2019年, 第40卷, 第12期　
刊出日期：2019-12-01

  

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  电力建设. 2019, 40(12): 0.

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特约主编寄语
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  特约主编寄语

  电力建设. 2019, 40(12): 1-2.

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可交易能源系统·栏目主持 文福拴教授、杨甲甲博士、刘伟佳博士·
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  基于区块链的分布式电力交易机制

  王冰钰，颜拥，文福拴，周自强，林少娃，陈星莺

  电力建设. 2019, 40(12): 3-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.001

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  随着光伏（photovoltaic，PV)发电的大力发展和上网补贴的逐步下调，就近消纳的优势得以显现，这促进了分布式发电的市场化交易 (market trading for distributed generation, MTDG)。MTDG的发、用电双方都在电网末端，具有参与主体数量大、单笔交易规模小、点对点等特点。传统的中心化交易模式存在透明度低、成本高、效率低下、数据不可信等问题，不适合MTDG。区块链技术具有去中心化、不可篡改、匿名等特点，满足MTDG的需要，能够提升这种交易的安全性、自主性、透明性等。在此背景下，文章将区块链技术引入MTDG，针对MTDG的特点，构建了相应的交易机制、结算机制和奖惩机制。最后，采用算例对所发展的MTDG机制进行了说明。
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  基于有机朗肯循环系统的分布式多能源交易机制

  杨文涛, 文福拴, 张显, 陈浩, 高博, 李雪松

  电力建设. 2019, 40(12): 11-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.002

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  分布式可再生能源发电的发展可使传统电力用户也可以成为电力提供方， 即所谓的电力产消者(Prosumer)。电力产消者可通过电力交易获利。除电力外，天然气和热能也是需求侧广泛采用的能源形式。随着能源转换技术的快速发展和商业化，如有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）、电转气技术以及多种能源形式间的转换和分布式交易成为提高终端用能效率和社会效益的可行途径。在此背景下，文章研究产消者通过ORC系统进行分布式多能源交易的机制。首先，给出一种包含ORC系统的能源中心架构，建立ORC系统的稳态数学模型。然后，介绍传统的集中式交易模型，并根据在交易过程中是否包含可信赖的第三方机构，提出两种可行的分布式交易机制。基于所提出的分布式交易机制构建了交易优化模型，并采用交替方向乘子法 (alternating direction method of multipliers， ADMM) 进行分布式优化。最后，采用IEEE 123节点配电系统对所提出的分布式交易机制进行说明，分析通过ORC系统进行多能源转换和交易的经济效益及技术要求，并对两种分布式交易机制进行比较。
  
面向可再生能源消纳的多能源互补·栏目主持 张宁副教授·
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  考虑可调控负荷和储能的区域互联备用优化模型

  刘敦楠， 李鹏飞，葛睿，韩金山

  电力建设. 2019, 40(12): 22-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.003

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  跨区互联能有效促进清洁能源消纳，但跨区互联会对区域内部机组备用及线路传输裕度产生影响，进而给电网安全稳定运行带来挑战。随着泛在电力物联网建设进程的推进，用户侧负荷需求响应不断深入，且分布式发电、储能技术也迅速发展，为解决区域互联备用问题提供了更多有效方式。同时，随着泛在电力物联网下电网结构的复杂化，传统集中式算法面临信息存储、数据交换、信息保护方面的问题。基于分布式算法，针对储能和可调控负荷参与下的跨区互联协同调度问题进行了研究。首先，建立了考虑风光火储和可调控负荷的多区域调度场景。然后，以多区域系统总运行成本最小为目标函数，考虑不确定性下的鲁棒等价约束，由此建立多区域优化调度模型，并采用分布式算法进行求解。最后，通过算例分析验证了鲁棒等价约束的有效性及储能系统和可调控负荷对缓解机组备用压力的有效性。
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  考虑风电并网和电量分解的月度机组组合模型

  姜立超，刘洋，沈晓东，杨军峰，李旻，张宏图，王长浩

  电力建设. 2019, 40(12): 30-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.004

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  合理的月度机组组合 (unit commitment，UC)可以在更长时间尺度上进一步拓展风电消纳空间，但大规模风电入网造成的较强不确定性会给机组组合带来很大挑战。另外，由于基于比例分配法编制的月度合同电量调度实施难度较大，文章提出一种结合改进月度合同电量分解方法与考虑源荷不确定性的月度火电机组组合模型。将风电历史数据应用于月度机组组合决策，采用基于数据驱动的分布鲁棒方法结合随机优化技术求解机组组合与电量分解方案。计算结果表明，该模型能有效减少弃风量，提高火电机组负荷率。
电力系统弹性与灵活性 ·栏目主持 文福拴教授、林振智副教授·
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  计及负荷侧关键基础设施耦合性的配电网恢复优化决策方法

  高天乐，李佳旭，王颖，许寅

  电力建设. 2019, 40(12): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.005

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  由极端事件引发的大停电事故发生后，可利用配电网本地电源优先恢复关键基础设施负荷，从而快速恢复关键基础设施的部分或全部功能。然而，关键基础设施之间存在复杂的耦合性，且这种耦合性关系不易挖掘。若在恢复决策中对上述耦合性考虑不足，则可能造成即使恢复了某一关键基础设施的电力供应，但该关键基础设施仍无法正常运转的后果。针对此问题，文章首先挖掘极端事件后电力负荷侧关键基础设施耦合性关系，并建立可解析表达的耦合性数学模型；然后，结合耦合性模型，以最大化关键基础设施运行能力为目标，提出考虑关键基础设施耦合性的配电网恢复优化决策问题的混合整数二阶锥规划（mixed integer second-order cone program，MISOCP）模型，该模型可利用成熟的优化求解器进行有效求解；最后，设计算例验证提出的配电网恢复决策模型的有效性，通过对比说明考虑关键基础设施耦合性的恢复策略的优势。
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  基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性扩展规划

  王晞，苟竞，苏韵掣，杨新婷，欧阳雪彤，李奥，樊金柱，李华强

  电力建设. 2019, 40(12): 45-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.006

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  为满足可再生能源大规模并网的发展趋势，提升系统对可再生能源的接纳能力，亟需规划建设具有高适应性的电网结构。基于联合加权熵理论，文章从适应可再生能源安全并网角度出发，提出一套面向电网规划的适应性指标体系。该指标体系同时考虑不确定运行环境下，电网潮流分布的安全性及稳定性，节点、支路的均衡性及合理性，通过分析电网实际状态及电气结构以评估可再生能源并网不确定环境下电力系统的安全性。然后，基于适应性指标建立输电网多目标规划模型，并采用带层次分析约束锥的数据包络分析法对Pareto非劣解集进行综合决策。最后，以Garver-18节点系统进行算例仿真，验证文章提出的指标体系及规划模型的合理性、有效性。
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  计及线路风险的区域电网黑启动电源布点方案

  赵艳军，龙霏，王钤，成雪，刘尧，王洪涛

  电力建设. 2019, 40(12): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.007

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  近年来极端天气事件频繁发生，黑启动电源成为电网大停电后能否快速恢复的关键，对于缺乏抽水蓄能机组和水电机组的地区电网，文章提出有选择地对区域内的燃气-蒸汽联合循环机组进行黑启动改造，优化黑启动电源布点方案。文章结合极端天气对电网的影响，定义了线路恢复风险，建立了以最小化保底网架恢复时间和线路恢复风险为目标的黑启动电源布点双目标优化模型，在找出方案非劣解的基础上应用推广理想点法求得最终黑启动电源布点方案，并通过东莞地区电网的算例验证了该方法的有效性。
面向综合能源系统的多能用户需求响应·栏目主持 王丹副教授··
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  考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

  江叶峰， 熊浩，胡宇，刘宇

  电力建设. 2019, 40(12): 61-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.008

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  针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长，以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题，提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant，VPP）优化调度模型。首先，将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂，在用户侧，将基于电价型和激励型需求响应措施相结合，建立电热综合需求响应模型；然后，以最大化虚拟电厂运营利润为目标，采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡，并考虑各机组运行约束和网络安全约束；在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案，最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响，比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果，从而验证了模型的可行性。
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  考虑多负荷聚集商参与的系统日前-日内分层优化调度策略

  李凌昊， 邱晓燕，张楷，刘梦依，赵长枢

  电力建设. 2019, 40(12): 70-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.009

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  需求响应（demand response，DR）技术是系统削峰填谷，提高运行经济性和风电消纳的重要手段。针对风电和需求侧资源的时间特性，考虑到电网调度层和负荷聚集商（load aggregator，LA)之间主从博弈的关系，建立了多负荷聚集商参与的日前-日内分层优化调度模型。针对日前风电和价格型需求响应(price-based demand response， PDR)资源的不确定性，采用基于场景和模糊机会约束相结合的方法建立日前调度模型；针对日内多聚集商参与系统运行，采用目标级联分析(analytical target cascading，ATC)法对日内模型解耦，实现了各部分的并行求解。文章算例中通过对PDR和负荷聚集商的调度分别使系统综合运行成本降低了4.5%和6%，且各负荷聚集商收益均高于最低收益率8%，说明所提出的分层优化调度策略能在减小系统综合经济成本的同时保证各负荷聚集商的收益，且在一定程度上增强了系统的调峰能力。
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  计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法

  李琴，张惠芳，刘义，徐志强，陆俊，王星星，胡泽升2

  电力建设. 2019, 40(12): 80-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.010

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  切负荷控制是电力系统稳定运行和效率优化控制的关键技术之一，针对分钟级精准切负荷效率优化控制中负荷过切率优化问题，提出了一种计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法。首先以用户响应负荷颗粒度大小为切入点，采用需求响应策略，削减待切用户响应负荷颗粒度；其次，通过负荷分级建模，构建了基于最小负荷过切率的精准切负荷优化模型；最后通过算例分析，对比传统最小过切率精准切负荷控制方法和所提方法，结果表明，所提方法能够有效降低负荷过切率和负荷过切率波动性，验证了所提方法的有效性。
智能电网
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  考虑功率互济的多微网集群运行优化与分析

  耿琪，胡炎，何建宗，周永言，赵伟

  电力建设. 2019, 40(12): 86-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.011

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  微网（microgrid，MG）是智能电网的重要组成部分，其可以接入多种分布式可再生能源，为本地负荷提供服务。然而，可再生能源发电的间歇性限制微网可靠运行。安装储能和柴油发电机可以解决可再生能源发电的间歇性问题，多微网功率互济也是保证微网可靠运行的有效措施。文章首先假定微网的可再生能源发电和负荷是可以提前确定的，讨论了双微网系统的离线运行优化问题，在此基础上，研究了双微网功率互济和储能对微网购电成本的影响。然后，在离线优化运行方案的启发下，提出了双微网系统的在线运行优化策略，在线策略不需要任何预测信息，更易在实际的智能电网系统中实现。仿真结果表明，在线策略可以获得接近离线算法最优解的次优解。最后，基于双微网系统的在线运行优化策略，提出了适用于多微网运行优化的在线运行优化策略。
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  基于机会约束规划的多PET互联的交直流配电网日前优化调度

  傅守强，陈翔宇，王畅，杨林

  电力建设. 2019, 40(12): 96-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.012

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  随着电力电子技术的发展，基于电力电子变压器(power electronic transformer，PET)构建可实现大范围互联的交直流配电网成为新的发展趋势。首先基于多PET应用于交直流配电网的应用场景，对其柔性调节作用进行了分析；其次，计及分布式电源日前预测出力的不确定性，构建了基于机会约束规划的多PET互联的交直流配电网日前优化调度模型；再次，利用蒙特卡洛方法模拟分布式电源出力的不确定性，采用粒子群优化算法对所提出的运行优化模型进行求解；最后，基于改进的IEEE 33节点算例对所提出的优化模型进行分析，通过与确定性运行优化模型进行比较，验证了所提模型的有效性和正确性。
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  具有可行域内Steiner点寻优能力的配电网网架规划方法

  施鹏佳，雷勇，张林垚，王秋琳，刘心，唐滢淇，董树锋

  电力建设. 2019, 40(12): 104-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.013

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  文章研究配电网规划中网架规划的问题，提出了一种基于Steiner最小树的配电网网架规划新方法，解决了以往研究中没有考虑到的在规划中引入中间节点，并在可行域内寻优的问题。首先用路径描述方法建立了配电网网架规划的数学模型，然后将该数学模型转换成欧式Steiner最小树问题，并采用模拟退火算法求解。通过在算法中对Steiner点进行启发式搜索，实现了在可行域中搜索中间节点的方法，扩大了中间节点的选取范围，增大了搜索到全局最优解的概率。最后，通过算例分析验证了算法的性能和有效性。
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  基于小波变换与BP神经网络的光伏电站孤岛检测研究

  江文超，张兴，谢东，李明

  电力建设. 2019, 40(12): 113-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.014

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  随着光伏电站规模不断增大，并网光伏系统对原有供电网络的影响越来越大，孤岛检测成为光伏电站必须深入研究的问题。针对现有孤岛检测方法的不足，提出了一种基于小波变换与BP神经网络的新型被动式孤岛检测法。该法通过小波变换获得有关信号孤岛发生前后的特征信息，再由BP神经网络根据这些特征信息实施孤岛检测和孤岛保护行为。仿真研究的结果表明，所述新型被动式孤岛检测方法检测速度快，检测盲区小，在多个负载品质因数、谐波等扰动情况下，不会出现孤岛检测的误判行为。
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  基于泛在电力物联网的分布式可再生能源（DRE）理性消纳调峰模型

  秦玉杰，胡健，焦提操

  电力建设. 2019, 40(12): 120-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.12.015

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  建设泛在电力物联网的目标之一是促进可再生能源消纳，但分布式可再生能源（distributed renewable energy，DRE）存在电网难以调度和消纳成本高等问题。文章基于泛在电力物联网思想，将风电、光伏为代表的DRE、燃气轮机、储能系统、可控负荷以虚拟电厂形式纳入调峰资源，提出了一种DRE参与系统调峰的理性消纳模型。选择改进的IEEE 30节点系统，利用基于分布估计的膜算法计算了3种不同组合模式下调峰系统的运行成本和DRE的消纳程度，并进行对比分析。结果表明，基于泛在电力物联网的DRE理性消纳调峰模式可以更高效利用调峰资源，实现可再生能源消纳、调峰系统经济性的双赢局面。