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2017年, 第38卷, 第9期 
刊出日期:2017-09-01
  

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    区块链技术在能源互联网中的应用 ·栏目主持 李彬副教授和颜拥博士·
  • 齐林海,李雪,祁兵,王红
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     摘 要:充电桩共享是解决充电难的创新服务模式。分析了中心化共享平台在信用体系、信息安全、收益分配以及数据共享等方面的弊端,指出具有分布式点对点、去中心化、共识信任机制和信息不可篡改等特点的区块链技术是实现共享系统的理想选择。由于单项技术难以满足复杂应用系统的多样化需求,所以需要多项技术相互作用,互为补充。提出基于区块链、闪电网络和智能合约技术,形成区块链生态系统,构建安全、高效和自动化的共享平台。结合电动汽车充电场景,说明基于闪电网络的支付网络的建立和基于哈希密钥逐级验证的智能合约的实现过程。最后,展望了该方案在售电管理、需求响应管理及新能源消纳等方面构建能源区块链的应用可能性。
     
  • 李彬,肖惠,文亚凤,李德智,陈宋宋,杨斌,崔高颖
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     摘 要:信息化技术的快速发展为智能用电赋予了新的内涵和业务发展思路,针对未来智能用电业务潜在的交易方式及存在的问题,提出了一种基于区块链技术支撑智能用电云服务的应用方式。通过剖析区块链的技术原理,分析智能用电业务开展过程中的技术需求,明确了区块链技术在智能用电领域的定位。基于欧洲智能电网架构模型(smart grid architecture model,SGAM),设计了智能用电区块链的分域模型,并以可再生能源交易为例给出了具体的实例。最后,分析了基于区块链技术支撑智能用电云服务所面临的技术问题,并给出了解决思路。
     
  • 施泉生, 刘坤, 温蜜
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     摘 要:区块链技术自问世以来,已被运用到越来越多的领域。我国的发电权交易属于电力市场交易的一部分。近年来针对发电权交易的研究也在逐步深入。将区块链技术应用于发电权交易中,可以解决发电权交易双方的信任问题,增强交易信息的安全性,提高发电权交易的效率。简述了区块链技术应用于发电权交易的具体流程,分析了智能合约的执行情况;同时构建了一种跨省发电权交易模型,在考虑经济效益与节能降耗的同时,针对跨省发电权交易中输电与输煤成本差异对模型进行修正。最后利用算例对该文所构建的交易模型进行验证,比较了3种发电权交易模型的综合效益,得出所提出模型的优点,并分析了运用智能合约实现价值转移的结果。
     
  • 蔡金棋,李淑贤,樊冰,唐良瑞
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     摘 要:区块链技术是比特币的底层技术,具有公平、透明及去中心化的特点。能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,且其能源交易模式也将由集中式向分布式发展。区块链技术的特点使得其天然地适用于能源互联网中的能源交易。首先对现有能源系统下的能源交易特点及在能源互联网下实施新型能源交易模式需要解决的难点进行了分析;然后,基于现有研究和分析设计了一种基于区块链的3层能源交易架构,并引入弱中心化的管理方式,以应对去中心化带来的问题;最后,对区块链在能源交易中应用需要解决的问题和面临的挑战进行了分析。 
     
  • 虚拟电厂 ·栏目主持 艾芊教授·
  • 洪博文,李琼慧,何永胜,黄碧斌,郑漳华
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     摘 要:随着新能源城市、光伏发电应用示范区等的发展,分布式电源高渗透率的情况逐渐凸显,这给地区电网带来了新的运营和管理问题。虚拟电厂(virtual power plant,VPP)以其创新的运营模式为此类问题提供了可行的解决方案。在分析虚拟电厂的概念、特征、结构、功能等的基础上,重点围绕虚拟电厂在分布式光伏发电应用示范区中的应用开展研究和讨论,分析虚拟电厂的应用前景和先决条件,最后提出虚拟电厂未来发展应重点关注的问题。
     
  • 黄铃燃,边晓燕,李东东,林顺富
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     摘 要:为解决不确定性能源发电给配电网带来的隐患和经济性问题,研究含间歇分布式能源的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)接入配电网的联合优化调度对提高系统安全和促进新能源消纳具有十分重要的意义。综合考虑风电及储能的运行特性,提出一种改进的Buckets方法,建立了考虑风电不确定性和含储能的虚拟电厂参与配电网调度的优化机组组合模型,基于6节点系统研究了改进的Buckets方法对发电成本和机组组合的影响。与传统Buckets方法相比,采用所提方法使得模型的发电成本及开机时段减少,表明该方法能够实现发电成本最优、风电的充分消纳以及储能的灵活运用。
     
  • 刘祚宇,齐峰,文福拴,张西竹,王蕾
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     摘 要: 适当设计的碳交易机制是实现碳减排目标的有效途径,而电动汽车(electric vehicle,EV)的大量应用可望产生明显的环境效益。在此背景下,针对包括EV、燃气轮机、风电、光伏发电的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与碳交易时的情形,建立了经济与环境调度优化模型。首先,简要介绍了碳交易机制,并阐述了VPP参与碳交易时的优化调度问题及其与电力系统的交互方式。之后,建立了VPP经济与环境调度的混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming, MIQP)模型,以VPP总体收益最大为优化目标,计及了燃气轮机运行成本、碳排放成本、EV充放电成本等。最后,采用商业求解器YALMIP/CPLEX对所建立的优化模型进行求解,并用算例说明了可行性与有效性。
     
  • 刘然,赵洪山
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     摘 要:为有效实现分布式能源(distributed energy resource,DER)单元参与电力系统能源市场,深度挖掘负荷侧灵活供能潜力,首先建立虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为管理运行分布式能源的代理模型,并基于组件特性分析对虚拟电厂的外特性进行了量化;然后基于当前电力行业面临的经济环境热点问题,建立了考虑污染物排放约束的传统电厂(conventional power plant,CPP)和虚拟电厂间的环境经济调度(environmental economic dispatch,EED)二阶约束二阶规划(quadratically constraint quadratic programming,QCQP)模型;接着介绍了CPLEX优化引擎和YALMIP软件包的功能,并采用建模与求解解耦的方式来求解模型;最后对改进10机系统进行仿真计算,验证了所提模型的有效性和正确性。
     
  • 王哲,杨鹏,刘思源,储真荣,艾芊
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     摘 要:随着能源互联网技术的发展,源-网-荷互动和热、电等多能源互动成为解决分布式能源(distributed energy resource,DER)系统高可靠性和效率利用的有效方案。采用虚拟电厂(virtual power plant,VPP)协调各机组运行,引入源-网-荷互动模型,用来描述不同类型电源和负荷之间的互相支持和电量交易,引入热电联产(combined heat and power,CHP)系统,建立考虑多能互补的需求响应(demand response,DR)互动优化模型,实现虚拟电厂内部的协调互动。考虑虚拟电厂收益最大化与电力公司热电负荷补偿成本最小化这2个目标,建立多目标互动优化模型,采用遗传算法对模型进行求解。算例的仿真结果验证了该策略和模型的有效性。
     
  • 谢畅,王蓓蓓,李然,嵇文路
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     摘 要:激励需求响应虚拟电厂(incentive-based demand response based virtual power plant,IBDR-VPP)是包含众多激励型需求响应用户的集合。按照用户参与方式,激励型需求响应(IBDR)可分为紧急型需求响应和经济型需求响应。需求响应事件触发前,虚拟电厂内部需筛选整合用户并分配响应容量,考虑到用户响应行为的不确定性,虚拟电厂倾向于调用历史响应良好的用户,以减少响应不确定造成的经济损失,因此亟需一种有效的响应效果评估方法为评估和筛选用户提供指导。从国内外文献中提取出4个响应效果的基础评估指标,针对紧急型和经济型需求响应对各基础指标的不同倾向,提出单次响应效果综合评估系数这一综合指标,在此基础上设计了用户的信用等级评估体系。算例结果证明提出的响应效果后评估方法具有良好的用户筛选效果。
     
  • 智能电网
  • 莫哈马德雷扎·戈尔巴尼帕瓦,周宁
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     摘 要:电力系统的振荡通常预示着稳定性问题并引起对系统稳定的疑虑。为了能够及时采取有效的补救措施,早期阶段的振荡检测非常重要。以前的文章提出了使用相量测量单元(phasor measurement unit, PMU)数据来检测持续振荡的自相干方法。通过引入多个时延来扩展自相干方法,以提高振荡检测精度。使用由简单模型和标准16 机68 节点模型生成的仿真数据来评估所提出的方法的性能。测试表明所提出的多延迟方法可以有效提高振荡检测的精度。
     
  • 朱永强, 唐萁,贾利虎
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     摘 要:交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。
     
  • 李彬, 周秋雁,陈宋宋,崔高颖,祁兵,孙毅
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     摘 要:结合国内智能电网用户接口标准化现状, 分析了用电侧的数据标准体系。在IEC PC 118的基础上扩展了支撑需求响应(demand response,DR)业务的信息交换接口及信息模型,以支撑DR执行效果的大数据评估方法的实现。从行业类属维度、时间维度、响应维度等方面分析了DR业务动态运行指标,通过在传统的数据关联分析方法中引入知识挖掘(knowledge discovery in database,KDD),构建了不同置信区间下的弱关联分析,为了降低系统的计算开销,在分析过程中采用剪枝技术以提高运算性能。最后,结合典型用能企业的负荷模型,对所提出的方法进行了验证,并实现了DR系统执行效果的潜在关键性因素分析,为未来智能电网用户侧能源管理、配网调度、第三方能源聚合商管理提供必要的技术支撑。
     
  • 何迪,王波,章禹,许奕斌,郭创新
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     摘 要:充分利用输电线路动态应急增容能力,对于避免设备因过载而损坏,保证系统可靠性和为调度调整预留时间意义重大。在现有研究工作的基础上,提出了一种考虑设备可载性的输电线路动态增容方法,在应急场景下,采用通道阻塞分析选取增容线路,并分析增容线路在线温、故障概率、失效贡献、个体损失等约束下设备可载性,并结合微气象信息针对不同应用场景进行应急增容方案的差异化分析。算例分析定量展现了可载性约束下线路应急增容策略的计算分析过程及设备可载性对应急增容策略的影响。该方法能充分响应设备状态、气象环境、系统工况对设备可载性的影响,并基于设备可载性实现线路的差异化应急增容,进而指导调度人员进行增容、限容操作。
     
  • 新能源发电
  • 曹澄沙,肖湘宁,张剑
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     摘 要:为快速、准确判断和有效抑制双馈感应发电机(double fed induction generator, DFIG)并网经串补输电系统送出发生的次同步控制互作用(sub-synchronous control interaction, SSCI)问题,首先分析了DFIG经串补送出系统SSCI的作用路径,并经数学推导给出了SSCI发生判据。然后,基于该判据,进一步提出了一种基于SSCI事件触发的DFIG次同步附加阻尼控制方法,提出了适用于快速检测需求的次同步频率提取方法;引入了迟滞环节来解决电机参数不确定导致的误判问题,提高方法的鲁棒性;设计了相频特性平滑的带通滤波器,增强了控制方法对频率变化SSCI问题的适用性。最后,进行PSCAD/EMTDC仿真验证,结果表明所提控制方法能够在风速变化、串补度变化及风机参数不确定情况下较好地阻尼SSCI,且由于引入了SSCI事件判断机制,附加控制在未出现SSCI风险时退出运行,不影响风机变流器的主控制功能。与已有的附加阻尼控制方法相比,所提控制方法在较高串补度下仍然具有较好的抑制效果。 
     
  • 朱雨薇,吕林,刘友波, 周春燕,张永清
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     摘 要:为平抑分钟级的功率波动,使风电功率满足并网标准,基于小波分析提出功率分配数动态变化的混合储能系统(hybrid energy storage system, HESS)控制策略。设计了功率分配数根据风电功率超短期预测结果和HESS的荷电状态(state of charge, SOC)动态调整的分频方法,从而改变并网的低频目标功率和需要蓄电池、超级电容平抑的中、高频功率;建立兼顾HESS控制成本、功率平滑度的多目标优化函数,并应用改进的NSGA-Ⅱ算法对功率分配数进行滚动优化,从而达到最优控制;针对基本NSGA-Ⅱ算法在维持种群多样性、均匀性上的不足,以及种群规模大的问题,对精英保留策略进行了改进。最后,通过美国某州风电场实际观测数据进行实例验证,结果表明,所提控制策略能充分发挥不同类型储能的优势,经济、快速地平抑风电功率波动。
     
  • 杨凯迪,居荣,窦晓波,袁晓冬,陈峰,江水明
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     摘 要:针对传统混合储能变换器设计都基于精确模型,没有考虑其中的不确定量(如超级电容端电压和负载),提出了一种鲁棒H∞控制器。根据建立的状态空间模型和选取的不确定量,利用凸优化理论设计超级电容(super capacitor,SC)和锂电池(lithium battery,LB)的多胞体模型。当不确定量变化引起稳态工作点移动,导致母线电压波动时,通过一阶低通滤波器完成功率分配。超级电容处理高频波动,锂电池处理低频波动,通过与H∞控制器相结合来极小化对母线电压造成的冲击影响,同时采用区域极点配置的方法改善动态响应。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)求出超级电容和锂电池对应的H∞控制状态反馈控制参数。最后,通过MATLAB实验证明了所提方法的有效性。
     
  • 电力经济研究
  • 侯佳, 吴志力,崔凯
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     摘 要: 首批增量配电投资业务试点项目的批复标志着增量配电网放开从顶层设计进入实施阶段。以混合所有制方式开展增量配电业务可以放大国有资本的投资能力,并且在保障供电安全的基础上提升配电网运营效率。为有序推进增量配电网发展,科学引导投资行为,在投资主体的遴选、增量配电网输配电价核定、增量配电网经营模式等方面还需要进一步研究。通过梳理国内已有的研究成果,对增量配电网的业务界定、投资方式、项目管理、运营模式,以及增量配电投资业务与售电业务区别等关键问题进行综合论述,并对现存问题进行归纳总结。最后对增量配电业务放开的发展前景进行展望,为增量配电业务改革模式及路径提供相关思路。文章具备一定的现实意义。
     
  • 宋嗣博,郭红霞,杨苹,卢治霖,许志荣,何婷
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     摘 要:随着中国新一轮电力体制改革的加速推进,区域中长期交易市场逐渐成熟,现货市场成为深化电力改革推进的突破点。针对现货市场下的节点边际电价展开研究,基于各省电改政策分析了最优潮流下的节点边际电价计算方式,采用预测-校正原偶内点法进行优化,并通过Psat搭建仿真模型进行验证。基于阻塞对节点边际电价的区域影响特性,考虑空间分布、发电企业报价和节点边际电价,提出一种电力市场分区策略。经仿真验证,所提策略可以较好地应用于现货市场分区,能够明确反映电力市场价格信号,为发电企业和电力用户的投资提供方向,促进电力现货市场的有序发展。
     
  • 马倩,王琛,李扬,王喆,周磊
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     摘 要:新电改政策提出了有序放开增量配电业务,鼓励社会资本投资增量配电网,对电网企业传统配电网投资工作带来了诸多影响,具体体现在投资规模、投资重点、投资效益和投资风险等方面。该文分析了新电改给电网企业配电网投资带来的不确定性,为适应此不确定性,降低投资风险,研究了市场环境下电网企业投资增量配电网的风险评估方法,主要考虑了配售一体化运营模式的投资风险,并结合2类典型增量配电试点算例,分场景讨论分析,最后给出了增量配电业务放开下电网企业投资风险分析和对策。