2019年, 第40卷, 第8期　
刊出日期：2019-08-01

  

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  封面和目录

  编辑部

  电力建设. 2019, 40(8): 0.

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特约主编寄语
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  特约主编寄语

  刘洪

  电力建设. 2019, 40(8): 1.

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综合能源系统优化规划与技术评估
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  楼宇综合能源系统容量配置优化

  张涛，胡泽春，张丹阳

  电力建设. 2019, 40(8): 3-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.001

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  冷热电三联供系统在满足用户多种负荷需求的同时梯级利用能源，系统能源利用效率高。随着可再生能源技术的迅速发展，集成多种可再生能源的综合能源系统受到广泛的关注。由于不同地区、不同建筑类型的多能源负荷需求差异较大，文章基于负荷模拟获得典型建筑冷热电负荷需求，分析不同气候区域不同建筑类型的热电比、冷电比等负荷需求特征。将能源的利用过程归为生产、回收、转换和储存四环节，基于能量平衡原则建立包含四环节的综合能源系统的混合整数非线性规划模型，从而获得影响综合能源系统和三联供系统经济性的重要因素，研究综合能源系统、三联供系统配置在不同地区和建筑的适用特点，结果体现出不同地区、建筑类型综合能源系统配置的差异性。
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  乡村清洁能源配电系统供能灵活性评估方法及提升措施

  熊宁，张敏，朱文广，葛少云，钟士元，舒娇，徐正阳

  电力建设. 2019, 40(8): 12-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.002

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  针对已有的配电网灵活性评估方法难以反映乡村配电网在采暖季对热负荷需求的问题，文章提出了乡村清洁能源配电系统供能灵活性评估方法及提升措施。首先，建立了乡村清洁能源配电系统架构，构建了户级分散电热供应子系统中的设备模型。其次，基于时序负荷不确定带的可行性，提出配电系统供能灵活性评估基本思想。在此，在建立不确定带的基础上，构建区域配电网日前调度模型，提出基于遗传算法的求解方法，并提出灵活性指标计算方法。在此基础上给出了乡村清洁能源配电系统供能灵活性评估提升措施。最后，通过算例分析验证了文章所提出的评估方法及提升措施。
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  考虑综合能源站用电需求不确定性的配电网变电站机会约束规划

  朱文广， 张长生， 熊宁， 路志英， 张华， 肖园， 熊云

  电力建设. 2019, 40(8): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.003

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  在能源互联网的发展背景下，综合能源站成为了高效清洁的终端用能载体。针对综合能源站用电需求的不确定性，提出了一种基于机会约束规划的配电网变电站规划方法。首先，基于综合能源站的各组成部分，分析了综合能源站作为能源配置中心在配电网中的多能互补特性和用电需求的不确定性；其次，构建了考虑综合能源站用电需求概率分布的配电网变电站机会约束规划模型，并给出了变电站规划中机会约束的检验方法；然后，采用层次性改进的加权Voronoi图算法对变电站规划模型进行求解；最后，通过算例分析验证了所提方法的实用性。
综合能源系统正常状态运行调度
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  考虑电动汽车和虚拟储能系统优化调度的楼宇微网联络线功率平滑控制方法

  杜丽佳，靳小龙，何伟，穆云飞，贾宏杰，魏炜

  电力建设. 2019, 40(8): 26-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.004

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  为促进高比例可再生能源在用户侧的有效集成，提升用户侧清洁能源利用水平，融合可再生能源发电的低碳楼宇微网技术得到了快速发展。然而，可再生能源发电通常具有间歇性，易使楼宇微网存在供需不平衡问题，进而导致微网联络线功率频繁波动。为此，文章提出了一种用于办公楼宇微网联络线的功率平滑控制方法，在2个不同时间尺度上对楼宇虚拟储能系统和电动汽车（electric vehicles， EVs）进行优化调度，从而实现对联络线功率波动的有效平抑。算例结果表明，该方法可充分利用用户侧电动汽车和虚拟储能系统的灵活性，有效平抑办公楼宇微网的联络线功率波动。
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  基于综合储能设备的工业园区联络线功率实时MPC控制方法

  肖海伟，孙久严2，李章溢，肖浩，张亮，黄娟，裴玮

  电力建设. 2019, 40(8): 34-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.005

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  工业园区微电网基础设施完善、储能设备众多，具有参与日前调峰、日内实时跟踪控制的潜力。工业园区内可能存在多个企业厂房，生产设备的种类有所差异，通过调整燃机出力实时控制联络线功率的传统控制方式，在不同的考核方案下难以兼顾各利益主体间的关系。因此从园区角度，利用园区内可支配的储能设备实行日内实时控制，能够有效协调各方经济利益，获得良好的控制效果。文章建立了储气、储冷、储电等多种储能设备的数学模型和房间热模型，为应对由于光伏、风电等清洁能源日前预测误差所产生的联络线功率波动，同时确保多种储能设备满足运行约束和冷、热、电、气负荷能量平衡约束，提出了一种基于模型预测控制（model predictive control，MPC）的日内滚动优化校正策略，在日前经济调度结果的基础上，通过调整储能设备的运行功率消除微电网中不确定因素的影响，以确保实现对日前调度结果的跟踪。以南方某蓄电池生产工业园区为例，通过算例分析验证了所提优化模型及算法的有效性。
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  考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模型

  陈厚合，李汶明，张儒峰，钱叶牛

  电力建设. 2019, 40(8): 43-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.006

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  工业园区具有能源种类多、多能互补等特点，用户侧建筑物的储能特性可以提供额外的运行灵活性，以一定的调节能力响应实时电价。文章提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统的日前优化调度模型。首先，针对工业园区各供能与储能设备进行元件建模，并进一步建立了基于详细建筑物热模型的建筑供冷区域储能模型；然后，以园区综合能源系统的总运行成本最小为目标，将各元件与储能模型集成到园区综合能源系统调度模型中，分析调度框架，构建优化调度模型；最后，通过算例分析验证了该模型的有效性。算例结果表明，建筑物的储能特性可有效降低购电功率和运营成本。
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  基于改进遗传算法的工业园区综合能源系统能量管理方法

  宫建锋，曹雨晨，胡志冰，陈星屹，葛鹏江，张鹏

  电力建设. 2019, 40(8): 51-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.007

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  针对现有工业园区综合能源系统能量管理协调性和经济性较差的问题，文章提出了考虑供能可靠性的综合能源系统能量管理方法。首先，构建了综合能源系统的典型运营模式，建立了系统中主要元件的效能与经济模型；其次，考虑了设备的运行维护成本、园区与主网的能量交互成本，构建了以综合发电成本为目标函数，以冷/热/电负荷平衡、机组爬坡功率、供能可靠性为约束条件的综合能源系统经济调度模型；然后，针对能量管理时序问题改进了遗传算法的编码方式，提出了新的优化算法；最后，通过算例验证了文章所述方法的有效性和实用性。
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  考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析

  钟永洁，谢东亮，孙永辉，翟苏巍，常福刚，张明理

  电力建设. 2019, 40(8): 59-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.008

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   针对当前综合能源系统（integrated energy system， IES）研究中未详细考虑含电-热-气-冷-汽子系统（power， heat， gas， cooling and steam subsystems， PHGCSS）协调运行效果的现状，研究计及能源子系统关键特征变量的IES日前稳态优化问题。首先，基于多类型负荷需求设计能源集线器（energy hub， EH）及能量耦合方式。在EH基础上提出耦合PHGCSS的能源站模型构架。然后，分别建立IES中PHGCSS稳态数学模型。在考虑峰谷分时电价机制基础上分析蓄电、蓄热、蓄冷对并网运行的IES日前稳态优化的影响。其次，在不同负荷结构下建立含PHGCSS日前稳态非线性优化模型。最后，通过算例分析验证对IES进行稳态优化计算和稳态运行分析的有效性，结果表明，所提模型与方法适用于含PHGCSS的IES日前稳态优化分析及日前动态经济调度，能够合理反映IES的运行特性。
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  考虑终端“储热”差异性的调峰能力提升与风电消纳最优化技术

  朱金菊，赵清松，刘成刚，王勇，李琼慧，龙虹毓

  电力建设. 2019, 40(8): 69-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.009

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  为进一步提升终端的调峰能力，有效削弱风电出力的不确定性对风电消纳的影响，提出了一种考虑终端“储热”差异性的风电消纳最优化技术。首先，基于用户电负荷、热负荷、采暖室温等数据分析了终端热负荷的差异性；其次，基于扰动单价、扰动时长、采暖温度等变量分析了终端“储热”的差异性；最后，利用场景分析法构造了不同的终端热负荷空间分布场景，并基于所提出的技术进行了仿真计算。将调控前后的效果进行比较，主要结论如下：（1）近端型热负荷空间分布下风电消纳量最大提高7.23%；（2）不同种类用户室温在各自接受的范围内波动，A类用户波动幅度最大为6 ℃，C类用户采暖室温最大为30 ℃；（3）风电消纳与热电厂收益的提高表明了文章所提策略的技术可行性与经济可行性。
综合能源系统故障状态分析及其运行调度
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  面向风电消纳的车-储-热协同调度策略

  周思宇，刘成刚，戈阳阳，赵清松，李琼慧，王彩霞，龙虹毓

  电力建设. 2019, 40(8): 77-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.010

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  良好的需求侧管理能够有效应对风电出力的不确定性，提升风电消纳能力。然而，传统的需求侧管理机制，受参与元素单一的限制，严重影响了资源的利用效率。因此，文章提出一种面向风电消纳的车-储-热协同调度策略。首先，建立了需求侧用户热负荷非均匀特性模型，并将具有差异性的热负荷视作虚拟储热；其次，基于电动汽车的储能特性，建立了电动汽车充放电模型；随后，综合考虑用户扰动成本和电池折旧成本，建立了以风电消纳量最大为目标的调度策略；最后，在GAMS软件上进行算例分析，并与未计及电动汽车参与的调度策略进行对比。结果表明：通过车-储-热协同调度策略，风电消纳量增大了25.42%，投入产出比减小了10.3%。
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  综合能源系统级联失效及故障连锁反应分析方法

  郇嘉嘉，隋宇，张小辉

  电力建设. 2019, 40(8): 84-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.011

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  随着能源互联网及综合能源系统建设的不断深入，不同能源系统之间的关联耦合特性进一步加深。现阶段综合能源系统研究中对故障在综合能源系统内的传播影响分析不够深入，且未考虑不同能源子系统的故障连锁。针对此问题提出综合能源系统级联失效及故障连锁反应分析方法。首先，以综合能源系统为研究对象，从宏观层面分析了综合能源系统的故障连锁失效机理，同时分别对天然气系统、电力系统及热力系统的故障影响进行了细致分析；其次，分别从拓扑完整性和失效级联影响度2个维度提出了综合能源系统连锁故障影响评价指标，并梳理了连锁故障影响的分析流程；最后，通过构建综合能源系统的测试算例，验证所提方法的有效性与实用性。
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  基于用户需求精确建模的乡村清洁供能系统可靠性评估

  张金华，田少美，张桂婷，张强，刘海，张保健，刘玉龙

  电力建设. 2019, 40(8): 93-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.012

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  乡村电采暖设备的普及使得用电负荷峰值增加，为使系统可靠性水平得到保证，需要综合考虑室内建筑热平衡特性和用户柔性舒适需求。为此，文章提出了一种基于用户需求精确建模的乡村清洁供能系统可靠性评估方法。首先，构建了乡村清洁供能系统架构，包括系统侧设备模型和用户侧建筑热平衡模型。其次，对用户柔性舒适需求进行建模，并引申出考虑柔性舒适需求的供能可靠性指标。再次，提出了乡村清洁供能系统故障影响分析的方法，制定了故障时的负荷削减策略和进行可靠性评估的流程。最后，通过实际算例比较了是否考虑用户柔性舒适需求与建筑热平衡特性下的可靠性指标，从而证明了所提方法对系统整体供能可靠性的提升作用。
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  考虑短时供能的综合能源系统能源最大化利用

  刘小龙，李欣然，刘志谱，卢颖华，罗真，刘明爽

  电力建设. 2019, 40(8): 103-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.013

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  研究了综合能源系统脱网情况下短时间尺度内的能源最大化利用问题。首先针对孤网下重要负荷短时供能需求，提出了多能流协调的触发式调度策略。该策略将整个系统划分为风光储发电系统和冷热联供系统，并按照能源最大化利用的原则制定了各供能设备的出力优先级。在此基础上，针对风光储发电系统，制定了多储能单元协调的功率分配策略，各储能单元按照可调度容量之比进行充/放电，在短时间内最大化利用各储能单元的容量。针对冷热联供系统，制定了燃气机预留最小电功率PQ.Lmin动态设置方法，根据不同时段供用能情况动态调整PQ.Lmin的大小，保持燃气机始终运行在最高效状态，最大限度输出冷/热/电能。算例分析结果表明：所提策略可以在短时间内充分利用多种供能设备，有效延长供能时间，实现能源在短时间内的最大化利用。
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  考虑非计划脱网重要负荷独立供能的综合能源系统优化调度

  刘志谱， 李欣然， 冷华， 刘小龙， 黄珂琪， 孙瑞

  电力建设. 2019, 40(8): 112-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.08.014

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  在考虑非计划脱网后重要负荷供能需求的基础上，文章对并网时的综合能源系统（integrated energy system，IES）进行优化调度。首先以经济调度为目标，考虑不同能源转换效率及能量约束，建立含有冷、热、电多种能源形式的日前经济优化调度模型；在此基础上，根据非计划脱网后重要负荷供能需求提出储能系统荷电状态（state of charge，SOC）动态约束方法，在保障重要负荷的基础上充分利用储能系统容量；通过粒子群算法进行求解，最终确定多能流协同优化调度方案。算例分析表明：按照所提方案对储能系统SOC进行动态约束，能够在约束范围内充分发挥储能系统的“低谷电高峰用”作用，与传统分供式相比，具有显著的经济优势；建立的并网经济优化调度模型能够保证任意时刻脱网都满足重要负荷短时供能需求。