2020年, 第41卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-07

  

• 全选
  |

• Select
  目录封面

  电力建设. 2020, 41(8): 0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
非侵入式负荷监测技术及其应用 ·栏目主持 高山副教授、刘宇讲师·
• Select
  基于多特征目标函数PCA-ILP的非侵入式负荷分解方法

  刘赛, 刘宇, 高山, 郭昊旻, 宋天成, 蒋伟毅, 李正, 王俊成, 徐逸民

  电力建设. 2020, 41(8): 1-8. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  非侵入式负荷监测（non-intrusive load monitoring, NILM）能够在不影响用户正常用电的前提下，低成本地获取用电信息，实现用电设备的类型识别和负荷分解，而大量智能电表的安装也为用户进行NIML提供了数据与技术支撑。首先，在研究常见家用电器的功率特征、电流波形及其频域谐波特征的基础上，采用主成分分析方法（principal components analysis, PCA）对高维谐波特征空间进行降维，提取主要谐波信息，与基本功率特征结合形成多特征目标函数。然后，基于整数线性规划（integer linear programming, ILP）模型，提出了考虑多特征目标函数的PCA-ILP的NILM方法。算例分析表明，所提方法对不同信噪比（signal to noise ratio, SNR）下的不同家用电器应用场景均具有良好的负荷分解效果。
  
• Select
  基于设备运行状态挖掘的非侵入式负荷分解方法

  庄卫金, 张鸿, 方国权, 陈中

  电力建设. 2020, 41(8): 9-16. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着非侵入式负荷监测与用户侧智能电表的结合，基于低频电力数据实现负荷分解成为了最新的研究趋势。考虑到低频电力数据的特征，文章提出一种基于设备运行状态挖掘的非侵入式负荷分解方法。该方法首先进行负荷事件检测，并在负荷事件处提取功率特征；接着在特征平面内通过聚类算法获取表征不同类型负荷事件的聚类簇；最终采用图信号处理算法在聚类簇间挖掘设备运行状态并与数据库中的模板进行匹配实现负荷分解。算例验证了该方法事件检测和负荷分解的准确率，同时验证了在状态挖掘过程中引入设备运行周期能耗对额定功率相似设备的负荷分解具有优化效果。因此，为基于低频电力数据的非侵入式负荷分解技术研究提供了新思路。
  
• Select
  基于负荷数据频域特征和LSTM网络的类别不平衡负荷典型用电模式提取方法

  唐子卓, 刘洋, 许立雄, 郭久亿

  电力建设. 2020, 41(8): 17-24. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现有用户用电模式提取技术主要基于负荷数据时域特征提取，无法准确分辨时域上欧式距离接近但频域上波动特性差异较大的负荷数据，且对类别不平衡负荷数据的分类准确率较低。为解决上述问题，文章首先通过基于样本支持向量的过采样方法（support vector machines-synthetic minority over-sampling technique, SVM-SMOTE）对存在类别不平衡问题的负荷数据进行处理；然后，通过极大重叠离散小波变换（maximal overlap discrete wavelet transform, MODWT）对负荷数据进行分解，并将分解后的尺度系数和细节系数组成频域的特征矩阵；最后将频域特征矩阵输入深度长短期记忆（long short-term memory, LSTM）神经网络进行负荷分类并通过求取各个类别质心来获取典型用电模式。实验结果表明，该方法具有良好的类别不平衡数据处理能力和负荷分类效果。
  
特高压直流馈入的受端电网规划与运行技术·栏目主持 李勇教授·
• Select
  基于机电扰动传播特性的电网惯量分布辨识方法

  赵波, 章德, 胡柳君, 马俊杰, 李勇, 王炜宇

  电力建设. 2020, 41(8): 25-31. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  大规模新能源通过电力电子设备并入电网，影响电力系统的动态运行特性。惯量是反映电网抗频率扰动能力的重要特性指标。基于机电扰动传播特性建立数学模型，通过分析扰动传播速度与惯量之间的映射关系，提出了电网母线节点的惯量分布辨识方法，实现对电网不同节点的频率抗扰动能力的在线评估。基于惯量分布结果，进一步评估了新能源接入对电力系统惯量特性的影响。通过IEEE 39节点系统仿真验证了所提惯量分布辨识方法的有效性，分析了新能源接入对电网惯量分布的影响。
  
• Select
  基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

  汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰

  电力建设. 2020, 41(8): 32-39. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  ：随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大，系统的有效惯量水平大幅度降低，因此，基于电压源型换流器（voltage source converter, VSC）的多端直流（multi-terminal direct current, MTDC）系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题，提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先，通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理，进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后，基于所建立的线性化模型，采用基于线性二次型的最优控制理论，以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标，得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后，基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析，验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复，提高了交直流混联系统的暂态稳定性。
  
• Select
  ±800 kV雁淮特高压直流系统送端孤岛运行闭锁策略

  王亮, 盖振宇, 蒋维勇, 史宇欣, 孟庆萌

  电力建设. 2020, 41(8): 40-47. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

   特高压直流系统送端系统属于弱系统时，一旦被迫进入孤岛运行方式，面临无法稳定运行风险。目前推荐的解决策略是闭锁直流系统、切除交流滤波器和切除配套发电机等。各策略执行过程必然存在先后动作时序，不同时序可能产生不同的结果。文章以±800 kV雁淮直流工程为研究对象，考虑湖关Ⅰ线检修时最大输送功率为4 300 MW的运行方式，进行电磁暂态仿真分析。结果表明：雁淮直流工程送端进入孤岛方式后，交、直流电压与功率均发生无序波动，频率跌入机组低频保护动作范围。通过分析不同解决策略下各电气量运行情况，得到如下结论：孤岛后若闭锁直流系统早于切除机组，交流系统将产生约2.0 pu过电压；若只切除机组而不闭锁直流系统，则受端电网有2.00 s以上的功率缺额冲击，频率降低0.2 Hz。针对上述策略存在的不足，提出孤岛后极控系统经短延时闭锁直流系统，确保送端发电机组先被切除情况下，受端协控系统能及时启动功率调制措施。
  
电动汽车参与电网调度的关键技术·栏目主持 傅质馨副教授·
• Select
  基于电动汽车供电资源态势感知的台区负荷弹性调度策略

  张卫国, 陈良亮, 成海生, 付蓉, 季娟

  电力建设. 2020, 41(8): 48-56. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  考虑电动汽车、空调负荷等柔性负荷的无序接入对电网造成的不利影响，提出一种计及电动汽车供电资源态势分析的台区负荷弹性优化调度方法。首先，对电动汽车的充电需求进行概率预测，通过量化分析电动汽车负荷的特性指标，提出了台区电动汽车供电资源的态势感知模型，通过集成学习算法训练进行供电资源态势评估；接着，基于供电资源态势感知情况提出对电动汽车充电需求进行弹性伸缩的优化调度策略，将电动汽车充电需求与空调负荷削减量作为控制量，建立带弹性约束的多目标调度计划优化模型，采用改进多目标粒子群算法求解得到优化调度计划；最后，通过台区算例分析验证了所提优化调度方法能实现对电网负荷的削峰填谷，协调解决柔性负荷需求与资源闲置状态下存在的冲突，对电动汽车充电和空调用电负荷进行有序调度，以实现供电资源利用率最大化。
  
• Select
  基于实时出行需求和交通路况的电动汽车充电负荷预测

  吴钉捷, 李晓露

  电力建设. 2020, 41(8): 57-67. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现有的电动汽车充电负荷预测研究中缺乏对用户出行行为和交通路况的精确描述，为此构建了时空图谱注意力网络，对基于城市兴趣点的出行需求和道路交通流量的时空分布进行学习和预测，并计及了日期类型、天气温度和交通事件的影响。通过基于出行时间指数（travel time index，TTI）的Dijkstra算法得到耗时最短的行驶路径，并建立了计及交通路况和气温影响的电动汽车能耗模型以及考虑距离远近和综合充电费用的充电站选择决策模型。基于西安市二环区域的实际出行需求和交通数据，对私家车、出租车和网约车3种用途电动汽车的充电需求进行了预测，并分析了出行需求变化对城市各网格空间内充电站快、慢充负荷的影响，为充电设施的规划提供了参考和依据。
  
电力经济研究
• Select
  现货市场中基于演化博弈的火电企业阶梯报价策略

  赵洱岽, 王浩, 林弘杨

  电力建设. 2020, 41(8): 68-71. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  火电企业进入电力现货市场是电力体制改革的必然趋势，电量竞价上网、绿证、配额和碳交易等市场机制势必会增加火电企业的竞争压力。为使火电企业更好地适应市场变化，文章依据电力现货市场报价及出清规则，提出了基于改进型遗传算法与演化博弈的阶梯报价策略模型，为火电企业在不同电力市场供需情况下提供辅助决策。通过设置经典算例，模拟不同技术水平和不同规模的火电企业处于标准供需、紧张供需和宽松供需3种供需条件下的报价策略。结果显示，基于演化博弈理论的报价策略在各种情况下都可以辅助企业找到适合当前背景的阶梯报价，并在市场竞争中取得优势，证明了基于演化博弈理论的报价策略具有较强的适用性，可以为火电企业进入现货市场提供有价值的策略参考。
  
• Select
  基于Copula-UCVaR风险度量的风电场投资时序规划

  高建伟, 郎宇彤, 高芳杰, 郭贵雨, 梁鹏程

  电力建设. 2020, 41(8): 78-86. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  文章将调峰充裕性风险和经济价值考虑到风电场群和常规机组的有机协调中，并据此提出了一种风电场投资时序决策方法。首先，为衡量风电场投资的经济价值，结合期权理论构建了经济价值评价模型。其次，为了研究风速相关性对调峰充裕性风险的影响，并且考虑投资者的风险偏好，在利用Copula函数描述风速相关性之后，提出了基于改进的考虑投资者风险偏好的条件风险价值（conditional value-at-risk with the utility function，UCVaR）指标。进而建立了双层规划模型，综合评估了经济价值和调峰充裕性风险，并结合蒙特卡洛模拟和遗传算法进行求解。最后，算例给出了6种情景下的最优时序方案，计算结果表明了风速相关性、投资者的风险偏好和风险度量指标的选择都对风电场投资时序规划有较大的影响。
  
• Select
  考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

  王瀚琳, 刘洋, 许立雄, 陈贤邦, 谭思维

  电力建设. 2020, 41(8): 87-98. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着电力市场改革不断深入，研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响，以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象，构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价，下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应，并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行；采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题，并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态，随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。
  
智能电网
• Select
  计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

  朱旭, 杨军, 李高俊杰, 董旭柱, 刘首文

  电力建设. 2020, 41(8): 99-110. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  储能设备可以实现负荷的跨时段平移，在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高，难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷，可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发，提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system，RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性，对电、热虚拟储能（virtual energy storage，VES）系统进行建模；进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中，该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标，合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节，实现虚拟储能系统的充放能管理；最后以夏季系统用能场景为例，对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明，虚拟储能设备可以起到负荷平移效果，削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本，提升系统运行稳定性。
  
• Select
  计及不确定性的移动应急电源鲁棒优化调度

  尚慧玉, 林鸿基, 李忠憓, 赵宏伟, 陈明辉, 阳曾, 文福拴

  电力建设. 2020, 41(8): 111-119. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  建立电力应急响应机制对提升电力系统应急保障能力意义重大，发生停电事故时合理调度移动应急电源可以降低停电损失，是应急响应过程中重要的一环。停电事故发生时实际停电持续时间、移动应急电源行驶时间和重要用户缺电功率都存在不确定性，然而现有的与移动应急电源优化调度有关的研究大多并未考虑这些不确定因素。在此背景下，提出一种计及不确定性的移动应急电源鲁棒优化调度方法。首先，以区间数表示调度过程中的不确定因素，建立以重要用户停电损失最小为目标函数的包含区间数的优化模型。接着，针对该模型中包含的非线性函数及二次项，通过引入辅助决策变量的方法将模型转化为混合整数线性规划问题。然后，针对悲观解在很多情况下可能过于保守的不足，提出一种基于可接受的解的波动范围的鲁棒优化方法。最后，通过算例说明了所提出模型能够有效地应对移动应急电源优化调度中的不确定因素并得到有效的调度方案。
  
• Select
  基于误差前馈预测的多时空尺度风电集群有功功率分层控制策略

  郑惠萍, 曾鹏, 刘新元, 程雪婷, 薄利明, 杨尉薇, 张一帆, 崔杨

  电力建设. 2020, 41(8): 120-128. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着风电渗透率的提高，风电场存在的可预测性和可调度性差等问题已经凸显。针对上述因素导致风电消纳水平降低的问题，文章提出结合误差前馈预测的风电集群有功功率分层控制策略。首先，提出考虑风电变化趋势的误差前馈模型，将其与小波包分解和持续法模型相结合组成超短期功率预测模型，并根据历史数据的训练情况赋予误差前馈限值。其次，基于此预测模型提出一种多时空尺度的有功功率分层控制策略，该策略在已有调度指令的前提下，通过将控制层分为集群层、场群层和子场层，实现对各风电场的协调控制。最后，基于东北某风电基地的实际运行数据通过MATLAB和CPLEX进行仿真分析，结果证明所提方法改善了风电消纳水平和风电场储能协调出力。
  
• Select
  考虑经济环境平衡的风光火联合外送调度策略多目标优化

  檀勤良, 丁毅宏, 李渝, 李锐

  电力建设. 2020, 41(8): 129-136. https://doi.org/10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  风光火电联合调度运行是推动可再生能源发展的重要途径，并对发电调度策略提出了新要求。文章在经济环境平衡的原则下，以企业购电成本最小、可再生能源发电量最大、可再生能源出力波动最小为目标构建风光火电联合调度多目标优化模型，使用主要目标优先级法转成单目标规划后借助Lingo软件求解，并应用于天中直流输电工程的配套电源中，通过4个季节下的典型日调度结果对比分析，验证了所提出的优化模型在促进可再生能源消纳和节能减排方面的作用。此外，辅助服务费用纳入购电成本使得火电机组负荷分配更加平均。