2020年, 第41卷, 第6期　
刊出日期：2020-06-01

  

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  电力建设. 2020, 41(6): 0.

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虚拟电厂 ·栏目主持 胡泽春副教授、刘敦楠副教授、王宣元高级工程师·
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  基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法

  安麒， 王剑晓，李庚银，王宣元，刘蓁

  电力建设. 2020, 41(6): 1-8. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.001

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  随着化石能源的枯竭与其对环境的污染，分布式发电这种经济、环保、灵活的新型发电方式逐渐得到广泛的应用。但分布式电源大量并入电网将带来电能质量问题，影响电网安全稳定运行。虚拟电厂的出现有效解决了这些问题，它通过对分布式电源进行协调优化，减小了分布式电源并网对电网产生的冲击，提高了电网运行稳定性。然而目前虚拟电厂与主网之间的协调研究仍有待深入，因此提出了虚拟电厂与主网之间交互迭代的市场均衡方法，对虚拟电厂的出力与主网的电价迭代求解从而实现收敛。首先，对虚拟电厂的定义与内部主体进行分析，进而将虚拟电厂与主网之间的协调优化表述为两个层次之间的市场均衡问题，提出虚拟电厂与主网交互的双层模型，分别构建以自身成本最小化为目标，计及分布式能源运行约束与电网安全约束的虚拟电厂与主网数学模型，并采用迭代算法对模型进行求解。算例分析表明提出的市场均衡方法在考虑虚拟电厂对主网影响的同时能够有效降低虚拟电厂与主网协调的复杂程度，同时减小运行总成本，提升经济效益。
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  基于协同免疫量子粒子群优化算法的虚拟电厂双层博弈模型

  谭忠富，谭彩霞，蒲雷，杨佳澄

  电力建设. 2020, 41(6): 9-17. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.002

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  为了充分利用电动汽车（electric vehicle，EV）大规模的储能优势与代理聚合商在电力市场灵活购售电优势，以此弥补虚拟电厂（virtual power plant，VPP）内部供需不平衡情况，构建电动汽车参与的虚拟电厂双层博弈模型，对虚拟电厂同时进行内外部优化。首先，构建上层代理聚合商虚拟电厂完全信息动态博弈模型进行虚拟电厂外部优化；其次，构建虚拟电厂电动汽车聚合商合作博弈模型进行虚拟电厂内部优化，并利用改进的Shapley值分配虚拟电厂与电动汽车聚合商的合作收益；最后，以集成风电机组、可控负荷、储能电池、用户、电动汽车的虚拟电厂进行算例分析，采取协同免疫量子粒子群优化（coevolutionary immune quantum partical swarm optimization，CIQPSO）算法搜寻最优解。算例结果表明，电动汽车参与虚拟电厂能够同时提高两者的经济效益，提高虚拟电厂内部供需平衡能力。
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  可交易能源框架下的微网群动态电能交易策略

  练小林，李晓露，陆一鸣，丁一，李聪利

  电力建设. 2020, 41(6): 18-27. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.003

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  为促进微网间的能量互济和协调控制以及平抑微网与配网之间的功率波动，文章提出了可交易能源（transactive energy，TE）框架下的微网群动态电能交易策略。首先，设计了基于可交易能源平台的微网群电能交易结构，保证了市场参与者的隐私安全，提高了电能交易的灵活性；其次，构建了微网群动态电能交易模型，以计及储能电池退化成本和可控负荷调度补偿成本的微网成本最低为目标优化电能报价，以微网群电能交易成本最低为目标优化电能交易量，通过多轮竞价以协调微网间的电能交易，促进系统供需平衡，减小微网与配网之间的交互功率；最后通过3个互联的微网分析验证所提策略的有效性和经济性。
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  考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略

  叶飞，邵平，王宣元，左娟，王俊，窦迅，张鑫

  电力建设. 2020, 41(6): 28-35. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.004

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  虚拟电厂（virtual power plant，VPP）是聚合优化“源网荷储”协调发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。针对虚拟电厂内部资源和外部市场对竞标策略的互动影响，提出了考虑购售风险的虚拟电厂双层竞标策略。首先，考虑虚拟电厂对内对外的双侧互动特性，构建了虚拟电厂双层竞标框架；其次，考虑用户效用，建立了用户侧资源对虚拟电厂的下层竞标模型；然后，考虑外部市场的价格不确定性，采用条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）量化虚拟电厂购售环节的风险，建立了考虑购售风险的虚拟电厂上层多目标竞标模型；最后，通过算例验证了竞标策略的有效性。
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  基于泛在互联的虚拟电厂参与实时市场模型

  赵晨， 何宇俊，罗钢，龚超，赵越，张轩， 陈启鑫

  电力建设. 2020, 41(6): 36-43. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.005

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  通过物联网平台的部署，海量的用户侧灵活可控资源能够以泛在接入的方式聚合成虚拟电厂，参与电力市场交易，为系统提供需求响应服务，缓解系统的错峰压力。针对虚拟电厂用户参与实时交易的即时性、分散性、自治协同等特征，提出了适应虚拟电厂参与的实时能量市场模型，并采用了用户与边缘节点协调的分布式调度方法，实现海量虚拟电厂用户对实时中标功率的自主响应。首先，虚拟电厂基于各边缘节点聚合的响应能力，将响应功率通过射影函数分配到各边缘节点，再由边缘节点通过交替方向乘子法与各用户进行迭代通信，计算出各用户的响应功率。最后，通过实际算例验证所提算法的有效性。结果表明，用户与边缘节点协调互动的分布式调度方式，能够满足海量虚拟电厂用户进行实时响应的即时性、高效性要求。
电动汽车 ·栏目主持 孙英云教授、胡俊杰副教授·
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  电动汽车充换储一体站的建模

  胡珏，韦钢，袁洪涛，罗志刚

  电力建设. 2020, 41(6): 44-51. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.006

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  电动汽车充换储一体站是集充电站、换电站和梯级储能电站于一体的电动汽车（electric vehicle ，EV）集中型综合供储能电站，可以发挥充电站和换电站的可调度潜力，并能够减小功率波动。提出了一种新型电动汽车充换储一体站模型，该模型综合考虑了电动汽车快充站、换电站和梯级储能电站。首先，基于快充用户的行驶行为特点，建立了电动汽车快充站模型；其次，根据城市道路速度流量实用模型，建立了电动汽车换电站模型；最后，结合梯级储能模型，构建了集成的电动汽车充换储一体站模型。以某地区公交线路实际道路情况为仿真算例，验证了提出的一体站模型能够满足电动汽车充电负荷的需求，且具有降低运维成本和抑制功率波动的优势。
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  考虑电动汽车响应AGC的系统网损评估

  刘辉， 谢良峰， 谢海敏， 阳育德，覃智君

  电力建设. 2020, 41(6): 52-59. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.007

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  针对大规模电动汽车参与自动发电控制（automatic generation control， AGC）影响系统网损问题，提出考虑电动汽车响应AGC的系统网损评估方法。首先构建了电动汽车参与AGC框架，根据电动汽车充放电功率等信息，按系统节点估算电动汽车可用容量；然后，提出电动汽车参与AGC的网络节点功率分配方法，并建立考虑电动汽车参与AGC的系统网损评估模型，进行系统网损评估；最后，以IEEE-118节点系统为例进行仿真分析，结果表明，与发电机组参与AGC相比，电动汽车参与AGC，无风电接入时更有利于系统网损维持在一定水平，有风电接入时对系统网损水平影响更大。
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  基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法

  陈明庆，李建林

  电力建设. 2020, 41(6): 60-68. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.008

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  针对配电系统中大量充电桩集中充电带来的谐波、负荷峰谷差和网络损耗增加等问题，文章提出了一种基于局部电压幅值与云边协同的分散式充电桩充电协调方法。在“云边端”电力物联网架构下，首先使用每个端设备（即充电桩）的电压幅值历史信息，分析各充电桩最大消耗功率等信息；然后通过电力物联网中边缘节点（配变终端）的边缘计算能力，收集充电桩数据并结合用户偏好、能源成本和电动汽车的历史路线等信息，分析过去充电桩的充电负荷数据曲线；最后，在Hadoop云平台采用深度信念网络（deep belief network，DBN）算法训练和预测未来负荷数据，建立目标优化模型。此外，基于蒙特卡洛模拟分析所提出的方法在不同的场景下的性能，以及与集中式充电协调方法进行比较。实验结果表明，所提方法实现了大量分散式充电桩的协同有序充电，减少负荷波动，降低充电负荷对电网的影响。
储能系统关键技术 ·栏目主持 李建林教授级高级工程师·
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  平抑电网大功率扰动的规模化电池储能系统控制方法

  贾学翠， 李相俊， 万君， 李文启， 霍方强

  电力建设. 2020, 41(6): 69-76. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.009

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  为了满足电网调控需求，提出了规模化电池储能系统平抑电网故障下大功率扰动的优化控制方法。基于电网频率、电压与有功、无功功率的平衡关系，首先建立了考虑电池荷电状态约束的规模化电池储能系统有功、无功功率控制模型，该控制模型包含测量滤波环节、增益环节、死区环节、控制环节等完整环节，在此基础上推导出适用于电网调控的规模化电池储能系统调频、调压控制模型。针对不同容量电池储能系统和电网的调控需求，应用改进的响应曲线法对模型中的控制参数进行优化，从而提高控制系统的灵活性和适应性。最后，应用PSASP软件验证了规模化电池储能系统平抑电网故障下大功率扰动的优化控制方法的有效性。结果表明：当电网大功率扰动引起电网频率、电压异常时，提出的规模化电池储能系统有功、无功控制方法可将系统频率控制在49.8~50.2 Hz，将母线电压控制在UN±10%UN，满足系统频率电压要求。
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  电网侧储能技术研究综述

  李建林，李雅欣，周喜超

  电力建设. 2020, 41(6): 77-84. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.010

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  电网侧储能有效增加了电网的调节手段和能力，有助于电网安全稳定运行。 随着新能源高比例渗透和特高压电网的快速发展，系统波动等电网安全问题日益严重，电网需要构建高比例、泛在化、可广域协同的储能形态。因此，针对储能在电网侧应用的技术研究意义重大。介绍了电网侧储能技术国内外研究现状以及商业示范工程；梳理了项目选址以及优化配置方面的研究方法；通过理论以及时序指标分析电网侧储能需求；阐述了储能优化规划技术和经济性评估指标；指出了推广应用存在的难点。最后对电网侧储能技术的发展应用给出相应的建议和展望，为今后挖掘储能应用的效益价值，创新储能应用商业模式提供一定参考意义。
能源互联网
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  考虑碳足迹与交易的分布式光伏发电成本分摊

  何后裕，何华琴，王骞，王彦铭，高领军，骆钊，臧海祥

  电力建设. 2020, 41(6): 85-92. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.011

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   随着分布式光伏发电补贴的逐渐降低以及无补贴平价上网进程的推进，分布式光伏发电项目盈利率逐渐降低，影响了发电侧投资的积极性，减缓了清洁发电和分布式能源的建设步伐。在全寿命周期下追踪分布式光伏发电项目的碳排放，将光伏发电产消者（photovoltaic power generation prosumer， PPGP）这类典型分布式光伏发电商纳入碳交易，拓展了其发电成本的分摊途径。文章构建了分布式光伏发电成本分摊博弈模型，通过 MOEA/D-DRA 算法求解各决策量的均衡解，并实现发电成本在发电侧和用户侧的最优分摊。经算例分析说明了碳交易可有效提高发电侧的收益，PPGP在对就近消纳的用户采取优惠措施时，需综合考虑碳价折扣和电价折扣对发电成本回收年限的双重影响。
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  MMC-HVDC孤岛供电系统交流故障穿越协调控制策略

  沈宝兴，林琳，董倩，唐璁，江守其，辛业春

  电力建设. 2020, 41(6): 93-99. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.012

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  为解决交直流双路接入的孤岛供电系统在交流线路因故障退出运行时出现的功率不平衡问题，在分析孤岛供电系统联网与孤岛运行控制策略的基础上，提出了一种基于虚拟同步控制的模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current，MMC-HVDC）孤岛供电系统交流故障穿越协调控制策略，实现自消纳场景和非自消纳场景下的功率协调。针对自消纳场景，提出了模块化多电平换流器（modular multilevel converter ，MMC）功率转带控制方法，仅通过增加其输出功率消纳系统功率缺额，有效降低不平衡功率的影响范围；针对非自消纳场景，设计了MMC与风电场共同参与不平衡功率调节的协调控制策略，控制MMC工作于最大功率输出状态，并利用风机的功率调节能力通过减速增载弥补剩余功率缺额，维持孤岛系统的功率平衡。最后，对所提协调控制策略的有效性进行仿真验证，结果表明，该策略能够实现孤岛供电系统由联网向孤岛运行的平滑转换，可有效提高其安全稳定运行能力。
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  多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法

  刘家妤，马佳骏，王颖，许寅

  电力建设. 2020, 41(6): 100-106. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.013

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  当因极端事件导致电力系统发生大规模停电时，可以协同配电网中的分布式电源、储能系统等本地资源恢复网内重要负荷，以提升配电网韧性。为了快速平稳地使系统从停电后状态过渡至恢复状态，需要优化开关投切次序。文章提出了多源协同的智能配电网故障恢复操作次序优化决策方法，将问题建模为混合整数线性规划模型，并利用成熟的商业优化求解器快速求解，确定最优的开关投切操作次序以及每次恢复操作后的系统运行状态。优化模型计及负荷重要度权重，以快速恢复重要负荷为目标，考虑了三相不对称潮流约束、系统运行约束以及恢复过程中的恢复操作约束等。通过改进的IEEE 13节点系统和IEEE 123节点系统验证了所提出的配电网故障恢复次序优化决策方法的有效性。
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  考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度

  陈曦， 徐青山，杨永标

  电力建设. 2020, 41(6): 107-113. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.014

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  冷热电联供（combined cooling， heating and power， CCHP）型微网中分布式可再生能源占比较高，风力发电因其随机性、波动性等特点，为CCHP型微网的优化调度带来了挑战。文章通过最小化系统期望运行费用，建立了一种考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度模型。基于截断通用分布模型精确描述风电出力的不确定性，通过蒙特卡洛模拟方法生成风电场景后，采用后向场景削减技术获取典型风电场景。通过天津某园区算例，从储能装置工作状态、弃风与供能缺额、微网运行经济性这3个方面进行了详细分析，验证了微网优化经济调度时采用截断通用分布模型表征风电不确定性的必要性和经济性。
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  新一代±800 kV/8 GW特高压直流工程换流阀晶闸管设计优化

  杨勇，佘振球，宋胜利，李明，王加龙，樊纪超

  电力建设. 2020, 41(6): 114-122. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.015

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  新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程对换流阀晶闸管性能及可靠性提出更高要求。通过分析新一代标准化特高压换流阀设备的性能提升需求，明确了晶闸管产品的性能参数优化目标；在以往工程晶闸管研制的基础上，研究了进一步提升电流性能、降低通态压降、提高动态参数一致性及安全裕度的优化设计与工艺改进方法，完成了2种国产技术路线的新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程用8.5 kV/5 500 A晶闸管产品设计，并通过专项试验对比分析不同技术路线晶闸管产品的性能特点。研究及试验结果表明，经优化设计后，2种国产晶闸管产品的通态压降与通流特性均得到提高，动态参数一致性更优，安全裕度进一步提升，2种国产晶闸管产品均能够满足新一代特高压工程要求。