中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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微型同步相量测量单元(micro synchronous phasor measurement unit, μPMU)与远程终端(remote terminal unit, RTU)为配电网提供了高精度量测数据。针对μPMU和RTU混合数据,文章采用数据填补和容积卡尔曼滤波技术,提出了配电网混合量测的预测辅助状态估计(forecasting aided state estimation, FASE)算法。首先,针对混合量测数据不同更新周期,综合考虑历史数据稳定性和线性插值的同步特性,采用平均插值实现数据的综合填补。然后,采用容积卡尔曼滤波器,构建状态预测、量测预测和滤波修正方程,提出混合数据的配电网预测辅助状态估计算法。最后,在IEEE 37节点系统验证了该算法的有效性。
随着风、光等新能源的发展,对含大量风、光电网的调控和运行提出了更高的要求。典型场景是处理该问题的主要方式之一。针对传统聚类生成典型场景的方法易产生数据信息损失、特征提取不够精确等问题,提出了一种基于残差卷积自编码聚类的风光荷不确定性源场景生成方法。首先,利用残差卷积自编码器网络提取风光荷数据的特征,在减少数据信息损失并考虑风光荷耦合性的前提下,降低数据维度;然后,为了减少噪声数据对实验结果产生的影响,利用k-medoids进行聚类从而生成典型场景。最后,以西北某地区电网实际采集数据为研究对象进行算例分析, 与传统聚类方法进行戴维斯堡丁指数(Davies-Bouldin index,DBI)、Calinski-Harabaz指数(Calinski-Harabasz index,CHI)等指标对比,验证了所提方法的可行性。
随着配电网中分布式可再生能源(distributed renewable generation,DRG)单相接入及其出力波动带来的不确定性增加,DRG接入情景下的配电网过电压、三相不平衡等静态电压安全分析面临新的挑战。为此,提出采用极限学习机模型挖掘配电网的三相潮流计算输入输出之间复杂的映射关系,训练后的网络能够大幅提升不同拓扑结构及不同DRG输出场景下三相潮流的计算效率。基于此提出了一种考虑多场景的有源配电网静态电压安全分析方法,该方法能够快速地对配电网中不同接入节点的安全性做出分析判别。最后采用接入DRG的IEEE 13节点、33节点及118节点系统进行仿真计算。仿真结果表明,所提方法较传统的三相潮流计算方法具有更高的计算速度,且不存在收敛性能上的问题,较BP神经网络方法也具有更高的效率与准确性,验证了所提方法的有效性与实用性。
电能替代成为能源转型发展的重要趋势和关键路径,节能量的快速准确估计有利于电能替代项目的推广。为充分利用少量电能替代项目调试期数据快速估计节能量,提出了一种基于迁移学习的单位节能量在线估计方法。首先利用回归算法对大量基期样本展开训练,获得基期能耗模型;其次,利用基于迁移学习的回归算法对大量基期样本、少量调试期样本展开训练,并通过不同的权重更新策略迭代调整基期样本、调试期样本权重,获得调试期能耗模型;最后,采用归一法获得参考条件下能耗差值,即单位节能量。针对干燥领域的电能替代进行仿真分析,证明了所提方法的有效性,并研究了迭代次数、样本数目和样本组合对所提算法预测误差的影响。
为了降低电力公司的运营成本,针对非技术性损失(non-technical loss, NTL),提出一种基于置信规则推理(belief rule-based,BRB)和长短记忆网络模型(long short-term memory,LSTM)的用户窃电行为诊断方法。该方法首先从用电量大数据中提取电量波动系数和用电量曲线的毛刺宽度两种用电异常特征,制定BRB异常特征输入前置属性转换,并通过证据推理(evidential reasoning,ER)方法输出最终的置信度,建立适用于NTL异常检测的置信规则库,从而自动获取具有高鲁棒性的有标签正负样本训练数据集。接着,以此为基础,提出构建一种多LSTM网络检测模型,实现对异常用电特征的有效提取与检测。实验结果表明,与现有的主流网络故障检测模型相比,所提方法能够更准确地从电力大数据中诊断出用户的异常用电行为。
针对高密度、分散化、全网化电力电子非线性设备导致谐波污染难以有效估计问题,提出一种数据驱动的配电台区谐波污染源群体谐波排放水平建模方法。考虑多种谐波源模型特点和适用性,选取谐波Norton等效模型对谐波源负荷设备进行建模,形成设备典型谐波排放表征。利用非侵入式负荷监测(non-intrusive load monitoring,NILM)技术分解用户用电数据,得到设备各时刻启停状态,进而得到各时刻设备总开启数量。通过马尔科夫链(Markov chain, MC)模拟用电设备开启数量在时序上动态变化,建立用户用电时序特性模型,并将谐波源等效模型代入时序特性模型得到群体谐波污染排放。将仿真结果与蒙特卡洛模拟结果、实测数据进行对比,结果表明所提方法建模过程更为高效,可以有效解决大量分散谐波源群体谐波估计问题。
针对目前电压暂降治理方案未考虑治理设备标准容量与定制容量单位成本的差异,分析了不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)与动态电压恢复器(dynamic voltage regulator,DVR)治理设备不同容量(定制和标准化)与初始成本之间的关系。同时为合理量化用户电压暂降治理投资客观需求,基于用户不同敏感设备经历单次暂降事件造成的经济损失,提出更合理的用户总体电压暂降严重程度度量方法。进一步地,结合用户投资能力,采用前景理论量化用户电压暂降治理投资意愿,得到符合用户投资意愿的治理成本约束。运用模拟退火算法,以治理方案投资收益净现值最大为优化目标,计入治理成本及其治理设备占地面积约束,对用户电压暂降治理设备进行优化配置。最后,通过实例验证了所提方法的有效性。
风电出力的随机性以及电动汽车(electric vehicle,EV)充电需求的不确定性给电力系统调度带来了挑战。在传统确定性机组组合模型的基础上,针对电力系统日前调度面临的不确定问题,提出了充分考虑风电与电动汽车双重不确定性的随机优化调度及备用计算模型。首先,对于风电出力不确定性,采用基于场景分析的两阶段随机优化方法,并使用生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)来生成风电场景。其次,对于电动汽车充电需求的不确定性,将其分为可调度与不可调度两类。可调度电动汽车根据其出行规律采用随机模拟的方法,并建立了EV充电聚集商模型;不可调度电动汽车通过K-means聚类分析得到其典型负荷曲线,并将其并入系统常规负荷中。最终建立了基于多场景分析考虑EV充电聚集商的两阶段随机机组组合模型,并通过算例分析证明了所提模型的有效性。
冷热电联供(combined cooling, heat and power,CCHP)系统的高效、经济运行取决于CCHP系统设备容量和运行策略的整体优化。为提高CCHP系统的实用性,文章提出了一种计及风光储的CCHP系统双层协同优化配置方法:外层优化配置以年化总成本最优和污染物排放量最低为目标函数,采用NSGA Ⅱ算法获得设备的容量配置;内层优化配置中采用对偶理论构建鲁棒模型,以考虑污染物排放和购能成本的总运行成本最优为目标函数,得到各设备的优化调度结果。最后,以某园区的CCHP系统为研究对象,采用所提双层协同优化配置方法对该系统进行优化配置,仿真结果验证了所提方法的有效性,能够兼顾经济性和环保性,有效实现系统的协同优化。
为了在实际工程中减小换相失败的概率,在PSCAD 中建立了晶闸管最小关断角动态模型,通过确定动态最小关断角得到换相失败的实际判据。然后,将晶闸管阀关断角的变化量引入控制系统中,提出了一种动态关断角控制方法。在PSCAD/EMTDC上进行仿真验证,仿真结果表明,换相失败实际判据能有效提高换相失败识别的精准性,关断角动态控制方法能较好地抑制单相及三相短路故障导致的换相失败,有利于直流输电控制保护系统调整关断角控制裕度,具有工程实际意义。
随着需求响应技术的发展,温控负荷、电动汽车等具有灵活调控特性的需求侧资源可作为广义储能参与孤岛配电网的功率波动平抑控制。文章面向空调与电动汽车两类典型的广义储能,提出一种考虑广义储能集群参与的配电网协同控制策略。首先,以负荷聚合商作为控制中心,构建了多元广义储能集群控制架构;其次,分别建立了空调集群与电动汽车集群的广义储能控制模型,在空调群内,计及各空调受控次数的差异,提出改进温度优先序列控制策略,在电动汽车群内,提出了基于荷电状态的功率分配策略;随后,根据空调集群与电动汽车集群的功率响应特性,提出了一种基于低通滤波的多元广义储能协同控制策略;最后,基于Matlab/Simulink的仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
随着绿色出行理念的不断深入,电动汽车保有量逐年增长,而大规模的电动汽车充电负荷将对配电网产生不利影响。基于该背景,文章提出了一种计及充放电管理的充电站规划模型。首先,基于Wardrop用户均衡理论建立交通网混合用户均衡模型;其次,提出了一种基于负荷转移矩阵的充放电管理策略及其建模方法;然后,提出了基于流量均衡原理和充放电管理的快/慢充电站规划模型,利用分段线性化方法、大M法、二阶锥松弛技术对原问题进行处理;最后,采用IEEE 33节点配电网与12节点典型交通网验证了所提规划方法的有效性。
我国“碳达峰”、“碳中和”目标将加速电力系统向以风、光发电为主的高比例新能源电力系统的演变进程,保障电力系统灵活运行是高比例新能源电力系统转型的核心。氢作为一种清洁、零碳、多功能的二次能源载体,可与电能相互转换,并长期高效储存,在高比例新能源电力系统灵活性调节方面将扮演不容忽视的角色。系统分析了未来各阶段电力系统特征演变及灵活性资源需求,电-氢相互转换及氢储存技术,研究和展望了电-氢枢纽在大规模可再生能源电力系统中参与灵活性调节的应用场景。
针对现有可用输电能力(available transfer capability, ATC)决策方法难以兼顾安全性与经济性,且电网公司决策后面临的赔偿损失风险缺乏有效的处理机制,提出一种基于安全性风险评估与保险机制的ATC决策方法。首先,引入安全性综合风险指标作为决策参考依据,提出考虑N-1故障安全性风险的ATC决策方法;然后,为量化电网公司ATC决策后的效益与风险,计及不确定性因素影响,建立ATC风险效益评估相关指标;最后,将保险理论引入电网公司风险管理中,利用保险机制适当转移规避因必要时中断负荷而导致的赔偿损失风险。算例结果表明:所提方法能够在满足一定安全约束的条件下,提高电网公司经济效益,引入保险机制有利于进一步控制风险损失,提升收益稳定性,可为电网公司ATC决策提供参考。
为满足电网企业成本精益管理需求,完善电网运维检修作业标准成本体系,针对我国地区间经济水平、管理水平及自然环境差异大的问题,开展电网作业标准成本差异化配置算法研究。首先,结合电网作业标准成本的应用机制,确定了基于决策与评价实验室法(decision making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)和组合赋权法的作业标准成本差异化配置算法;然后,以变电站检修业务为例,依据实际数据,实现了作业标准成本的差异化配置;最后,基于J-T非参数检验法,对差异化配置结果的合理性进行验证。研究表明,所提出的作业标准成本差异化配置七步法有效且合理,并获得了影响电网作业标准成本配置的四大关键因素,为推进电网企业提质增效与内部挖潜奠定了理论与实践基础。
