2017年, 第38卷, 第4期　
刊出日期：2017-04-01

  

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   风能资源评估方法综述

  靳晶新，叶林，吴丹曼，陈小雨，张亚丽，饶日晟

  电力建设. 2017, 38(4): 1. https://doi.org/1000－7229（2017）04－0001－08

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   摘  要：风能资源评估为大规模风电并网规划提供了科学依据，需要深入地进行研究。首先，阐述了风能资源评估的定义和基本研究思路，归纳了风速概率分布、风功率密度、风能、有效风能、可利用小时数等主要的评估参数。之后，从数理统计方法和数值模拟技术这2个方面，对该领域国内外的研究现状进行了归类与梳理；最后，针对该领域模型与方法尚存的不足，展望了未来发展趋势并总结了需要进一步探索的内容，为建立更合理的风能资源评估模型和提高风电场风能资源评估精度提供了参考依据。

   
弹性电力系统
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   基于半监督谱聚类的黑启动分区策略

  李力，傅子昊，孙磊，杨银国，谭嫣，林振智，文福拴

  电力建设. 2017, 38(4): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.002

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   摘  要： 采用并行恢复策略可以有效加快电力系统发生大停电事故后的恢复进程，而合理的分区策略是并行恢复的基础。现有分区方法多数存在对算法初值依赖性强、难以获得全局最优解等缺点，而半监督谱聚类具有能够识别任意形状的样本空间并能够收敛于全局最优解，且适用于分区问题的特点。在此背景下，提出了基于半监督谱聚类的黑启动分区策略。首先，给定节点间电气距离的倒数为相关线路的权重，在此基础上建立电力系统无向加权图，进而依据比例割集准则建立黑启动分区策略。该策略由2步构成：第一步建立待恢复机组的分组模型，其以给定时间段内最大化系统发电量和最小化恢复线路总电容为优化目标，从而保证机组的安全快速启动；第二步以得到的机组分组信息为基础，利用半监督谱聚类算法求解黑启动分区模型。为了克服传统k-means算法对初始聚类中心敏感的缺点，在利用半监督谱聚类算法对特征向量进行聚类的最后一步采用了k-means++算法对特征向量进行聚类。最后，以新英格兰10机39节点系统和IEEE 30节点系统为例说明了所发展的模型和方法的基本特征。

   
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  计及安全约束的机组最优组合鲁棒优化方法

  钱峰，冯昌森，文福拴，李力，谭嫣，梁永清

  电力建设. 2017, 38(4): 18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.003

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   摘  要：随着风电出力在电力系统中渗透率的逐步提高，其不确定性给系统安全与经济运行带来了新的问题甚至挑战。在制定电力系统运行方式和调度计划时如何确定计及安全约束的机组最优组合（security constrained unit commitment，SCUC）策略就是一个需要解决的重要课题，也是该文旨在研究的问题。具体地，首先建立基于场景生成的鲁棒优化安全约束的机组最优组合（robust security constrained unit commitment，RSCUC）模型，由此获得的鲁棒机组组合策略满足给定的置信度，对处于置信区间之外的极端场景则采取弃风或切负荷等不得已的措施来维持系统功率平衡，从而在系统运行的经济性和保守性之间合理折衷。之后，采用Benders分解法求解所建模型，将该问题分解为主问题和子问题。其中，主问题为确定性的SCUC问题；子问题则对考虑风电场出力随机变化时的系统状态进行安全性校验，若通过校验则表明所求得的SCUC策略满足鲁棒性约束，否则就生成相应的安全约束即Benders割并反馈给主问题。最后，采用修改的IEEE 39节点系统来说明所提方法的基本特征。

   
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   计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

  谭嫣，杨婉，文福拴，李力，杨银国，华威

  电力建设. 2017, 38(4): 26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.004

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   摘  要：严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险，需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法，这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构，发展计及自然灾害的输电系统规划方法，以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下, 通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素，发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集，分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后，在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后，用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。

   
智能电网
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   能源互联网双侧演化过程的复杂适应特性

  张硕，曾鸣，刘敦楠, 李英姿

  电力建设. 2017, 38(4): 34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.005

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   摘  要： 能源互联网是我国进行能源革命的创新模式，以新能源消纳、能源高效利用、能源优化配置、节能减排等为目标。我国能源互联网的建设及发展尚处于起步阶段，其运行机制仍未清晰。结合复杂适应系统理论，从供需双侧主体能量交互行为的角度出发研究能源互联网的运行机制。首先总结了国内外关于能源互联网的研究现状；其次分析了能源互联网的复杂适应系统特征，描述了能源互联网双侧演化过程；最后构建了包含主体对象和环境对象的能源互联网双侧演化过程复杂适应系统（complex adaptive system, CAS）模型，定义了各构成对象。研究成果可为研究能源互联网的运行机理提供理论框架和新思路。

   
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   基于交替方向乘子法的主动配电网分布式多目标优化调度

  董雷，龚成尧，陈乃仕，蒲天骄

  电力建设. 2017, 38(4): 41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.006

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   摘  要： 主动配电网优化调度是实现主动配电网中各类分布式能源协调、高效利用的有效手段。随着分布式能源渗透率的逐渐提高，传统的集中式优化调度面临计算复杂、通信量大、目标单一等问题，基于此，提出了一种基于交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers,ADMM）的主动配电网分布式多目标优化调度方法。建立了计及分布式电源、柔性负荷、储能装置等的多区域、多目标优化调度模型，采用ADMM进行相邻分区间的交替迭代并行计算，降低了计算复杂度，并且各分区可根据利益主体的不同实际情况与重点需求，科学、独立地确定不同的优化目标，与目前普遍采用的统一设定各分区相同优化目标的调度方法相比，大大提高了灵活性；同时，相邻分区间只需交互少量信息，使通信量大幅减小。最后通过对算例的分析验证了所提方法的可行性与高效性。

   
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   基于IEC 61850的电－气能源互联微电网运行控制方法

  徐司聪，顾丹珍

  电力建设. 2017, 38(4): 50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.007

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   摘  要： 为缓解环境污染而进行的能源结构调整，使得化石能源逐步被天然气替代，进而让电-气能源互联微电网成为研究热点。为保证电-气能源互联系统运行的安全可靠性，基于IEC 61850信息模型，提出了一种以JADE平台为基础的电-气能源互联微电网运行多代理控制方法。在分析电解制甲烷设备运行特性的基础上，首次建立了电转气（power to gas，P2G）设备的IEC 61850控制模型。对控制模型的仿真结果表明，IEC 61850可保证各代理间信息交互的统一性和互操作性，电-气能源互联微电网也因此可得到有效控制，其安全可行性也得到有效保障。

   
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   基于熵值法改进的新型电力错峰资源调度策略

  石坤，孔令基，李彬，李德智，郑爱霞，孙毅，祁兵

  电力建设. 2017, 38(4): 57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.008

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   摘  要：为缓解用电高峰时段电网运行压力，同时考虑到负荷集成商基本职能及其具有的自行组织错峰资源调度能力，该文从负荷集成商角度出发，研究在完成错峰资源调度任务前提下，负荷集成商的任务分解及调度策略，使其获取最大收益。构建了用户侧参与错峰资源调度的数学模型，以熵值法为基础，提出针对错峰资源调度问题的动态系数修正机制。遴选了与错峰调度相关的核心指标，根据用户侧动态执行情况实时调整负荷集成商的任务调度策略，并根据负荷集成商收益以及错峰任务完成情况进行评价。结果表明，相对于一般均分法及熵值法，提出的算法策略更能确保负荷集成商完成错峰资源调度任务且实现收益最大化，证明提出的算法策略在错峰资源调度上具有一定的适用性。 

   
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   基于负荷等效电导迭代的直流配电网潮流算法

  邓帅荣，赵伟芳，冉立，文安

  电力建设. 2017, 38(4): 64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.009

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   摘  要：  分布式电源并网技术需求加快了直流配电网的发展。该文针对低容量多电源的直流配电网潮流计算问题，通过重新定义直流配电网的节点类型，提出了一种负荷等效电导的迭代思想。该方法结合节点电压迭代法，可以快速求解直流配电网的网络潮流。使用该方法对目前常见的“手拉手”直流配电网拓扑进行计算，反推验证了其合理性和有效性。算例结果表明，该方法的收敛速度前期较快，后期逐渐收敛到真值附近；对于潮流计算精度要求较低的系统，可以采用前3步的迭代结果作为其潮流值，不但可以快速求解，还可以得到理想的计算值。

   
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   基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

  韩为超，刘俊勇，向月,唐权,胥威汀,苟竞,卢天琪

  电力建设. 2017, 38(4): 71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.010

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   摘  要： 针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响，提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型“鸭型净负荷曲线”场景下的电力需求与灵活性需求问题，由此引入目标机会约束规划方法，建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后，通过算例验证所提模型的有效性，仿真结果表明，所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型“鸭型净负荷曲线”场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。

   
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   二极管钳位型MMC电路的均压控制策略

  丁若瑜，王毅，付媛，刘浩，李春来

  电力建设. 2017, 38(4): 79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.011

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   摘  要：为解决传统模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）均压系统中直流电压传感器较多、控制电路复杂的问题，将二极管钳位拓扑应用到MMC中，并提出了适用于该拓扑的电容电压均衡控制方法。该拓扑通过在各子模块电容正极加装钳位二极管，为直流电容提供单向钳位通路，从而实现MMC各桥臂子模块电容电压从上到下依次减小，简化了系统电路及其控制方法。最后，在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了11电平二极管钳位型MMC拓扑仿真模型，结果表明该拓扑具有电容电压自排序功能，电容电压均衡效果良好。

   
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   多端口机电-电磁暂态混合仿真端口解耦指标研究

  杨洋, 肖湘宁, 陶顺，孙静

  电力建设. 2017, 38(4): 86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.012

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   摘  要： 首先分析了多端口耦合给机电-电磁暂态混合仿真造成的误差机理，推导了不考虑直流电流变化及考虑直流电流变化情况下端口之间的耦合关系。然后，为减小多端口建模引入的仿真误差，并在满足RTDS建模约束下尽可能地保证电磁侧的仿真精度，针对机电-电磁暂态混合仿真电磁侧建模进行了多端口解耦指标的研究。分别对不同耦合强度的端口解耦，采用FSV（feature selected validation）方法分析了端口耦合强度和仿真精度之间的定量关系，得到了满足FSV定性评估为“好”及以上的端口解耦指标。最后在基于某地区500 kV及以上电压等级复杂交直流电网建立的实时混合仿真平台上验证了所提解耦指标的有效性。

   
新能源发电
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   基于尾流效应的风电场最大出力优化控制

  杨志超，高丙团，叶飞，薄鑫

  电力建设. 2017, 38(4): 96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.013

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   摘  要： 当前单台风电机组普遍采用最大风能捕捉方案，往往因忽略尾流效应而未能实现整个风电场的出力最大，故有必要提出一种考虑尾流效应的风电场最大出力优化控制方案。文章采用了Park尾流模型，重点研究了风电场功率分配优化策略，该策略通过内点法调整尾流效应下各机组的轴向诱导因子，进而协调优化机组的有功功率。针对不同的风速区域设置相应的控制策略，从而构建了优化控制方案的基本框架。给出了方案的具体思路，并以江苏某海上风电场为例，对比传统的最大风能捕捉方案，验证了所提方案的有效性。

   
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   基于改进Pareto最优算法的海上风电场多目标微观选址规划

  谭茂强，黄伟，车文学，闫彬禹，谭任深

  电力建设. 2017, 38(4): 103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.014

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   摘  要： 〖JP2〗为了在海上风电场初步规划时可以兼顾考虑风机尾流影响、集电系统的经济性和可靠性，用风机层数表征集电系统可靠性，以风电场尾流折减系数、海缆投资、风机层数为优化目标，建立海上风电场多目标微观选址规划模型，并通过改进Pareto多目标优化算法求解最优解集，最后应用层次分析法进行最终优化决策。以某海上风电场的风资源分布状况为实例，验证了风机尾流、连接海缆及风机层数之间的相互制约关系，在规划时应予以综合考虑，同时证明了模型和方法的可行性，改进Pareto最优算法可以求出均匀分布的备选方案，层次分析法可以根据不同要求选择出对应的最优方案。

   
特高压输电
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   大容量直流输电系统的受端接入模式比较

  朱林，高琴，蔡泽祥，张东辉，金小明，周保荣

  电力建设. 2017, 38(4): 112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.015

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   摘  要：首先分析了大容量直流输电（large-capacity high voltage direct current，large-capacity HVDC）系统常规接入模式（general connection mode，GCM）、分极接入模式（separate poles mode，SPM）和分层接入模式（hierarchical connection mode，HCM）的结构特点，对比了3种接入模式对系统中其他直流系统多馈入短路比（multi-feed short-circuit ratio，MISCR）的影响，并得到落点选择的约束条件，使受端交流系统对直流系统的电压支撑能力整体提升，较好地平衡了限制短路电流与增加多馈入短路比间的矛盾。之后，提出了基于最大功率曲线法的静态稳定接纳系数指标用于判断受端电网接纳直流功率的能力。最后，结合南方电网2020年的规划数据，从多个方面对比分析了3种接入模式的优缺点，为直流系统接入模式的规划提供决策参考和技术支撑。

   
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   电网受电规模的影响因素分析及应对措施

  覃琴，周勤勇，张一驰，郭强

  电力建设. 2017, 38(4): 120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.016

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   ABSTRACT：   During the “13th Five-Year” period, the demand for electricity in China will  still has large room for growth. By 2020, the total capacity of power flow is expected to 310 GW received by 12 provinces and cities in the east and central China. How to lead the development of receiving-end grid is key technical problem related to the sustainable development of future power grid in China. Starting with the influence factors of receiving power flow capacity, combining theory with examples, this paper puts forward countermeasures for receiving-end grid to consume large scale power flow, considering from the aspects of grid size and structure, receiving mode, active reactive power support, security defense system, and unified scheduling. Furthermore, this paper focuses on UHV synchronized grid scheme in 2020 and analyzes the reason that the scheme remains safe and stable operation while consuming large scale power flow. Finally, on the basis of this scheme, from the view of ensuring the security and stability of power grids, the reasonable receiving capacity of power flow is presented by further increasing the number of DC lines. 

   
电力经济研究
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   考虑需求响应的风电消纳模糊优化调度研究

  易琛，任建文，戚建文

  电力建设. 2017, 38(4): 127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.017

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   摘  要： 随着智能电网的快速发展，将需求响应（demand response，DR）融入调度过程以协调风电和火电机组出力是目前的研究热点。首先利用需求响应对负荷曲线的优化作用及其对系统备用容量的等效作用，制定了分时电价和可中断负荷的容量成本；其次针对风电出力的不确定性和随机性，采用可信性测度理论对其进行模糊表示；然后将风电出力不确定性引入到旋转备用模糊约束中，给出了基于模糊机会约束规划（fuzzy chance constrained programming，FCCP）并考虑需求响应的经济调度模型；最后由改进引力搜索算法求解所给模型。算例分析表明所提模型能够有效应对风电出力不确定性，降低系统运行的总成本。

   
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   大规模分布式能源博弈竞争模型及其求解算法

  朱茳, 王海潮, 赵振宇，朱翰超

  电力建设. 2017, 38(4): 135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.018

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   摘  要：随着分布式能源系统的快速发展，为了促进电网主动消纳大规模分布式能源，考虑用户、聚合商和电网三方需求及收益等因素的大规模分布式能源系统博弈竞争模型亟待建立。针对这一复杂多目标优化问题，采用具有优异的全局搜索能力和求解效率的抹香鲸优化算法（sperm whale algorithm，SWA）对大规模分布式能源系统并网消纳问题进行了分析。同时，引入一种启发式约束处理方法对该算法的数据处理能力进行了优化。最后，结合分布式能源系统算例，对分布式能源系统博弈竞争模型进行了仿真分析，结果表明基于所提出模型得到的每个时段最优电价策略组合可以有效平衡用户、聚合商和电网三方收益，实现三方的合作共赢和协调发展。

   
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  售电侧开放下日前电力市场动态博弈模型

  赵会茹，赵名锐，王玉玮

  电力建设. 2017, 38(4): 144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.019

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   摘  要：〖JP2〗针对我国未来售电侧开放下日前电力市场信息不完美等一系列特点，建立日前电力市场报价策略动态调整（博弈）及均衡仿真模型。首先，基于利润最大化原则，构建发电商及售电商报价策略决策模型；其次，基于市场出清价格模式（market clearing price, MCP）建立ISO市场出清模型；第三，构建不完美信息情况下，发电商（售电商）的适应性学习模型；第四，组合以上3个模型，完成市场动态博弈模型的构建，运用改进式和声搜索算法（harmony search algorithm, HSA），对发电商（售电商）策略的动态调整过程及纳什均衡情况进行模拟。最后，在算例仿真中验证模型合理性的同时，在供求总容量匹配与否2种情况下，对模拟结果进行比较，提出几点关于我国未来日前电力市场建设的参考建议。