2018年, 第39卷, 第7期　
刊出日期：2018-07-01

  

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特约主编寄语
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  特约主编寄语

  电力建设. 2018, 39(7): 1.

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电力市场关键问题研究 栏目主持 陈启鑫副教授
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  含分布式电源P2P交易的社区微网运营机制

  郭琳，陈先锋，邓惠华，何宇俊，陈启鑫

  电力建设. 2018, 39(7): 2-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.001

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   随着越来越多的分布式电源通过微网接入配电网，在微网中开展基于分布式交易机制的新能源交易可以有效提高分布式主体的效益，促进新能源的投资建设。文章构造可交易能源系统在社区微网运营中的应用场景，建立适合含有分布式电源和储能的社区微网用户之间的P2P交易模型。微网用户可以在P2P市场中对需求或多余电量以按报价支付的方式交易，将交易形成智能合约，存储在分布式网络中并自动执行。最后用实际微网的仿真算例验证新能源分布式交易对社区微网中所有用户效益的促进作用。
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  多层级电网的输电定价机制分析

  陈中飞，荆朝霞，谢文锦

  电力建设. 2018, 39(7): 10-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.002

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  输电定价机制对电力市场运行至关重要，不同的电力市场机制根据其实际情况采用不同的定价机制。对于存在跨地区输电的多层级电网，其主要特点是多个资产关系独立的电网公司多层嵌套、多个现货市场相互耦合，在制定输电定价机制时，不仅要考虑不同层级电网公司的输电成本核定、归集和分摊，还要考虑不同现货市场的价格机制和输电权机制。该文首先提出输电监管机构、输电定价区、价格区、输电服务的范围、输电服务的权利等相关概念，然后系统地梳理了欧洲、英国、美国PJM、澳大利亚电力市场输电定价机制的实际做法和存在的问题。最后，采用IEEE 14节点系统进行测算，对比分析几种不同的定价方法，并总结出其对中国电力市场改革的启示。
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  基于可信度加权组合的电价波动模式日前预报方法

  姜利辉, 周立栋，任建国，柯鹏，田林静，王飞

  电力建设. 2018, 39(7): 24-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.003

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  准确的日前电价预测对电力市场参与者的优化决策具有重要意义。目前，大多数日前电价预测方法并不区分每天电价的波动模式而采用统一模型进行预测，当被预测日的波动模式与历史数据出现较大差异时无法保证预测的准确性。根据不同的日波动模式采用相似历史数据进行分类建模是解决此问题的有效途径，这就需要建立针对历史数据不同波动模式的分类识别模型和针对未来波动模式的日前预报模型。为此，文章提出一种针对分类预测的电价日波动模式日前加权组合预报方法。第一，采用K-means算法对日电价序列进行聚类分析，在分析聚类结果特性的基础上提取反映每日波动模式差异的特征向量，利用支持向量机分类（support vector machine for classification, SVC）方法建立电价数据日波动模式的识别模型；第二，利用多种常规方法建立日前电价预测模型对日前电价进行预测，并将预测结果输入日波动模式识别模型得到对应的模式识别结果；第三，根据多个方法波动模式预测结果对历史数据表现出来的不同精度，设计了基于可信度的组合机制，实现考虑预测准确性的加权组合预测，从而得到最终的日波动模式预测结果。利用美国PJM电力市场电价数据进行的仿真分析表明，提出的日前电价波动模式预测方法能得到较为准确的模式预测结果；利用电价波动模式日前预报进行分类预测的精度相对统一预测有显著提高。
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  考虑谐波治理的售电公司供电服务套餐设计

  杨用春，穆启天，高亚静，肖湘宁

  电力建设. 2018, 39(7): 32-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.004

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  随着电力体制改革的深入，售电公司需要不断探索新的经营模式，为用户提供多方位的服务。与此同时，工业用户对电能质量的要求不断提高，给用户带来经济损失较大的谐波问题是用户较为关心的热点之一。为增加客户黏度，满足工业用户的需求，根据用户自身特点设计差异化的供电套餐，成为售电公司提高竞争力的重要手段之一。该文首先基于谐波经济损失对用户谐波治理增值服务的适用度进行评价，筛选出适合的用户后，分析了该用户的谐波特性，分别提出无源及有源的谐波治理服务方案，并进行了仿真验证。在对上述方案的治理效果和成本分析的基础上，结合售电公司的利润分析，设计了考虑谐波治理的售电公司增值服务套餐供用户选择。
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  美国碳市场与电力市场耦合机制研究——以区域温室气体减排行动（RGGI）为例

  帅云峰，周春蕾，李梦，胡军峰, 王鹏

  电力建设. 2018, 39(7): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.005

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  美国区域温室气体减排行动（regional greenhouse gas initiative，RGGI）是专门针对电力行业的强制性碳总量控制与交易体系，自2009年启动以来已积累了9年的历史经验。在这期间RGGI区域电力市场经历了电源结构重组的过程，二者存在密切联系。该文首先对RGGI区域碳市场的配额分配机制、市场效益及存在缺陷进行分析，然后结合RGGI区域即美国东北部9个州的电力市场电源结构和运营交易状况，着重分析RGGI区域内碳市场与电力市场的耦合机制，为我国的碳市场和电力市场建设提供宝贵经验。
基于直流配电网的新能源汇集技术 栏目主持 王毅教授
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  基于模块化多电平换流器的光伏并网系统低电压穿越技术控制策略

  武承杰，付超，范士雄

  电力建设. 2018, 39(7): 48-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.006

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  随着光伏发电在电力系统中的渗透率日益加大，最新并网规则要求光伏并网逆变器具有一定的低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）能力。针对基于模块化多电平变流器（modular multilevel converter，MMC）的光伏并网系统，首先，在静止坐标系下建立了系统的数学模型。为保证光伏电场可在电网故障时具备低电压穿越能力，采用一种实现电流正弦及有功恒定的电流控制策略，并提出无功功率参考值的计算方法及并网电流限幅策略。其次，利用准谐振（proportional resonant，PR）控制器，设计出控制环路，实现光伏并网系统的LVRT。最后，在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，验证了控制策略的有效性和正确性。
电力市场关键问题研究 栏目主持 陈启鑫副教授
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  无联结变压器MMC-MVDC配电网零序电压抑制策略

  李钢, 田杰，卢宇，李海英，陆翌，邱德锋

  电力建设. 2018, 39(7): 57-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.007

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  介绍了基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）的中压直流配电网采用无联结变压器接入的技术方案，针对单相故障零序电压导致直流波动和非故障站电压畸变，分析了单相接地故障零序电压产生及传导机理，并设计了相应的零序电压抑制控制器（zero sequence voltage suppressing controller, ZSVSC），抑制直流正负极电压中含有的零序电压，实现了非故障站交流电压对称稳定运行。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了含ZSVSC的两端基于模块化多电平换流器的中压直流（modular multilevel converters medium voltage direct current ,MMC-MVDC）配电网仿真模型，仿真结果表明所设计控制器在不影响已有正负序控制策略的基础上，有效抑制了零序电压。
基于直流配电网的新能源汇集技术 栏目主持 王毅教授
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  DC/DC与DC/AC级联变流器阻抗协调控制策略

  田艳军, 陈波，王毅，王慧，魏石磊

  电力建设. 2018, 39(7): 64-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.008

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  在back-to-back级联变流器系统中，前级子变流器的输出阻抗与后级子变流器的输入阻抗相互影响，如果系统参数设计不合理，将会恶化系统稳定性。该文提出了一种阻抗协调控制策略，将级联系统的前级子变流器和后级子变流器的低频阻抗均呈现为阻性阻抗，使得低频相移为0，从而提高back-to-back级联变流器系统的稳定性。基于双H桥DC/DC变流器和三相两电平逆变器级联拓扑结构，对所提控制策略与传统控制策略进行了比较。基于阻抗特性的稳定性判据显示，在低频范围内，所提控制策略可以促进前级功率源变流器和后级负载变流器面向中间直流母线侧呈现阻性阻抗，从而显著降低阻抗匹配作用产生的相移，有助于提高系统的稳定性。最后通过仿真和实验验证了所提出控制策略的有效性。
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  基于电流相关性的直流线路单极故障保护方案

  戴志辉，苏怀波,刘宁宁，张程

  电力建设. 2018, 39(7): 74-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.009

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  目前，柔性直流配电网得到快速发展，但其直流线路保护方案还不成熟，特别是基于模块化多电平换流器（modular multi-level converter，MMC）的直流配电系统，单极接地故障时故障电流不明显，给故障识别增加了难度。针对这一问题，考虑直流线路的分布电容效应，提出一种采用Pearson相关系数计算正负极电流相关性的单极接地故障识别方法。区内故障时，线路每端的正极电流与负极电流均呈强正相关特性，而区外故障时，靠近故障端的线路正负极电流正线性相关性较差。以直流电压变化率作为故障识别启动判据，给出具体的单极接地故障保护方案。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了光伏直流接入系统仿真模型并进行了验证，结果表明：该方案可快速、可靠地识别区内外故障，并具有一定耐受过渡电阻的能力。
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  直流配电网中MMC的谐波分析与调制方法设计

  胡灿，付超，王毅

  电力建设. 2018, 39(7): 81-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.010

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  将模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）应用于中低压直流配电网时，由于子模块数较少，输出电压低次谐波含量大，电流畸变程度较高，因此为直流配电网中的MMC设计合适的调制方法显得尤为重要。在分析MMC已有的最近电平逼近调制（nearest level modulation, NLM）与载波移相脉冲宽度调制（carrier phase shifting pulse width modulation, CPS-PWM）原理及谐波特点的基础上，提出了基于最近电平逼近的脉冲宽度调制（NL-PWM）方法，并推导了其谐波的解析表达式，给出了MMC调制的设计方法。所提出的NL-PWM方法谐波特性更好，并且均压简单，通用性好，易于与NLM方法相互转换，使MMC可根据实际需求方便地选择输出PWM波或阶梯波。对于中低压MMC，增加模块数和引入PWM波调制均可达到同样的谐波改善效果，文章的谐波分析结果为MMC的调制方法设计提供了理论依据，并引入新的谐波指标，即纯电感负载时电流总谐波畸变率，衡量2种方案的谐波大小。最后给出了6 kV MMC的设计算例，并通过仿真验证了所提出NL-PWM方法的可行性，以及其谐波分析结果的正确性。
新能源并网建模分析与控制 栏目主持 鞠平教授 潘学萍教授
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  基于相似度同调的双馈风电场聚合研究

  朱林，王贝，陈达，张健

  电力建设. 2018, 39(7): 89-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.011

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  文章提出了一种基于相似度同调的双馈风电场聚合方法。首先利用Prony算法提取各风电场中双馈风机故障下功率响应曲线的动态特征，基于相似理论确定双馈风机间振荡模式中相似部分，应用相似振荡模式中的频率、阻尼、幅值等信息定义了双馈风机同调判别的相似度量化指标并确定同调机群。然后，根据双馈风机的外特性，提出功率聚合算法，即以双馈风机输出有功功率为权重求取等值机的暂态内电势并确定等值母线及等值机参数。该方法从同调机群识别、同调母线聚合、同调机群参数聚合等方面，系统地解决了不同双馈风电场的同调聚合问题。参数聚合方法不仅解决了聚类分群的复杂性和局限性，而且有效保留原系统中电气与结构特征。最后以实际云南电网中某地区风电场为例进行仿真验证。
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  考虑风速分区的双馈风机并网小干扰稳定分析

  贾燕冰，李玉博，麻金碧，田晋杰，王金浩，李慧蓬

  电力建设. 2018, 39(7): 97-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.012

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  双馈风机并网对电网小干扰稳定性的影响，双馈风机低于额定风速运行时，根据功率特性和机械特性将其分为最大功率跟踪区和恒转速区2个分区。针对双馈风机-无穷大系统，采用李雅普诺夫线性化方法，分别建立最大功率跟踪区和恒转速区13阶小信号模型，采用特征根分析法，对比分析了各分区变换器控制器参数和风速对双馈风机-无穷大系统小干扰稳定性的影响。算例结果表明：2个分区内系统小干扰稳定的参数可行域不同，系统小干扰稳定特性不同，低于额定风速下进行分区研究可以更加精确地评估风机并网的小干扰稳定特性。
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  计及不同需求响应群体的新能源并网系统优化调度

  张晴晴，吴倩，李盛伟，白星振

  电力建设. 2018, 39(7): 107-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.013

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  为了改善新能源的反调峰特性，提出了面向不同用户群体的需求响应（demand response，DR）模型，同时对储能系统（energy storage system，ESS）及微电网2个可控单元建模，与新能源出力协调配合以促进大规模新能源并网。考虑到DR项目的用户参与度，设计了用户满意度函数作为约束条件，并以峰谷比和新能源消纳率作为评价指标，建立了综合考虑以系统经济成本最低、污染排放最少和机组出力最稳定为目标的优化调度模型，采用YALMIP工具箱和CPLEX程序对模型进行求解。模拟结果表明所提模型可以有效提高新能源的消纳水平，减少污染排放，降低峰谷比，提高电力系统的安全稳定性。
智能电网
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  LCC-MMC混合级联型直流输电系统受端接线和控制方式

  徐政，王世佳，张哲任，徐雨哲, 肖晃庆

  电力建设. 2018, 39(7): 115-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.014

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  基于某规划直流工程，分析了基于电网换相换流器（line commutated converter, LCC）和模块化多电平换流器（modular multileve converter, MMC）的混合级联型输电系统受端接线和控制方式。具体考虑因素包括接入受端交流系统的形式（集中接入或分散接入），逆变侧并联MMC的控制方式（定直流电压或定有功功率），以及多端接入条件下LCC和MMC换流站建设形式（合站建设或分站建设）。结果显示：分散接入有助于减小逆变侧交流故障下LCC和MMC在直流侧的交互影响；并联MMC均采用定直流电压控制有助于MMC交流侧故障后系统快速恢复稳定，且利用电流均衡控制策略能够消除潜在器件参数偏差导致的电流分配不对称现象；合站建设有助于减小直流故障风险，提高系统可靠性并降低投资成本。
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  基于模型预测控制的含柔性直流装置的主动配电网电压控制

  董雷，明捷，孟天骄，陈乃仕，蒲天骄

  电力建设. 2018, 39(7): 123-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.015

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  针对含有柔性直流装置的主动配电网（active distribution network,ADN），提出应对分布式电源不确定性的基于模型预测控制（model predictive control, MPC）的三相电压分区控制方法：将主动配电网分为若干区域，采用全局优化和区域自治控制的时序递进控制策略。全局控制以网损最小为目标进行优化，获得各个区域主导节点的电压和离散设备控制指令；区域自治在全局优化结果的基础上，基于模型预测控制方法进行电压滚动优化控制，以应对分布式电源的瞬时波动。算例表明，该文控制方法相对于传统的开环控制方法，能有效应对分布式电源波动带来的电压越限问题，并且相对集中控制分区控制效率更高。
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  基于马尔可夫决策过程的电动汽车充电行为分析

  潘胤吉，邱晓燕，吴甲武，肖建康

  电力建设. 2018, 39(7): 129-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.016

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  针对电动汽车充电行为不确定性问题，建立了基于出行链理论的电动汽车出行及电池电量变化模型，提出了引入马尔可夫决策过程（Markov decision processes, MDP）的电动汽车用户充电行为分析方法。该方法将用户充电行为作为马尔可夫决策集，根据车辆在各区域间的转移概率构造状态转移矩阵，设置用户满意度指标作为决策过程报酬函数，通过求解有限阶段总报酬准则得到电动汽车用户在每个决策点处的最优充电决策。算例部分根据抽取电动汽车特征量数据进行马尔可夫决策过程仿真，得出充电负荷的时间与空间分布情况，通过与传统蒙特卡洛方法进行对比表明该文所提方法可以较好地模拟用户整个出行过程中的充电行为，反映充电需求的时空分布特点；同时，分析了不同区域、不同停车时长情况下电动汽车的不同充电行为，能够为电动汽车充电桩的规划建设提供参考。
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  城市能源互联网建设若干关键问题分析

  韩新阳，柴玉凤，张钰，何绍文，谢光龙，杨德昌

  电力建设. 2018, 39(7): 138-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.07.017

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  随着城市信息化水平的提高和能源转型的推进，城市能源互联网已成为城市能源发展的未来方向。文章首先对城市能源互联网典型结构和运行特征进行深入分析，然后从设备、运行和管理3个方面对当前城市配电网现状进行总结归纳，从能源生产、配给、消费和管理等方面分析配电网在城市能源互联网的功能定位，提出从城市配电网向能源互联网的过渡路径，最后总结城市能源互联网建设的关键技术和核心设备。文章的理论分析对于城市能源互联网的建设具有一定的推动作用。