充分挖掘算力中心中蕴含的负荷灵活性是实现算力电力协同的关键。文章聚焦于算力中心内部通信高压直流电源(high voltage direct current,HVDC)侧储备一体电池的闲置灵活性,提出了一种高溢价应用场景:一方面,提升列头柜的算力需求承载量,从而获得高溢价应用;另一方面,同时考虑向电网提供负荷侧灵活性,以获得电力辅助服务市场补偿并降低电费。文章阐述了该应用场景的原理,并对不同情境下的价值评估进行了讨论,以为HVDC侧储备一体电池的闲置灵活性调控提供理论依据。最后,展望了未来算力电力协同发展的路径。
在计算需求爆发式增长、算力资源成本高、数据中心能耗高以及电网运行稳定受到影响的背景下,亟需探索算力与电力可调节资源的双向协同技术以降低算力的能耗成本并提高电网运行的稳定性和经济性。首先,构建算力电力节点可调节资源的双向协同调度架构,分别对算力节点和电力节点内的多元实时可调资源进行量化建模。然后,考虑计算工作任务与算力资源的匹配性、实时调节特性,通过对算力节点下计算工作任务的调度以及电力节点下的可调节负荷调度,提出双层两阶段算电协同优化调度模型。最后,通过算例验证了算电节点可调节资源双向协同优化可行且效果显著:在电力节点整体可调节资源量约2 300 MW的设定下,50 MW算力节点为电力节点运行降低的成本可占到4.71%;同时算力节点自身日内运行成本降低约0.70%。
随着数字化转型的加速和可再生能源的普及,算力综合能源系统(computing power integrated energy system, CPIES)作为一种新型能源系统框架,通过高效整合计算资源与能源资源,实现了能源生产、传输、存储、消费及信息处理的智能化管理。首先概述了CPIES的系统架构与关键组件、发展现状与趋势及算力与能源的互动机制。其次,深入分析信息通信技术、人工智能、大数据分析及物联网等技术与CPIES的融合基础,推动能源系统的智能化和高效化。进而,详细介绍信息与能源技术在CPIES中的应用,展示了其在提升能源利用效率等方面的潜力。最后,列举了国际先进的CPIES项目,识别出当前项目面临的挑战,并提出了相应的对策建议。研究成果不仅有助于推动CPIES的理论发展与实践应用,也为能源行业的数字化转型与可持续发展提供了新的思路与解决方案。
随着电网形态和运行方式的日益变化,以及国家安全体系和安全治理能力的现代化,电网韧性建设成为提高电力安全水平的必要手段。首先,通过阐述电网韧性的基本概念和特征,综述了国内外韧性研究的主要成果和经验教训,回顾了韧性增强的典型措施和关键技术。然后,以典型受端城市配电网为例,从提升配电网的感知力、协同力、应变力、防御力和恢复力5个角度,概述某典型城市进行韧性配电网建设的典型措施;从网架、电源、负荷与应急手段4个方面评估电网韧性水平现状,从供应安全、系统安全和非常规性安全问题3个方面明确城市电网未来发展面临的制约和挑战。最后,讨论电网韧性建设的基本路径和关键技术,基于电网特性明确提升韧性水平的关键科技布局。
边缘计算终端的配置成本与计算资源需求之间的矛盾随着配电网控制结构的愈发复杂而愈发突出。在此背景下,提出了基于混成控制理论的配电网边缘计算服务架构与控制组态技术。首先,讨论配电网及其分布式设备的混成特性,建立基于混成控制的配电网控制结构,构建包含信息子系统和电力子系统的边缘计算服务架构;其次,提出基于AOE (activity on edge network)的事件驱动控制技术,可实现边缘计算业务的快速部署;最后,以配电网台区经济调度业务为例,分析所提边缘计算分布式控制方法的应用效果,并介绍边缘计算在配电网控制中的实践应用。算例表明,所提的边缘计算服务架构具有时延低、策略配置简易、计算与通信资源占用少的优点,适合在新型配电网中推广应用。
特高压工程作为国家重大基础设施工程,是保障电网安全、促进能源消纳、优化资源配置的关键。为了更好满足特高压工程“大规模集中建设、高强度创新攻关、高质量转型升级”的要求,全面开展基于建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术的特高压工程数字化建设势在必行。首先,重点探讨了特高压工程BIM标准体系的构建,设计了标准体系框架,并对标准体系的扩展和完善进行了展望;然后,重点介绍了特高压工程BIM管控平台的建设现状,综述了相关子系统的功能和应用情况;最后,重点分析了在特高压工程设计阶段和施工阶段,BIM技术的典型应用场景。基于BIM技术在特高压工程设计、施工和运维等阶段的应用现状,总结了其应用价值和实践成效,为特高压工程数字化建设提供了经验和建议。
目前污染源企业点多面广,各个企业的生产与治污流程不同,缺乏有效统一的监管指标和预警手段,导致监管困难、实时性差、工作量大等问题,提出一种基于用电数据挖掘的企业环保异常识别方法。首先,采用K-means聚类识别设备运行状态、基于动态时间规整(dynamic time warping, DTW)距离构建企业生产线模型;其次,对历史数据统计进行连续型与间歇型生产线划分、利用傅里叶变换识别生产线的生产周期,建立适合企业的环保工况模型;再次,提出分别针对连续型与间歇型生产线的环保工况识别方法;最后,利用实际污染源企业监测数据验证所提方法的有效性与实用性。目前基于所提方法研发的电力智慧环保平台已在某省得到实际应用,取得了良好成效,为环保部门掌握企业环保情况提供有效的技术手段与数据支撑。
为准确核算新型电力系统用户侧的碳排放责任,促进低碳电力不断发展,在运用节点碳强度计算方法表征系统碳流分布和初步完成负荷侧碳排放责任量核算的基础上,创新性地结合综合负荷法,充分考虑用户当前阶段的峰荷特性,在修正前后碳排放责任总量保持不变的前提条件下,对负荷侧的初始碳排放责任进行修正分析。综合考虑负荷侧长期电力需求变化和减排能力特性,构建了反映用户长期用电特性的碳排放责任量分摊区间,并据此准确评估了各负荷节点对碳排放责任核算结果的满意度,为电力系统的低碳转型策略制定和需求侧响应能力建设指明了方向。在改进的IEEE 14节点系统的应用结果表明,相较于节点碳强度分摊方法的初始核算结果,基于用户用电特征的电力系统负荷侧碳排放责任核算结果兼具合理性和准确性,为电力行业的清洁低碳发展提供了数据支撑,具有一定的参考价值。
为推动光伏电解水制氢技术商业化应用,提出了一种计及动态氢价机制的光伏电解水制氢调度策略。首先考虑余电上网和余电制氢两种运营模式,构建了光伏电解水制氢系统运营模型,在相关约束条件下,提出光伏电解水制氢系统调度策略,以整体最大化收益为目标,引入效用函数对加氢用户的满意度与售氢收益模型进行优化。其次以售氢收益和用户满意度最大为目标,通过NSGA2遗传算法求解得到最优动态氢价。最后采用CPLEX求解器得到不同场景下的最优调度策略方案,对优化后的运行结果及其经济性进行分析,并对比不同场景下的运行结果与经济效益。仿真结果表明,光伏电解水制氢调度策略采用动态氢价机制售氢能够有效提高售氢收益,并有序引导加氢需求,提高光伏电解水制氢的经济性。
在柔性直流互联与新能源大规模接入背景下,当系统发生短路故障时,低压穿越控制引起故障特征的不确定性,增加了继电保护装置不正确动作的风险。为建立准确的继电保护实时风险评估模型,结合低压穿越控制特性构建计及不确定性的短路分析计算模型;考虑新能源出力短时随机波动与测量误差,基于随机响应面法构建继电保护装置动作不确定性分析模型,进而评估保护装置不正确动作概率,并提出继电保护装置不正确动作风险评估与预警方法。最后,构建了PSCAD仿真模型以验证计及低压穿越控制的短路计算模型的正确性,并基于蒙特卡洛抽样验证了基于随机响应面法的保护装置动作充裕度概率与其具有等价效果。通过多个算例场景证明了所提继电保护风险预警方法能够计算保护装置不正确动作的实时风险,为完善保护措施提供参考。
针对新能源电力系统中的周期性拒绝服务(denial-of-service, DoS)攻击和通信时滞,提出一种基于事件触发的滑模负荷频率控制(load frequency control, LFC)策略,以解决控制信号丢失和频率偏差增大的问题。首先建立网络攻击和通信时滞下的新能源互联电力系统LFC模型,采用广义互相关(generalized cross correlation, GCC)估计在线检测系统时滞,通过滑模控制算法降低时滞的影响并增强系统的鲁棒性。其次,基于周期性事件触发机制设计滑模控制策略,根据划分的时间间隔确定采样状态来减少网络中的数据交换量,以应对周期性DoS攻击。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真实验分析,仿真结果验证了所设计的控制策略能够有效克服网络攻击和通信时滞的影响,提高了新能源互联电力系统的频率稳定性。
在“双碳”背景下,电力系统逐渐从传统发电向新能源发电转型,给电网的供电稳定性带来了挑战,灵活性机组的重要性逐渐受到重视。同时电力市场改革不断深化,灵活性机组的自盈利发展趋势尚未探明。传统的发展模型一般缺乏准确的电价生成环节,提出了将系统动力学与现货市场出清相结合的双时间尺度动力学模型,以实现在更贴近真实电价的情况下对具有灵活性的燃气机组和储能系统的自盈利增长趋势进行模拟。首先,分析了市场要素之间的量化和反馈关系,建立了系统动力学模型来模拟各类发电机组的投资与发展。其次,建立了基于机组组合优化的现货出清模型,验证了系统运行约束条件,并计算了现货出清结果。通过将现货出清模型整合为系统动力学模型中的一个主体,构建了双时间尺度动力学模型。最后,设计了不同的灵活性机组补贴方案,并依据仿真结果为电力系统规划者和相关政策制定者提供了建议。
大规模双馈风电场经串补线路并网容易引发次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO),造成风机脱网,严重威胁电力系统的安全稳定运行。因此,提出一种应用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)附加阻尼控制抑制SSO的控制方法。该方法设计了一种解耦型线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC),通过线性状态观测器实时估计系统中的次同步扰动,并引入延时补偿环节,消除信号传输中的通信延时。基于改进型LADRC设计了UPFC的附加阻尼控制器,使得UPFC在系统中呈正阻尼状态,抑制次同步振荡,并且提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建双馈风电场经串补线路并网仿真模型,仿真结果表明,所提方法能够在不同串补度、风速、并网风机数目下有效抑制次同步振荡,可为研究我国双馈风电场远距离并网类似问题提供参考。
全国统一电力市场建设背景下,现货市场建设有助于推动电力资源在更大范围共享互济和优化配置。现货电价作为市场参与者的重要决策信息,对现货市场的辅助决策、市场运行监测及风险管理等至关重要。机器学习方法的快速发展为电价预测提供了可行途径。首先,分析全国统一电力市场下现货电价的特点及其影响因素,并基于现有电价研究的预测机制阐述预测模型的类别及现货电价预测面临的挑战。其次,基于数据标签、特征提取和数据流动控制等特点总结各类机器学习预测模型的研究现状,分析不同预测模型的特点及适用性。然后,分析基于机器学习的现货电价预测模型评价指标,并总结相关预测方法的模型参数训练要求及实际应用情况。最后,针对机器学习方法在电价预测研究中的挑战,对未来技术研究方向进行展望,以期对全国统一电力市场建设下的现货市场发展提供具有建设性意义的参考。
我国正处于电力市场化改革初期,随着燃煤发电利用小时逐步下降,煤电机组难以仅凭电能量价格收回全部固定成本,易引发电价剧烈波动,进而冲击社会经济。为了弥补煤电作为支撑电源在发电量、利用小时数以及运行状态的损耗问题,文章结合国家出台的容量电价政策,构建了以机组补偿容量核算模型为基础的煤电机组容量补偿电价模型,并针对工商业用户提出了容量补偿费用分摊计算方法。首先,基于煤电机组可用容量、煤电厂用电及检修情况构建补偿容量核算模型;其次,利用K-means聚类算法确定煤电机组发电概率范围,构建考虑固定成本、容量补贴因子及盈亏平衡点利用小时的容量补偿电价模型,并形成以此为基础的工商业用户容量费用分摊计算方法。最后,利用算例仿真对G省A、B、C三个电厂的容量电价等因素进行评估,进一步验证了煤电容量补偿电价测算对煤电机组及用户具有深远影响。传统燃煤机组应当把握政策机遇,推动煤电机组向系统调节性和基础保障性电源转型,为构建新型电力系统保驾护航。