2017年, 第38卷, 第3期　
刊出日期：2017-03-01

  

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高端论坛
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   区块链：需求侧资源参与电网互动的支撑技术

  李彬，张洁，祁兵，李德智，石坤，崔高颖

  电力建设. 2017, 38(3): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.001

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   需求侧资源参与电网互动的主要目的是实现“源-网-荷”的两端调节，保障电网的实时平衡，区块链技术通过全网记账的方式及高冗余的信息架构实现安全信息的再现。为保障信息的安全性和可靠性，考虑在智能电网概念模型中的互动方式下，设计一种基于区块链的供需互动系统架构，提出了一个以区块链协议标准为支撑，以信息监控、采集、录入、统计为中心，以需求响应服务器（demand response automation server，DRAS）、负荷集成商、用户群为框架的一体化信息平台设计思路。结果表明基于区块链的架构系统能实现信息的不可篡改性，使整个系统的安全性不受限于某个中心故障点，从而保障信息的安全性和可靠性。

   
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  交直流混合微电网接入分布式新能源的关键技术研究综述

  郭雅娟，陈锦铭，何红玉，吴倩红，韩蓓，李国杰

  电力建设. 2017, 38(3): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.002

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   随着传统能源的日益短缺和环境问题的日趋严重，分布式电源接入是电网发展的必然趋势。微电网是促进分布式能源消纳与管理的有效模式，而交直流混合微电网因其兼备交流微电网与直流微电网的优点，已成为研究热点。该文综合国内外交直流混合微电网的已有研究成果和相关内容，从交直流混合微电网的拓扑结构与容量配置、性能评估、电源管理与保护技术等方面进行总结概括，并对交直流混合微电网的发展前景和实际应用的相关问题做出展望，对国内交直流混合微电网的进一步发展提供相关思路，具备现实意义。

   
智能电网
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   基于多端直流网络潮流分布的变斜率下垂控制策略

  苗丹, 刘天琪, 王顺亮

  电力建设. 2017, 38(3): 19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.003

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   柔性直流输电(flexible AC transmission system,FACTS)是大规模可再生能源并网的有效技术手段。下垂控制作为多端直流输电系统（multi-terminal high voltage direct current transmission, MTDC）主要的站间协调控制方式，存在直流功率利用率低、直流电压质量较差、易造成系统过电压等缺点。为有效改进下垂控制的控制性能，首先推导直流网络通用潮流计算算法，该算法适用于换流站任意控制方式组合的直流网络。基于潮流计算结果，提出变斜率下垂控制策略。该策略制定了3种控制模式，根据不同需求，通过相关计算，重新分配下垂系数。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建4端直流网络进行时域仿真验证。结果表明，所提出的变斜率下垂控制策略能有效减小稳态误差，并有效预防过电压。

   
风电控制技术
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   模块化多电平换流器无环流仿真模型

  石吉银，唐志军，林国栋，李 超，晁武杰，邹焕雄

  电力建设. 2017, 38(3): 27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.004

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   为简化仿真控制策略和提高仿真效率，对桥臂环流抑制功能投入的模块化多电平换流器（MMC）进行整体建模，提出一种无环流仿真模型。首先分析了MMC单个子模块工作的电气特性，然后以此为基础推导出换流器相单元电容电压之和与交、直流侧电气量的关系，最后对三相相单元进行整体建模得到反映换流器外特性的仿真模型。在MATLAB中利用模型搭建柔性直流输电系统并对各种运行工况进行仿真，其仿真结果与基于RTDS详细模型仿真结果一致，充分说明了本文模型的可行性与准确性。该模型适用于仅关注换流器外特性的场合，具有仿真速度快、仿真精度高、适用性广的特点。

   
智能电网
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   基于动态降阶模型的电力系统非线性电压预测控制

  兰晓明，王颖，赵洪山，米增强

  电力建设. 2017, 38(3): 34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.005

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   传统电压控制多采用潮流方程，电压可能在到达事故后稳定运行点前的过渡过程中失稳，因此基于系统的动态模型进行电力系统电压控制十分必要。该文提出了一种基于动态降阶模型的非线性电压预测控制方法。为降低优化计算时间，结合电力系统的特点对经验Gramian平衡降阶方法加以改进，并应用改进的经验Gramian平衡降阶方法降低电力系统非线性动态模型的维数。为提高模型计算精度和数值稳定性，提出使用4阶收敛的Adams法替代欧拉法进行状态预测，建立基于降阶模型的多步预测－滚动优化模型。此外，在模型求解过程中使用温启动方法和较小的迭代次数限值Nmax来减少迭代次数。以New England 10机39节点电力系统对所提出的方法进行验证。结果表明，所提出的方法能够提高预测模型的数值稳定性，极大地降低模型求解时间，有利于提前响应系统中可预测的动态变化，维持系统电压稳定。

   
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   张北±500  kV柔性直流电网换流站控制保护系统设计

  韩亮，白小会，陈波，张利, 尹璐

  电力建设. 2017, 38(3): 42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.006

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   张北±500  kV柔性直流示范工程首次构建柔性直流电网，柔性直流电网内换流站的控制保护系统需要满足多换流站协调控制、直流线路故障保护及直流线路故障快速恢复等新要求，该文在传统直流换流站控制保护系统设计的基础上，提出柔性直流电网换流站控制保护系统设计方案。相比于传统直流换流站设计方案，该设计方案在源端换流站和受端换流站各配置一套站间协调控制设备，实现多换流站间协调控制；站内保护系统采用三取二方案，增配双重化的直流线路保护，实现直流线路故障快速隔离及恢复。提出的柔性直流电网换流站控制保护系统的整体技术方案，对同类工程的设计提供了完整的设计方法和思路。

   
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   柔性环网控制装置选址定容方柔性环网控制装置选址定容方法

  张伟，崔艳妍，韦涛，刘伟，吴淘，惠飞翔，黄仁乐

  电力建设. 2017, 38(3): 48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.007

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   柔性环网控制装置的应用能够解决传统配电网无法持续合环运行的问题，是提高供电可靠性的重要手段。为了解决柔性环网控制装置选址定容的N-P难问题，通过对选址定容问题进行解耦，建立了基于“初筛-细筛”模式的选址模型，模型以供电可靠性为中心，同时兼顾供电能力和经济性等方面，并通过熵权理想解法对评估方案进行综合寻优；建立了基于净负荷和馈线容量的定容模型，模型贯彻资产全寿命周期理念，在分析电网不同发展阶段特性的基础上，建立了3种适用于电网不同发展阶段的定容方法，具有很强的适用性。通过对某示范区的分析，可知，该文所建模型具有很好的科学性和工程实用性。

   
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   柔性交直流混联电网系统级可靠性评估

  程林，汪莹，宋福龙，罗金山，刘满君

  电力建设. 2017, 38(3): 55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.008

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   直流孤岛方式下，直流送端与交流电网之间没有直接的电气联系，减小了对交流系统的影响，提高了远距离输电的稳定性。与此同时，交直流混联电网可以更大范围均衡潮流，提高可再生能源的接入范围，是未来电网的一个重要发展趋势。然而，目前针对实际电网在交直流混联、直流孤岛方式下的可靠性评估的研究较少，2种方式对交流主网的可靠性影响未知。因此，该文基于多端柔性直流互联装置可靠性模型建立了交直流混联、直流孤岛2种方式下的可靠性评估模型。在此基础上，结合张北地区新能源接入案例，通过定性、定量分析了交直流混联及直流孤岛方式下，张北柔性直流系统接入对北京电网的可靠性影响。算例结果表明，张北柔性直流系统通过交直流混联或直流孤岛方式接入不会影响北京电网的可靠性。

   
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   考虑短路容量和电压稳定约束的受端电网饱和负荷规模研究

  李付强，彭龙，张文朝，郭秋婷

  电力建设. 2017, 38(3): 63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.009

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   考虑短路容量和静态电压稳定约束，文章提出了一种交流受端电网饱和负荷规模的量化评估方法。通过网络阻抗建立了短路容量、静态电压稳定极限和热稳定的联系，结合潮流和阻抗分布特性分析得出短路容量和静态电压稳定极限之间存在一定比例。根据实际受端电网环网大小和电网允许的最大短路容量得出输电通道最小阻抗，考虑实际电网环网潮流相对输电通道较低情况，将受端负荷整体结构解耦成单通道对接入点负荷供电模型，得出整个受端地区短路容量和热稳定约束下的静态电压稳定极限解析公式，量化评估了受端电网饱和负荷规模。实际电网仿真验证了其准确性，可为电网分区规划提供一定的参考。

   
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   级联H桥中压储能系统离网控制策略

  陈辉，王德顺，殷正刚，吴敏秀，师长立，汪建威

  电力建设. 2017, 38(3): 69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.010

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   在高压大功率储能应用场景中采用中压储能系统相对低压储能系统具有更高的效率。目前基于级联H桥的中压储能系统研究较多，但已有研究多集中于并网运行，离网控制研究较少。该文对基于级联H桥的模块化多电平中压储能系统的离网运行控制进行了阐述。建立了级联H桥中压储能系统的离网模型，提出了包含交流电压外环和电流内环的中压储能系统离网电压控制策略，并针对离网运行时单相负载较多，三相电压容易不平衡的问题，提出了三相电压不平衡补偿控制方法。搭建了MATLAB/RT_LAB实时仿真系统，对上述控制进行了仿真验证。结果表明，三相负载平衡时，负载端电压保持恒定，电流内环跟踪精确；三相负载不平衡时，经电压不平衡补偿后，负载端的三相电压仍然能保持平衡，负载三相电流则随三相负载的大小而不同，仿真证明了该文提出的级联H桥中压储能系统离网控制策略的有效性。

   
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   基于EMD的复合储能不同控制策略对比分析

  孙玉树，唐西胜，田春筝，苗福丰，孙晓哲

  电力建设. 2017, 38(3): 77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.011

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   风电的规模化发展对电力系统造成了很大影响，因此利用复合储能系统进行并网风电的波动平抑具有重要意义。首先，利用经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）将风电分解为不同的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量，通过不同的策略对比，挖掘风电并网的选取原则，在兼顾储能经济性的条件下使其得到有效平滑。然后，以储能爬坡功率为约束，对比选取不同的控制策略，实现蓄电池和超级电容器之间的功率分配。最后，通过算例分析验证了控制策略的有效性，为风电功率波动的平抑提供参考。

   
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  基于KPCA和NSGAII优化CNN参数的电动汽车充电站短期负荷预测

  牛东晓，马天男，王海潮，刘鸿飞，黄雅莉

  电力建设. 2017, 38(3): 85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.012

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   为提升电动汽车充电站短期负荷预测的效率和精度，提出了基于核主成分分析（kernel principal component analysis，KPCA）和非劣排序遗传算法II（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGAII）优化卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的充电站短期负荷预测方法。应用KPCA对模型输入变量进行降噪处理，简化了网络结构，加快了预测速度；通过多次负荷预测测试比较误差的方式确定卷积神经网络模型中卷积层和子采样层的最佳神经元个数，保证了预测方法的准确性；利用NSGAII对卷积神经网络的参数进行优化，提高了预测方法的运算速度和预测精度。通过算例分析以及和其他方法的对比，验证了文中方法具有较高的效率和精度。

   
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   基于需求响应技术的主动配电网优化调度

  金炜，骆晨，徐斌，王刘芳，李伟

  电力建设. 2017, 38(3): 93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.013

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   针对可再生能源大量接入配电网后,由于其自身出力的随机性和波动性给配网的调控所带来的困难，引入需求响应技术，充分利用用户受电价影响改变用电模式的能力，提出了一种主动配电网(active distribution network，ADN)鲁棒优化调度方法，在保证系统运行安全可靠的基础上优化配网运行。该方法分为三个阶段：第一阶段，通过不确定集的形式表征可再生能源出力的随机性，并通过极端场景法对集合进行削减，最终将不确定性参数转化为确定性参数；第二阶段，运用需求响应技术，通过电价激励达到调控负荷的目的，从而实现对负荷削峰填谷的作用；第三阶段，运用两层规划模型将可再生能源的无功调节能力与配电网传统调控手段相配合，统筹调控，从而实现降低主动配电网的网损和电压波动，减少传统设备的调节次数，优化配网运行。最后基于美国PG&E 69节点系统对所提方法的有效性进行了验证。

   
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   基于“进化”主成分分析法的用户分类及其应用

  和敬涵，卢育梓，陆金耀，胡波，杨方，何博

  电力建设. 2017, 38(3): 101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.014

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   在负荷曲线形态较多时，传统聚类方法对用户负荷分类的效率不高，阻碍了聚类方法在电力负荷大数据分析中的应用。该文提出一种“进化”主成分分析法。首先，采用主成分分析法对用户的负荷特征矩阵进行降维；之后，在主成分分析法的基础上，提出基于欧式距离的分类规则。以某地区用户实际负荷为算例，通过余弦相似定理拟合各类用户曲线形态，验证所提出算法的有效性。经过与传统负荷曲线分类方法的对比，证明了基于“进化”主成分分析法能提升负荷曲线分类效率。在负荷曲线分类的基础上，与当地总体负荷曲线进行对比，将用户负荷分为迎峰用电型、部分迎峰用电型、少量迎峰用电型以及异常用电型4类，分析结果证明了基于“进化”主成分分析法的负荷分类的有效性和实用性。所提出的负荷分类方法可以更加有效地对用户用电行为进行分类，从而针对各类用户制定动态电价，作为开展智能电网相关增值服务的基础。

   
新能源发电
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   基于CO2排放量的风光互补发电系统容量优化配置

  唐浩，杨国华，王鹏珍，李卿，张丽娜，刘帅，秦军琴

  电力建设. 2017, 38(3): 108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.015

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   风光互补发电系统的容量配置关系到系统的成本和减排效益等。按照系统全生命周期考虑，分别建立了风力发电机、光伏电池板和蓄电池组在各个阶段CO2排放量的计算模型，给出了风光互补发电系统CO2排放量的计算公式；在系统成本、功率输出波动性、互补优越性和备用容量等约束条件下，以CO2排放量最少为优化目标，对风光互补发电系统的容量进行优化配置；最后，以某地区风光互补发电系统为例对其容量进行配置，结果验证了该方案的可行性。

   
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   考虑光伏电站高渗透接入的火电机组一次调频参数优化

  李媛，张志强，郑超，任建文，李晓珺，吕盼，宋新甫

  电力建设. 2017, 38(3): 115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.016

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   随着局部地区光伏并网容量的增加、光伏电站渗透率不断增大，光伏波动对系统电压波动和稳定特性的影响逐渐凸显，可考虑应用火电机组良好的调峰调频特性来满足更高渗透率的光伏接入。首先，通过建立非标准工况下光伏发电系统模型，分析了光伏发电的功率输出特性，阐述了不同渗透率下，光伏出力波动对系统特性的影响机理；其次，通过仿真遍历测试的方法，依据响应性能差异对比，确定优化火电机组一次调频放大倍数和时间常数的整定原则，以提高光伏电站高渗透率的接纳能力；最后，对新疆喀什地区电网进行了实际仿真验证，结果表明优化火电机组的一次调频参数有助于系统接纳光伏电站后维持其稳定运行，为光伏并网规划提供了有力支撑。

   
电力经济研究
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   售电放开政策下发电商售电策略与交易谈判优化模型

   

  李欢欢，张晨，吴静，张予燮，谭忠富

  电力建设. 2017, 38(3): 123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.017

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   在售电侧放开的政策背景下分析未来发售双方的主要交易模式，并以“多对一”交易模式为研究对象，以发电商效益最大化为目标，结合火电机组发电约束构建发电商利益优化模型。在此基础上利用平均对手法与静态贝叶斯纳什均衡理论建立发电商报价策略模型。算例结果显示，当合同交易电量达到发电商总出力的72.91%时，发电商利益达到极值，同时发电商对于售电商购电价预估值与对平均对手概率分布的推断对最后的报价和期望收益均产生影响。

   
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   含风光储微网的大用户短期交易决策

  方日升

  电力建设. 2017, 38(3): 130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.018

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   随着可再生能源发电技术的日益成熟和售电侧市场放开，含分布式电源用户或微网等电能产销者参与的市场交易问题正得到越来越多的关注。以含风电、光伏、储能（简称风光储）、微网的大用户为研究对象，在日前电力市场的环境下，计及可再生能源出力的波动性，建立了由风力发电机组、光伏电池、储能系统组成的含风光储微网的大用户短期交易决策模型，并采用条件风险价值量化大用户的交易风险，为评估含风光储微网的大用户参与市场交易的风险提供了一种可行方法。最后，通过算例仿真验证了模型的正确性和合理性，说明蓄电池有助于降低大用户在短期交易中的风险。

   
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   考虑多个虚拟发电厂参与的多阶段市场交易方法

  刘继春，唐虎，向月，刘俊勇，张铃珠

  电力建设. 2017, 38(3): 137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.03.019

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   随着智能电网的发展，分布式电源（distributed generation, DG）广泛接入电力系统。然而以风能和太阳能为代表的单个DG对大电网来说视为不可见，在参与市场交易时存在诸多不利因素。考虑多能源资源的影响，建立了由DG、负荷以及储能组成的虚拟发电厂（virtual power plant, VPP）模型，同时将多个VPP进行互联，在满足各自VPP内部供需平衡的基础上，让盈余电量在VPP集群间进行共享，实现多阶段市场交易。提出的交易方法以VPP内部和网间的交易收益最大化为优化目标函数，以尽可能消纳可再生能源为目的，同时计入需求响应(demand response, DR)策略，得到网内用户科学用电计划、网间合理报价结果，为实现多个VPP健康灵活交易提供参考。