2018年, 第39卷, 第11期　
刊出日期：2018-11-01

  

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综合需求响应 栏目主持 张宁副教授
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  需求响应下基于近似动态规划的气电联合系统经济调度

  帅航，艾小猛，仉梦林，杨立滨，李湃，乐零陵，方家琨，文劲宇

  电力建设. 2018, 39(11): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.001

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  气电联合系统协同运行能显著提高能源利用效率，其运行优化得到了广泛关注。文章建立了考虑需求响应（demand response，DR）的气电联合系统经济调度模型，并提出了基于近似动态规划（approximate dynamic programming， ADP）算法的联合系统经济调度策略。首先，采用粒子群（particle swarm optimization ，PSO）优化算法对用户侧的负荷曲线进行优化，从而最小化用户补偿费用和峰谷差率；随后建立线性化的气电联合系统运行模型，借助ADP算法求解。以Grave 6节点电力系统和14节点天然气网络进行仿真分析。仿真结果验证了所提模型和求解算法的有效性，考虑供需两侧的气电联合优化能提高能源利用效率。
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  考虑多类型综合需求响应的电热耦合能源系统可靠性评估

  董晓晶， 刘洪， 宫建锋， 孙昊， 韩一鸣

  电力建设. 2018, 39(11): 10-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.002

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   随着城市电网中电热等多类型负荷的持续增长，为保证高负载率情况下的可靠性水平，需要通过电热等能源的综合需求响应提升系统的供能可靠性。为此，文章提出了一种考虑多类型综合需求响应的电热耦合能源系统可靠性评估方法。首先，分析了电热耦合能源系统的基本结构以及所研究的边界条件。其次，介绍了电热耦合系统中不同元件的出力模型与状态模型。然后，建立了基于电价与基于激励2种模式下的电热综合需求响应模型，并以此为基础提出了故障影响分析的方法以及可靠性评估的流程。最后，通过实际算例比较了不同综合需求响应方案下的可靠性指标与经济性水平，以指导电网公司进行最优综合需求响应方案的选择，从而证明了所提方法的有效性和实用性。
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  用户侧热电联产机组基于优化热点域的综合需求响应模型

  张志昌，冯蒙霜， 惠锦，管笠，齐保振，蔡晖，徐海华，朱星阳，霍沫霖

  电力建设. 2018, 39(11): 20-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.003

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  随着综合能源系统的不断发展，用户侧热电联产机组（combined heat and power units，CHP）不断普及，对于降低用户用能成本、提高用户用能灵活性具有重要意义。用户侧燃气CHP能够在影响用户用能的前提下使用户具有综合需求响应能力，对于未来电力系统运行具有重要意义。文章结合抽凝式CHP在多能源系统中实际工作特点，提出了“CHP成本优势”的概念，即CHP与同等电热出力的“常规机组+电/热锅炉”构成的“等效CHP”之间运行成本差值。根据CHP不同运行状态“成本优势”的相对大小，从CHP电热运行域中进一步得到电热负荷的“优化热点域”。采用“优化热点域”顶点的线性组合，建立CHP在综合需求响应中的高效优化模型。算例表明，相比传统CHP电热运行域模型，所提出的模型能够减少综合需求响应优化决策的计算复杂度，从而提高计算效率。
现代人工智能在电力系统中的应用 栏目主持 文福拴教授、赵俊华教授、颜拥博士
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  基于Vague值相似度的黑启动决策

  陈明辉，庞凯元，尚慧玉，熊文，阳曾，文福拴

  电力建设. 2018, 39(11): 28-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.004

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  黑启动是电力系统恢复的第一个阶段，发展黑启动优化策略对电力系统大停电后的快速恢复具有重要意义。现有的黑启动决策大多利用单一的精确值评价指标，其不能体现黑启动决策信息的不完全性与不确定性。在此背景下，采用Vague值表示黑启动决策中的指标值和权重，并从候选方案与理想方案的相似度出发，提出一种基于Vague值相似度的黑启动决策方法。与现有的黑启动模糊决策方法相比，所提方法利用的主观信息少，而是充分利用指标间的客观信息，并通过比较侯选方案和理想方案的相似性快速得到各方案的优劣排序，可为实现在线黑启动决策提供支持。最后，用算例说明了所提方法的可行性与有效性。
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  基于改进PageRank算法的电网关键节点辨识方法

  姜盛波， 杨军，吴赋章，谭本东， 谢培元，李军

  电力建设. 2018, 39(11): 34-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.005

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  考虑电网和互联网具有相似的复杂网络特性，该文提出一种基于改进PageRank算法的大电网关键节点辨识方法。首先，以电网拓扑和潮流方向为基础，构建原始电网Google矩阵；然后，考虑节点类型在负荷供电和功率传输中的不同贡献，对原始Google矩阵进行修正以得到衍生矩阵；最后，考虑节点失效对系统功率波动和电压偏移的影响，融入电网安全因素，基于PageRank算法对节点重要度进行排序，辨识出影响负荷供电和系统安全的关键节点。以IEEE 39节点系统为例进行仿真，通过模拟对节点的蓄意攻击，并与其他方法进行比较，验证了所提方法的有效性。
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  基于深度森林算法的电力系统短期负荷预测

  陈吕鹏， 殷林飞， 余涛， 王克英

  电力建设. 2018, 39(11): 42-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.006

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  为了提高电力系统短期负荷预测的精确度，解决目前基于机器学习算法的负荷预测需要人为凭经验对超参数进行大量设置和调整的问题，该文将深度森林算法引入了电力系统短期负荷预测领域。深度森林算法包含多粒度扫描阶段和级联森林阶段，具有表征学习的能力。与深度神经网络相比，深度森林算法能够进行高效并行训练，无须大量人为设置和调整超参数。该文选取了某地区实际电力负荷值以及气象因素数据，分别利用了前21天和前40天的数据对深度森林算法进行训练，并将其负荷预测结果与智能算法和传统分类算法的负荷预测结果进行了对比分析。试验结果表明深度森林算法具有高效的电力系统短期负荷预测的能力。
智能电网
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  含电转气的电-气互联系统多目标优化调度

  谈竹奎，瞿凯平，刘斌，王德志，余涛

  电力建设. 2018, 39(11): 51-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.007

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  在“能源互联网”背景下，提出一种计及经济、碳排放和削峰填谷目标的电-气互联系统多目标优化调度模型，通过电转气装置和燃气轮机的相互配合，电-气互联系统可实现风电消纳能力提高，系统碳排放降低以及净电力负荷曲线平滑等目的。采用改进的广义法线边界交叉法求解电-气互联系统多目标优化调度模型的Pareto前沿，为调度人员提供多样化的决策解选择。此外，针对传统多目标决策方法没有计及目标间的相关性，而不能有效协调多维相互冲突的目标，提出一种马氏距离双基点法用于选取折中解，以提高多目标决策的科学性。最后，采用修改的IEEE 39节点电网与比利时20节点气网耦合的电-气互联系统为仿真算例，验证所提模型的优越性以及广义法线边界交叉法和马氏距离双基点法对此多目标优化调度问题的适用性。
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  面向居民智能用电的边缘计算协同架构研究

  刘思放，邓春宇，张国宾，祁兵，李彬，李德智，石坤，杨斌，奚培锋

  电力建设. 2018, 39(11): 60-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.008

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  随着电力系统的快速发展和智能家电的普及，面向居民智能用电的能源互联基于家庭应用环境，重新定义了智能用电系统各终端的功能以及终端之间广泛的互联互通与智能协同内涵。该文为常见的用户侧智能用电相关系统提出了一种边缘计算协同控制架构，可以解决多个大功率负荷同时工作导致负荷过载的问题。在边缘计算参考架构的基础上，分析了居民智能用电协同架构，不同智能用电终端各自的云平台通过统一接口连接入云协同平台，将终端边缘计算的数据信息传入云协同平台，再根据家电优先级排序，由该平台统一控制家电的开关，达到避免负荷功率过载的目的。并提出了基于层次分析法的家电优先级排序思路，对比了分布式协同与集中式协同架构。边缘计算协同架构通过设备边缘计算、协同控制中心的运维管理及云平台的智能协同，分析并处理庞杂的家电负荷数据，优化居民智能用电的运行模式，保障智能家电系统平稳高效运行。
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  适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

  刘英培，解赛，梁海平，王正平，邢志坤，郑连跃

  电力建设. 2018, 39(11): 69-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.009

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  针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current，VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题，提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合，通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式，使主换流站不易达到满载，协调了多个换流站的有功功率容量，尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化；当主换流站满载或退出运行时，其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担，自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差，通过对直流电压极限值进行调节，可以最大限度地利用换流站的有功功率容量，维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。
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  光伏直流升压汇集系统的模型降阶启动控制策略

  田艳军，魏石磊，王毅，王慧，陈波，张国豪

  电力建设. 2018, 39(11): 77-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.010

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  光伏直流升压汇集系统正常运行的前提是系统完成预充电，平稳建立直流母线电压。为了快速且更加稳定地完成该过程，该文研究了光伏直流升压汇集系统的拓扑结构和充电特点，在此基础上提出可控充电阶段电压外环采用比例（P）控制器可实现等效模型降阶，同时利用电容器对电流的积分作用来消除稳态误差。将其与多端模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC）软启动中常用的电压外环比例积分（PI）控制进行了对比分析，结果表明，其降低了系统等效模型的阶次，且无需直流参考电压斜率控制器，有利于充电过程中系统的稳定及控制参数的选取。最后，通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。

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  基于负荷点聚类分区的配电网网架规划方法

  肖白，郭蓓，姜卓，施永刚，焦明曦

  电力建设. 2018, 39(11): 85-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.011

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  针对大规模配电网中负荷点众多，一次性考虑所有负荷点的网架规划存在决策变量过多和规划难度大的问题，提出了一种基于负荷点聚类分区的配电网网架规划方法。首先，通过负荷权重改进K-means聚类算法，并对负荷点进行聚类分区；其次，建立连接关系矩阵用于快速计算流过线路的电流和分析联络线位置对故障线路下游负荷转供的影响；然后，建立计及地理因素的年投资和运行总成本最小的主网架规划模型，并用改进的最小生成树算法求解；最后，以年投资和停电总成本最小为目标进行各负荷点分区之间的联络线规划，且根据不同的负荷转供情况采用了不同的停电成本计算方法。算例结果验证了所提方法的正确性和有效性。
综述
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  直流配电网运行控制策略分析及展望

  李斌， 刘海金， 孔祥平，高磊，张伟鑫， 关天一

  电力建设. 2018, 39(11): 96-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.012

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  由于直流配电网在新能源消纳、直流负荷接入、网络结构升级等方面具有巨大的优势，近年得到了广泛关注和认可。在减少变流环节、简化控制目标的同时，直流配电网引入了新的不稳定因素，对运行控制提出了新的挑战。首先，总结并分析了直流配电网拓扑结构及特征；然后，对直流配电网典型运行特征及其带来的稳定性问题进行了分析，在此基础上，对直流配电网变流器典型运行控制策略的基本原理、应用场景以及研究方向进行了总结和分析；最后，对直流配电网运行控制的难点和未来研究方向进行了预期和展望。
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  主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述

  陈美福，夏明超，陈奇芳，宋玉光，杨帅

  电力建设. 2018, 39(11): 109-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2018.11.013

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  主动配电网（active distribution network ，ADN）是通过对源、网、荷实施主动管理而提高分布式能源消纳能力和提升电网运行效率的配电系统。在主动配电网日益发展的大背景下，“源-网-荷-储”协调调度技术在主动配电网的发展中发挥了重要的作用，是促进新能源大规模消纳的核心技术之一。国内外学者针对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术开展了深入广泛的研究，取得了丰硕的研究成果。首先该文对主动配电网的特征进行了梳理；然后，从主动配电网需求响应技术、柔性负荷建模、协调调度机理、协调调度架构4个技术层面对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术进行分析归纳；最后，对主动配电网协调调度技术发展中存在的问题和前景进行了分析展望。