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2018年, 第39卷, 第8期 
刊出日期:2018-08-01
  

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  • 电力建设. 2018, 39(8): 0.
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  • 调度与优化策略
  • 张鑫,邓莉荣,李敬光,王康,陈威洪,黎嘉乐
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    可再生能源和储能的大规模应用,使得电力系统逐步转变为“源-网-荷-储”多元复杂结构。为了充分利用弹性负荷的响应特性和储能的灵活性,基于多代理的电力系统“源-网-荷-储”协同优化变得日益重要。该文建立了“源-网-荷-储”的协同优化模型,并考虑了网络中的传输损耗。通过一致性算法的运用,协同优化模型得以高效求解。算例结果表明,协同优化模型可以促进可再生能源的消纳吸收,指导负荷积极响应电网调度;所采用的一致性算法在保证与粒子群算法具有相同求解精度的前提下,收敛速度更快。
  • 刘宝林, 周少雄,陈燿圣,杨苹
    电力建设. 2018, 39(8): 9-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.002
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    随着电力体制改革的深入,用户侧微电网逐渐形成多方投资+集中管控的运营模式,研究计及运营商利益的微电网能量优化具有重要的现实意义。文章提出一种以运营商购售电收益最大化和需求响应补偿成本最小化为目标的微电网能量优化调度策略。该策略计及需求响应多时间尺度特性,将集群空调和集群电动汽车2种需求响应资源纳入日前-日内-实时3种时间尺度调度计划中,并根据各阶段可再生能源预测信息以及电价信号,逐级优化储能出力和需求响应供应量,实现运营商的全局利益最大化。负荷聚集商基于集群空调和集群电动汽车的控制模型预测各时段可控负荷容量并实时响应调度指令。最后,通过算例验证本文所提调度策略的有效性。
  • 邢海军,洪绍云,范宏,赵晓莉
    电力建设. 2018, 39(8): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.003
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    针对面向“源-网-荷-储”的主动配电网(active distribution network,ADN)的协调优化运行问题,首先提出了考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入下的主动配电网日前协调优化运行模型。模型以1天24 h内的网络损耗为优化目标,考虑DG、BESS等的时序特性,基于多时段配电网络重构及BESS运行优化达到“源-网-荷-储”的协调优化。之后采用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)方法对模型进行求解。最后采用IEEE 33节点算例进行验证,分析了不同DG、BESS接入容量下,ADN协调优化运行结果。结果表明所提的协调优化运行模型能大幅降低系统网络损耗、提高系统的运行特性。
  • 孙波,王璐,李思敏,李志恒
    电力建设. 2018, 39(8): 24-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.004
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    为促进电力系统多方主体的协同合作,系统成员间利润分配机制的合理制定至关重要。针对风电出力的随机性、波动性与反调峰性,本文首先将风、火发电机组打捆组成稳定的电力外送体系,并将其作为优先联盟与电动汽车(electric vehicle, EV)组成大联盟;其次,以利润最大为目标构建了大联盟及非联盟模式下的优化调度模型,并以不同调度模式下的利润结果为依据,利用Banzhaf-Owen值对大联盟及优先联盟内部成员间的利润进行分配;最后,通过核心理论判别该分配策略下风电商、火电商、电动汽车用户三者合作的可能性。算例仿真结果表明了大联盟内部成员联合调度可促进风电的消纳与发展,且采用Banzhaf-Owen值分配策略后,合作可以成立,大联盟及优先联盟内部成员均有可观收益。
  • 黄河,任佳依,高松,顾伟,刘海波
    电力建设. 2018, 39(8): 32-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.005
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    考虑有源配电系统在运行经济性和安全性方面的要求,以及功率不确定性对系统运行的影响,提出基于场景分析的有源配电系统有功无功协调鲁棒优化策略。首先考虑系统中可调资源的有功无功功率极限,建立有源配电系统确定性有功无功协调优化模型,在此基础上,考虑功率预测误差对有源配电系统决策的影响,建立考虑不确定性的协调优化模型,采用场景分析方法生成典型场景集,从中寻找可能出现的最恶劣场景,并求得其对应的有功无功协调鲁棒优化调控策略。通过IEEE 14节点配电系统算例结果验证所提方法在应对功率波动不确定性方面的鲁棒性,以及有功无功协调优化在提升系统安全性方面的优势。
  • 涂辉,周建聪,石文超,高红均,李响,廖丽娟,吕林
    电力建设. 2018, 39(8): 42-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.006
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    由于配电网中有功与无功功率存在强耦合关系,传统将有功、无功分别优化的处理方法无法让配电网处于最优经济运行状态,且负荷需求和分布式发电出力的不确定性也给配电网运行带来巨大挑战。基于此,以支路潮流模型为基础,提出一种考虑多种调节手段(包括有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿装置、储能装置以及开关重构)的配电网两阶段鲁棒经济运行优化方法,并将非线性潮流约束进行二阶锥松弛,从而将经济运行优化模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行有效求解。为解决负荷需求和分布式发电出力的不确定性,采用两阶段鲁棒优化方法,并通过列与约束生成(column-and-constraint generation,CCG)算法进行求解获得各调节措施的最优鲁棒运行策略。最后通过IEEE 33节点验证了所提模型的有效性。
  • 张杭,丁晓群,陈光宇,季日华
    电力建设. 2018, 39(8): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.007
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    针对主动配电网中风光荷储具有随机性和间歇性,无功全协调优化困难的问题,提出一种基于时域概率的场景分析法,采用CURE聚类法削减全场景数量,然后依次计算全场景的时域概率;提出一种计及源网荷储全协调互动的无功优化策略,通过求解网购电量最小为主要目标的有功优化模型得到集中式储能和可中断负荷的有功功率,以此建立主动配电网无功优化模型,并运用多目标粒子群算法求解,最后以某市一条10 kV配电线路为例验证本文方法的可行性和鲁棒性。
  • 梅哲, 詹红霞, 苑吉河, 黄虎, 张曦, 邓强
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    为减小电动汽车无序入网与分布式能源的波动性给配电网带来的影响,提出了一种V2G(vehicle to grid)模式下基于电动汽车分群方法的配电网运行策略。在系统宏观与具体网络拓扑结构2个层面,依据车主费用、配电网负荷均方差与网损搭建了内外嵌套模型,基于电动汽车充放电与分布式能源配合,对源网荷三方协调优化,得到配电网的最优运行工况。基于开始充电时刻和车主期望电量充电所需时间2个特征值的电动汽车分群方法,在减少变量维度的同时,也考虑到了车主的出行需求。采用GA-PSO(genetic and particle swarm optimization algorithm)算法在4种场景下的算例仿真表明,该策略在保障电动汽车车主利益的同时,可有效降低配电网负荷水平、平抑负荷波动、减小峰谷差、改善电压水平以及减小网损。
  • 规划技术
  • 梁海深,李盛伟,白临泉,刘聪,李维,徐健,王庆彪
    电力建设. 2018, 39(8): 69-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.009
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    分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。
  • 任佳峰,穆启天,杨用春,高亚静
    电力建设. 2018, 39(8): 77-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.010
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    主动配电系统(active distribution system,ADS)的供电能力(power supply capacity,PSC)受配电网络的拓扑结构、元件故障、负荷水平及分布式能源资源出力波动性等诸多不确定性因素的影响。为快速评估中长期配电网的供电能力,首先从影响中长期供电能力的因素入手,对分布式电源(distributed energy resource,DER)、负荷出力进行了不确定性建模,采用贡献度分层抽样算法进行抽样,得到具有代表性的样本,对于元件运行的不确定性,基于线路重要度进行网络不确定性建模;其次,定义了适用于中长期供电能力评估的指标;最后,采用改进的IEEE 14节点算例进行验证,通过与传统蒙特卡洛法的对比证明本文所提模型及算法的正确性和有效性。
  • 钟国彬,吴涛,曾杰,谢开贵,王超,胡博
    电力建设. 2018, 39(8): 85-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.011
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    考虑能量型储能和功率型储能的互补性,以混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的投资运行成本及电能交易成本之和最小为目标函数,提出一种基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)的主动配电网(active distribution network,ADN)混合储能容量优化配置模型。该模型采用离散傅里叶变换将混合储能系统功率分解成低频分量和高频分量,分别由能量型储能和功率型储能承担,优化分配混合储能系统功率。计及充放电状态对能量型储能寿命损耗的影响,计算能量型储能的充放电深度和寿命损耗,测算其使用寿命,进而计算投资运行成本。同时,考虑市场环境中的分时电价和电能交易,优化混合储能系统充放电功率,减少能量型储能寿命损耗。以改进IEEE 14节点配电网为例,利用我国华南地区某电网夏季典型日运行数据验证所提出模型的合理性和有效性。
  • 运行控制技术
  • 孟明,朱国林,魏怡
    电力建设. 2018, 39(8): 94-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.012
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    针对仅采用本地控制的交直流混合配电网难以优化系统运行状态的问题,提出了一种基于不同时间尺度的分层控制策略,将优化调度与本地控制结合起来。在较短的时间尺度内,第1层协调控制主、从换流站共同为配电网直流侧提供电压支撑;第2层通过切换各换流站的控制策略实现系统在恶劣运行状态下的二次电压恢复。在较长的时间尺度内,第3层优化调度系统以配电网总电能损耗最小和电压偏差最小为优化目标,通过最优潮流计算为下层提供调度指令。通过各层控制之间的协调配合优化系统运行状态,Matlab/Simulink仿真结果表明:该控制策略在各种工况下均能实现系统运行优化,且维持系统稳定不过分依赖调度系统,提高了配电网的可靠性。
  • 朱永强, 王福源,赵娜,贾利虎
    电力建设. 2018, 39(8): 102-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.013
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    针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD/EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。
  • 安全稳定及故障恢复
  • 徐铭铭,姚森,牛荣泽,胡博,徐恒博,谢开贵,周宁,郝钰
    电力建设. 2018, 39(8): 111-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.014
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    该文提出了一种针对配电网重复多发性停电的风险辨识方法。首先,界定了配电网重复多发性停电的频率,提出基于停电发生概率和停电严重程度的重复多发性停电风险预警指标。为准确刻画已发生停电次数对重复多发性停电预警指标的影响,提出重复多发性停电影响因子,用于修正预警指标。分别采用装备水平、运维水平和网架结构水平指标刻画重复多发性停电发生概率,采用停电负荷重要程度、历史停电投诉信息、停电影响用户数指标刻画重复多发性停电损失严重程度,基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和熵权法确定各影响指标的主、客观权重,最终实现配电网重复多发性停电的风险预警评估。根据量化评估结果,即可辨识出重复多发性停电风险较大的线路。以某省电力公司3条10 kV线路为例进行了算例分析,算例结果表明,所提指标和方法能够有效评估配电线路重复多发性停电风险,并辨识出风险较高的线路。
  • 梁海峰,董玥,郑灿
    电力建设. 2018, 39(8): 119-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.015
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    微电网对新能源具有较强的接纳能力。作为最能体现分布式电源“即插即用”特性控制技术,下垂控制也是实现孤岛模式下微电网电源间协调运行的热点技术。然而,当前该领域的研究大多集中在网络拓扑层面,对逆变器内在控制结构的研究并不深入。文章首先着眼于微电网下垂控制策略中逆变器个体的控制稳定性,在深入研究内在控制结构的基础上,建立了个体逆变器控制的全结构小信号传递函数模型;其次结合案例,从理论角度定量分析了控制器参数(下垂系数与电压环系数)的变化对系统稳定性的影响,并结合根轨迹法确定控制参数的选择范围,为逆变器的选择提供参考;最后利用时域仿真验证模型的实效性与分析方法的实用性,并证明结果能满足微电网稳定运行与动态特性要求。
  • 马晨霄,刘洋,许立雄,刘洋,朱嘉远,林潇
    电力建设. 2018, 39(8): 128-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.08.016
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    根据含分布式电源(distributed generation, DG)的配电网运行特点,提出一种综合考虑网络重构与孤岛划分的故障恢复运行策略。首先,通过对传统重构问题中相关约束的修改,使其允许切负荷操作与产生孤岛,并且使孤岛运行与重构操作相配合进行;然后,采用约束中0-1状态变量简化网络模型,提高运算效率;最后,采用二阶锥松弛技术将原始非凸非线性问题优化松弛为标准混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming, MISOCP)问题,使其得以求解。算例结果证实了该策略的有效性,与其他算法的对比证实了该算法的优越性与准确性。