合能源站的收益，其售电、售氢收入和售能总收益分别提高了24.13%、4.57%和14.59%；引入负荷管理后，电-氢综合能源站的运行总成本下降10.3%，售能收益进一步提升。【结论】文章所提方法可突破固定定价策略的局限性，实现电-氢综合能源站经济运行。
【目的】电动汽车（electric vehicle，EV）充电负荷时空分布受路网、温度、电动汽车类型等因素影响。为提高EV充电负荷时空分布预测精度，构建了一种融合多方信息的电动汽车充电负荷时空分布预测模型。【方法】通过引入温度与车速对能耗的影响模型，量化外部环境对电动汽车续航的影响；结合充电需求引力模型，将充电站规模、电价、时间成本等因素类比为引力参数，动态修正用户充电站选择行为。同时，改进Dijkstra算法，融合实时路况信息优化充电路径规划。最后累计叠加得到充电总负荷。【结果】Matlab仿真结果表明，私家车与出租车的充电负荷分布存在显著差异。私家车充电负荷在居民区、工作区及商业区分别集中于夜间、白天工作时间段及下班时，而出租车因运营需求，充电负荷呈现早、晚高峰低谷及午间小高峰的特征；所提改进Dijkstra算法通过动态调整路段权重提高了路径规划效率，在相同目的地情况下，行驶时间降低了3.9%；所提充电需求引力模型综合考虑充电站规模、电价、用户时间成本等因素，优化了用户充电站选择行为，计算得到的充电负荷时空分布更趋合理。【结论】文章通过融合多方信息，构建了电动汽车充电负荷时空分布预测模型，揭示了不同类型EV的充电行为差异、温度敏感性及用户决策动态特性。研究成果可为电网负荷调度、充电站规划及有序充电策略制定提供理论支撑。
【目的】为充分挖掘出租车换电站充电负荷灵活可调潜力，缓解充电负荷与电网峰谷压力、新能源消纳之间的冲突，提出一种考虑电力市场与新能源耦合的换电站充电优化调度策略。【方法】基于电力市场辅助服务与新能源弃电消纳的双重需求，构建换电站-电网-新能源场站协同运行框架，设计包含调峰响应、分时电价匹配及电池荷电状态（state of charge， SOC）动态跟踪的优化机制。以96个时段为调度颗粒度，建立以经济效益最大化和新能源消纳最优为核心的双目标模型，并引入改进哈里斯鹰算法进行求解。【结果】算例结果表明，与原始策略相比，所提策略将换电站经济效益提升25%，新能源消纳量提高16.5%，同时，充电负荷在电网高峰时段大幅削减，实现削峰填谷。【结论】所提策略通过动态匹配新能源弃电与分时电价，显著提升了换电站的经济效益和新能源消纳能力，同时有效缓解了电网峰时压力。所提市场与新能源协同的运行框架为换电站参与电力系统调节提供了新思路。
【目的】随着电动汽车（electric vehicles，EV）数量的不断增加，充电站（charging stations，CS）合理规划问题成为满足充电需求的关键挑战之一。为适应EV保有量的动态变化，提高CS规划的合理性和经济性，提出了一种考虑扩建的电动汽车充电站（electric vehicle charging stations，EVCS）多阶段规划方法。【方法】首先，基于系统动力学（system dynamic，SD）对EV保有量进行动态预测；然后在此基础上，以CS的投资收益最大和EV用户排队行驶时间最小为目标，构建考虑扩建的电动汽车充电站多阶段规划模型；最后通过免疫遗传算法对模型进行求解。【结果】基于算例仿真的结果表明，考虑分阶段规划的排队时间相较于一次性规划的排队时间显著减少；考虑基于系统动力学预测的保有量进行规划比固定保有量增长的方法在各成本和总收入上均有所增加；考虑扩建策略的规划结果相较于未考虑的规划结果在总收益上更有优势。【结论】所提EV保有量预测模型，其预测更加精准，更贴合未来实际规划需求，能够有效提高规划结果的准确性。所提规划模型中充分考虑分阶段和扩建策略，一方面降低了初始投资成本，显著提高了规划结果的经济性，另一方面增加了CS规划的灵活性，使得CS规划更具持续性。
【目的】降低碳排放是应对全球气候变化挑战的关键措施之一。尽管碳排放由能源供应侧直接产生，但需求侧才是驱使供应侧产生碳排放的根源。因此，从需求侧角度出发，通过对需求侧灵活性资源进行调节以实现绿色低碳用能尤为重要。在新型电力系统低碳优化运行过程中，各个设备碳排放的精确计量是评估其优化调节所产生碳减排效益的必要前提，高不确定性资源稳定聚合与边际碳减排效益的准确建模是低碳优化的重要支撑，对经济性和碳减排目标一致性区间变化机理的认知是低碳优化的客观要求，合理的市场运行机制、用户行为模型、价格形成机制是激励海量需求侧灵活性资源主动参与低碳优化的机制保障。【方法】为此，挖掘需求侧的灵活性调节能力，聚焦需求侧资源利用关键技术，从需求侧灵活性资源碳排放计量、灵活性资源聚合与可调节潜力评估、灵活性资源接入的新型电力系统低碳优化运行、灵活性资源参与的电碳耦合市场四个方面回顾现有研究，并指明当前研究存在的不足，展望未来解决这些不足的可能研究方向。【结论】文章为相关研究者提供了一个迅速理解本研究领域重要概念和最新成果的指南，推动需求侧灵活性资源碳排放计量、资源聚合与可调节潜力评估、优化策略及市场机制等方面的创新。
【目的】为解决新能源大规模接入配电网带来的灵活性不足问题，提高配电网对新能源的消纳能力，提出了一种考虑灵活性资源传输特性的配电网灵活性供需协同规划方法。【方法】以配电网节点为分析主体，构建配电网灵活性供需模型及网络传输灵活性资源模型。在此基础上建立计及资源传输特性的双层协同规划模型。上层模型以最大化风电/光伏接入容量和最小化综合成本为目标，统筹规划分布式电源、网络拓扑及储能配置；下层模型以最小化投资运行成本为目标进行运行优化，通过KKT条件将双层模型转换为单层模型进行求解，最终得到满足配电网灵活性的规划结果。【结果】基于改进的IEEE 33节点系统仿真结果表明，考虑灵活性传输约束的情况下，虽然增加了部分运维成本，但是其总规划成本下降了10%；所提配电网灵活性供需协同规划策略下，随着支路传输裕度的逐渐降低，配电网通过显著增加灵活性资源的调用频率，实现了配电网灵活性供需的时空匹配。【结论】所提灵活性规划模型提高了配电网对清洁能源的消纳能力和对灵活性资源的调节能力；模型中详细考虑了配电网规划和运行阶段的各项成本，在综合考虑经济性的前提下提升了配电网的灵活性，更能满足配电网的规划要求；与以往的灵活性规划方案相比，有效避免了实际运行中面临的传输阻塞问题。
【目的】电动汽车（electric vehicles， EV）、分布式资源对推进“双碳”目标具有重要意义，微电网化的聚合博弈调度是有效调控形式之一。然而，现有调度策略大多忽视了EV有序充电的分段调节能力，这不仅阻碍了充电价格的进一步优化，也限制了充电负荷与分布式资源的灵活协同，影响了整体的经济与低碳效益。【方法】首先，建立了以微电网运营商为主体、分布式资源聚合商和EV聚合商为从体的调度框架，在考虑碳交易的同时，制定动态充电价格与聚合商售电价格。其次，设计了一种EV充电功率分段调节策略，在满足用户充电需求的前提下，能够灵活调节充电功率和时长。最后，针对分段调节导致的均衡博弈变量增加、计算速度下降等挑战，采用改进Kriging元模型求解，减少计算量并提高求解效率。【结果】仿真结果表明，在分段调节充电策略与动态充电价格的共同作用下，所提方法能够降低充电成本和聚合商运营成本，EV聚合商的运营成本降低了15.1%，与无序充电场景相比，所提方法的峰谷差率减小了11.6%，同时减少了EV充电带来的碳排放。【结论】通过分段调节方式优化充电功率，提升了EV并网期间的调节灵活性，在EV动态充电价格与分布式资源聚合商售电价格的作用下，实现EV与不同分布式资源的低碳互补优势，减少碳排放的同时达到良好的削峰填谷效果。
【目的】针对重卡换电站（heavy-duty truck battery swapping stations，HTBSS）换电需求不确定性强且无法定义基线负荷，导致其调节贡献难以量化表征，阻碍了灵活性发挥的问题，提出面向准线型需求响应的重卡换电站运行模型与优化调度方法。【方法】首先，构建了基于荷电状态（state of charge，SOC）分类并考虑换电等待数量的重卡换电站运行模型，解决直接控制每组电池功率面临的决策空间过大、不确定性难描述等问题；其次，基于所构建的重卡换电站运行模型，提出重卡换电站参与准线型需求响应的日前优化模型，并进一步提出实时滚动优化方法以应对换电需求的不确定性。【结果】算例结果表明，所提模型在不同换电需求数量场景下均适用，同时通过所提日前-实时优化方法可有效跟踪准线并减少换电等待的数量。参与准线型需求响应后，重卡换电站与电网运营商可分别减少成本47.66%与65.52%，区域新能源弃电减少90.93%。【结论】所提方法可有效引导重卡换电站参与准线型需求响应，缓解运行过程中换电需求不确定性带来的影响；重卡换电站参与准线型需求响应，既可促进分布式新能源消纳，也可降低自身运营成本，实现网荷双赢。
【目的】高压直流输电技术是我国资源优化配置的核心技术手段，传统高压直流输电技术存在占地面积大、交流系统变化容易谐振等诸多缺陷。为了适应大规模新能源接入电网结构的变化，开展高压直流输电工程的高压换流站用有源滤波器技术研究至关重要，一方面能够解决传统无源滤波器的固有缺陷，另一方面能够适应当前交流电网的波动性变化。【方法】基于此，从拓扑结构、工作原理、方案设计、工程应用等多方面开展了研究，提出了高压大容量有源滤波器的稳态参数设计、控制策略方案以及多台有源滤波器的协调控制方法等，并通过多种仿真方式进行验证，充分论证了高压大容量有源滤波器的谐波滤除和无功补偿能力以及对系统无功支撑的能力。【结果】研究结果表明，高压大容量有源滤波器能够提升传统直流对于弱交流系统的适应性，改善谐波特性，优化换流站布置，同时有力支撑交流系统强度。【结论】高压大容量有源滤波器的研发应用为未来新型电力系统发展背景下的直流输电工程系统设计提供了必要的指导。
【目的】高比例新能源发电接入导致电网故障电流幅值降低、方向性改变，传统后备保护的离线整定难以适应环网复杂工况，且新能源低惯量与低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）控制加剧了正/负序网络特性变化，故障元件辨识困难，引发保护失配或延时过长。文章旨在解决含新能源电网后备保护的动态适应性问题，突破环网死锁与定值僵化瓶颈。【方法】提出基于广域量测的双判据，针对不对称故障，利用负序电压/电流排序锁定故障关联母线及支路，通过区域集中式架构实现快速辨识；针对对称故障，依托变电站单台行波监测设备，结合全局行波到达时间差异与双端测距算法，实现微秒级故障定位。进一步优化后备保护逻辑，仅对故障线路关联远后备保护进行动态整定，调整阻抗圆范围，并将动作延时固化为2个时间级差，规避传统逐级配合的延时累积。【结果】PSCAD仿真结果表明，不对称故障下负序判据准确率达100%，过渡电阻30 Ω时仍能可靠辨识；对称故障行波测距误差小于100 m，定位时间较传统方法缩短90%；优化后远后备动作延时由4~7个时间级差降至2个，定值覆盖范围提升18.4%，有效避免负荷入侵误动。【结论】所提方法通过负序排序与行波时差判据互补，实现新能源电网多类型故障元件的快速动态辨识，突破环网死锁限制。动态整定策略使远后备保护动作延时大幅缩短，灵敏性与速动性显著提升，且无需依赖高采样设备或复杂通信架构，为高比例新能源电网后备保护在线整定提供了高效、可靠的工程化解决方案。
【目的】为解决基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC）的统一潮流控制器（unified power flow controller， UPFC）在低开关频率下子模块电容电压减频效应及其抑制导致的系统开关损耗和谐波性能恶化问题，提出了一种基于画像标签技术的减频效应抑制与电容电压均衡优化策略。【方法】所提策略首先构建了基于MMC-UPFC多维数据资源的标签体系，结合评价标签与优化取值确定最佳载波比标签值；其次，提出基于标签技术反馈调节的电容电压均衡优化策略，依据电容电压不均衡度标签聚类范围，在电容电压不均衡度较高时选择接入均压控制器。【结果】仿真实验结果表明：1）当载波比取值为2+1/N时，电容电压不均衡度稳定在1.6%左右，而取值为2.5时不均衡度超过3%且持续上升；2）基于标签技术反馈调节的电容电压均衡优化策略中，当均压控制器有选择接入时，桥臂电容电压不均衡度可稳定在0.7%，显著优于传统全时均压策略；3）在载波比取值为2.4时，非全时均压策略能够有效抑制电容电压波动，使交流电流总谐波畸变率（total harmonic distortion， THD）从全时均压策略的12.61%降低至0.11%。【结论】所提出的基于画像标签技术的减频效应抑制与电容电压均衡优化策略具有良好的应用效果，解决了MMC-UPFC系统在低载波比下的谐波抑制和电容电压均衡问题，为MMC-UPFC系统的优化运行提供了理论支持。
【目的】柔性互联智能软开关（soft open point，SOP）作为一种灵活可控的功率调节装置，能够改善配电系统的潮流分布，提高系统运行的经济性和电压质量。【方法】为减少非计划负荷波动的影响，提出一种基于动态权重的柔性互联配电系统自适应优化调度策略。该策略根据系统在不同时间尺度下的运行需求和不同调节装置的响应速度，建立日前-日内两阶段自适应优化调度框架，得到储能、SOP和分布式能源的调度策略。同时，考虑到系统运行过程中以经济性决策为主和以电压波动性决策为主的调度计划之间的博弈关系，在日内优化阶段提出一种基于日前调度结果的多目标权重系数确定方法。该方法从时间和空间2个维度得到配电网不同节点在不同时刻的优化目标权重系数。最后，通过IEEE 33节点电力系统算例进行仿真验证。【结果】结果表明所提优化调度策略能够降低配电网运行成本，提高系统的电压质量。【结论】相较于单时间尺度优化调度策略，所提出的多时间尺度优化调度方案平抑源荷波动效果更好，运行成本及电压波动更小，能够有效提高配电网运行的经济性和电压质量。同时，与传统多目标优化求解方法相比，所提出的动态权重求解方法能够跟踪系统结构及运行需求，实现系统经济性和电压偏差的协同优化。
【目的】分布式可再生电源的规模化并网显著增强了配电系统的灵活调控能力，然而其固有的随机性和波动性出力特征，也给配电系统的安全稳定运行带来了严峻挑战。为有效提升日前调度决策对不确定因素的适应能力，提出了一种基于改进条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network，CGAN）的主动配电网分布鲁棒日前优化调度方法。【方法】首先，提出了一种基于三维卷积（three-dimensional convolution，Conv3D）设计的改进CGAN模型，解决了计及时空相关特性的风光出力日前场景生成问题，有效降低了生成场景集的保守性。其次，利用生成的风光出力日前场景样本，提出了一种基于核密度估计（kernel density estimation，KDE）和Wasserstein距离的模糊集构造方法，实现了对样本分布信息的充分利用。在此基础上，建立了考虑多种网侧资源协同互动的主动配电网两阶段日前分布鲁棒优化（distributionally robust optimization，DRO）调度模型，并采用仿射策略和强对偶理论将原模型重构为混合整数线性规划问题实现求解。【结果】算例结果表明，尽管所提方法的日前调度成本相比确定性优化方法和随机优化方法分别增加了1.87%和0.21%，但在恶劣场景下的综合运行成本却分别降低了5.38%和0.46%。【结论】所提DRO模型对风、光出力不确定性表现出更强的适应能力，在保证鲁棒性的前提下，有效降低了日前调度计划在恶劣场景下的再调度成本。
【目的】针对纯电重卡高频次、大功率接入电网充电对电力系统稳定运行造成冲击以及充电站数量不足的问题，提出一种路径规划下考虑电池损耗的纯电重卡集群充电负荷时空分布预测。【方法】首先，考虑天气温度、交通流量、载货质量、地形等因素对纯电重卡耗电特性进行建模。其次，以纯电重卡充电成本和电池损耗成本最低为目标函数建立路径规划模型，根据物流订单信息，采用遗传算法对路径规划模型进行求解，得到动态路径。最后，采用蒙特卡洛法对纯电重卡进行随机抽样，得到纯电重卡空间分布，根据时间窗和到达客户点剩余荷电状态（state of charge，SOC）判断充电策略，对区域内纯电重卡充电负荷进行累加，获得充电负荷时空分布；采用某市实际交通路网进行仿真验证。【结果】结果表明，相比于最短路径算法，采用所提路径规划方法后纯电重卡充电负荷峰值下降6%，整体充电负荷降低2%，行驶成本总体减少20 410元，在减少对电网冲击的同时也降低了用户的行驶成本；此外，充电负荷还受季节温度的影响，冬季充电峰值较夏季高出6.3%，在冬季纯电重卡配送任务重时容易对电网造成冲击。【结论】所提出的负荷预测方法具有一定的真实性和合理性，更符合纯电重卡的真实配送路径。
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