中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
城市能源系统结构复杂且脆弱,容易受到极端事件的影响,“高弹性”成为城市能源系统建设新目标。首先,剖析高弹性城市能源系统建设面临的“结构脆弱-环境恶化-协调不足-恢复复杂”四大难题,明确高弹性城市能源系统的研究边界,分析“弹性城市”面临的自然灾害、环境恶化、人为干预三类威胁,总结能源结构优化带来风险、多能流网架协调复杂和信息物理通信安全存在威胁的三个典型特征;其次,按照“物理-信息-应用”三个层面提出建设高弹性城市能源系统的九类关键技术,分别阐述各类技术的发展现状,讨论其主要特征;最后,从物理层、信息层和应用层分别对高弹性城市能源系统的未来研究与发展路径进行了展望,为逐步建立智慧能源网络、智能控制系统以及安全供需体系,完善城市能源风险应急管控措施,加强城市能源供应保障,强化重要能源设施,增强能源网络安全防护提出建议。
随着分布式清洁能源和柔性负荷渗透率不断提高,配电网的电力电子化趋势明显增强,动态过程也更加频繁、复杂,系统状态可观与协调控制愈加重要,亟需同步相量测量技术以提供高频、精确的数据支撑。首先综述了配电网同步相量测量技术的发展现状和应用情况,进而从装置功能及系统架构方面归纳了配电网同步相量测量技术的特点,并总结了近来我国在运行状态估计、故障诊断及精确定位以及源网荷协调控制等方面的典型应用,最后讨论了配电网同步相量测量标准化需求和技术发展趋势。
规模化电动汽车(electric vehicles, EV)的接入对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度提出了新的挑战,文章提出了计及分布式电源和电动汽车源荷双向互动的RIES双层日前优化调度策略。首先,采用蒙特卡洛法模拟电动汽车无序充电,在此基础上利用分时电价引导负荷侧的电动汽车有序充电;然后,基于电力市场和碳交易市场,充分考虑源侧风光出力和负荷侧价格型需求响应等过程中的不确定性因素,以日系统经济成本和碳交易成本最低为目标进行系统优化调度,并采用改进粒子群算法进行求解;最后,通过仿真算例分析可得,文章提出的双层优化调度策略能够有效降低系统的负荷峰谷差,在实现电动汽车有序充电的同时,能够有效提升用户用电满意度、降低碳排放量以及增加系统经济效益。
针对当前配电网可开放容量计算粗略、业扩报装依赖人工经验、未能有效发挥数据赋能决策的问题,将可开放容量与业扩报装分析相结合,提出基于深度优先遍历的配电网可开放容量计算和业扩报装优化决策方法。首先,考虑季节和日负荷特性,基于深度优先遍历算法计算包含季节和日内时序特性的配电网馈线分区和台区公变可开放容量。其次,考虑可开放容量与负荷曲线相匹配、负载均衡、台区三相平衡等多目标,建立业扩报装优化决策模型,得到馈线分区至台区两个层次的精细化负荷最优接入方案。最后,采用IEEE标准配电系统和某实际配电网络的算例,分析验证了所提可开放容量计算方法的高效性,所提业扩报装决策方法能够有效应用可开放容量分析结果,得到兼顾多目标的精细化负荷接入方案。
传统报表工具无法自主为企业用户推荐相关业务信息,这一缺陷给电力企业经营管理带来了诸多挑战,针对该问题,提出了基于用户信息融合的图卷积网络报表推荐算法。首先,介绍了以数据中台为底座的报表工具整体架构。在此基础上,以营销业务为例,分析了用户与指标间的关联关系,并提出了基于图卷积网络的关联特征提取模型,同时在模型中融合了用户和指标的一般偏好特征,进一步提升了图聚合信息的深度,进而准确预测指标得分,并给出推荐结果。最后,在公开数据集和营销业务数据集上分别进行模型对比,并选取平均准确率、召回率和归一化折损累计增益作为评价指标,验证所提算法的准确性。结果表明,所提算法与现有算法相比,推荐效果有较大提升,可赋能电力企业经营管理,助力企业数字化转型。
针对柔性直流电网现有故障诊断方法存在精度不高、易受过渡电阻影响、需人工整定阈值、不满足速动性等问题,提出了一种基于Swin Transformer的柔性直流电网单端量故障诊断方法。首先,采集故障时暂态电压时域数据,并且经数据处理转化为识别效果更好的二维格拉姆角场图像,用于Swin Transformer离线训练;然后,利用Swin Transformer的移动窗口提取故障特征,根据训练结果实现不同故障诊断,该方法无需人工整定阈值。最后,经过大量仿真证明所提方法的有效性,结果显示,所提方法满足速动性,能准确诊断故障,并且耐受过渡电阻及抗噪声能力强。
非侵入负荷监测是全面感知负荷数据及能效优化的有效途径。当前非侵入式负荷监测算法的主要观测对象是具有调控潜力的负荷,但对于其中功率较小、负荷曲线相似的电器辨识准确率还不够理想,算法对先验数据的依赖程度较高。基于此,提出一种基于多特征联合稀疏表达的SOM-K-means非侵入式负荷辨识算法,该算法利用负荷特征训练得出最优字典,结合最优字典与多特征联合稀疏表示构建目标函数,求解多特征联合稀疏矩阵,克服了单类负荷特征限制识别负荷种类的问题;将多特征联合稀疏矩阵作为输入,结合自组织(self-organizing map, SOM)神经网络优化的K-means算法与平均绝对误差值进行快速辨识。最后,利用PLAID数据集进行了实验验证,结果表明,所提算法仅需迭代120次辨识准确率即可达到90%,提高了算法收敛速度,证明了该方法能够准确高效地实现负荷辨识。
在清洁能源高渗透态势下,多微电网系统协同优化成为促进清洁能源高比例消纳的有效手段,合理的分布式需求响应机制对于进一步提升清洁能源利用水平具有重要研究价值。因此,提出一种计及需求响应的多微电网协同优化机制,建立需求响应资源自主竞价模型,实现分布式需求响应。首先,考虑到需求响应补贴合同的激励特性,构建微电网自治优化调度模型,制定电力供需计划和需求响应策略。其次,各微电网参考历史成交信息,以预期效益最大为目标制定需求响应资源竞价策略。再次,为实现经济高效的分布式需求响应,在日前阶段引入双向拍卖机制搭建需求响应资源端对端匹配框架。最后,通过算例验证了所提机制能实现需求响应资源分布式交易,提升多微电网系统整体经济性,并有效促进清洁能源消纳。
针对具有强随机波动性的分布式小风电开展功率高精度预测研究,对增强小风机自身稳定性和配电网支撑力具有重要意义。为此,提出了基于频域分解和精度加权集成的分布式风电预测方法。首先,通过自适应噪声完备集合经验模态分解将原风电信号分解到不同频段,捕捉风电局部波动特征;然后,构建具有双层异质学习器的精度加权Stacking,实现多模型优势互补,增加应对分布式风电强波动特性的泛化能力;最后,通过4台风机的实际数据验证了所提方法优于当前用于大型风电场、风电集群及单风机的几种先进预测方法,证明了所提方法针对分布式风电功率预测的有效性和泛化性。
风电机组对负序电流耐受能力不强,当风电场(群)能量馈出通道不止一条时,风电送出线路多采用三相一次重合闸。若风电送出线路未配置并联电抗器,线路三相跳闸后,缺乏耦合回路,为自适应重合闸故障性质判定带来了困难。针对上述问题,提出一种能够适用于风电送出线路的新型自适应重合闸策略。该策略采用单侧分相重合的方式,以应对多种风电送出线路故障,并构造了相间电容耦合回路;该策略基于电容耦合特性,采用电压幅值判据,实现对故障性质及故障熄弧时间的快速、准确判定。理论推导和基于PSCAD/EMTDC平台仿真实验证明,所提自适应重合闸策略能够避免对风电机组注入负序电流,同时显著提升风电送出线路重合闸成功率,保证风电场(群)电能外送的连续性。
在传统的电力系统低碳调度中,将发电厂视为唯一碳排放责任承担者对发电侧极不公平。追踪碳排放的来源,公平地将碳排放分摊到发电侧和用户侧并引导用户环保用电意义重大。针对已有碳流追踪方法因复功率运算导致追踪结果出现负碳排的问题,提出了一种基于碳排放流的碳流追踪方法,在碳流计算的基础上对系统碳流进行直接追踪;基于追踪结果,构建了由发电厂和用户共同承担的碳排放责任分摊模型;进而提出了基于碳流追踪的电力系统源网荷低碳经济调度方法,该方法在一阶段以发电成本和发电侧碳排放成本最小为目标对机组组合进行优化;二阶段以需求响应成本和用户碳排放成本最小化优化负荷分布。算例分析表明:相比于已有追踪方法,所提碳流追踪方法能够避免负碳排的出现;所提低碳经济调度方法可以兼顾系统的经济性和环保性,同时引导用户主动响应并降低系统的碳排放量。
电力系统低碳转型要求“多线出击”,仅依靠消纳高比例新能源难度日益增大,只有做到电、碳多元发展,才能实现全链条优化。在综合考虑碳配额与电量之间的关联度、匹配度和相对自由度等协同关系的基础上,研究“源网荷”各环节的各主体参与碳配额和电量的协同交易模式,构建碳配额与电量的双因素交易场景模型;结合具备弱中心化、分布式交易等特征的区块链技术与电碳市场构建的天然吻合性,研究碳配额交易链与电量交易链的耦合交易模型;以源端火力发电厂和清洁能源电厂为例,提出了双链下省级区域内各电厂间碳配额和发电量指标的交易模型架构。通过智能合约,将基于粒子群算法的多目标搜索优化算法进行程序化的脚本运行,实现对发电量指标交易模型的仿真和验证,同时对碳配额交易模型进行可行性分析,证实了所提交易方案的适应性和有效性,为电碳市场的构建提供参考。
储能的发展对我国新型电力系统建设工作和“双碳”目标的实现至关重要,而运行效益又是决定储能电力市场参与度的重要决定因素。针对风-光-储联合参与绿电交易场景,首先构建了以联合系统效益最大为目标函数的绿电交易模型;其次,考虑了各主体的负荷贡献、成本以及运营风险,构建了多主体效益分配模型;最后,以某园区实际数据进行了实例分析。结果表明,效益分配模型能够有效提升储能系统效益,促进风-光-储联合参与绿电交易,促进实现电力绿色价值。
将现有配电网设备进行配电自动化改造可以显著提升配电网可靠性,配电自动化投资时寻求配电网可靠性提升和改造经济性之间的最佳平衡是需要解决的关键问题。提出了一种基于时间Petri网的配电自动化投资策略,通过建立配电网的时间Petri网模块化模型应用于配电网供电可靠性计算,并采用单位供电可靠性提升成本最低原则保证配电自动化投资的经济性,相关算例验证了所用模型的有效性。此方法在保证供电可靠性的基础上提高了配电自动化投资的经济性,为供电公司进行配电网规划及技术改造提供了参考。
目前,我国电力市场以中长期交易为主,并正逐步过渡到与现货交易并存的市场模式。作为市场新主体,发/售电一体型集团公司面临风、光等可再生能源发电机组出力不稳定、终端用户负荷波动等不确定因素造成利润损失风险的问题。提出了一种风险规避因子连续型动态调整方法,构建了发电、售电公司利润损失风险条件价值模型。在此基础上,以发/售电公司合作博弈下中长期交易利润不小于非合作下的利润为约束,提出考虑利润损失风险的集团公司中长期交易合作博弈决策模型。通过2家发电和1家售电子公司组成的集团公司中长期交易的数值仿真,发/售电的合作联盟方式有效提升了可再生能源发电、火力发电和售电子公司的利润80.93%、58.37%和55.51%;分析了动态调整型风险规避因子与子公司交易利润的关系,并给出了合作博弈的交易电价区间。
