电网技术

能源互联网的规划、运行与交易基础理论

  • 特约主编寄语

    别朝红;

    <正>能源互联网是能源系统和互联网深度融合的产物,是电、热、冷、气、电气化交通等多种能源互联互通的新一代综合能源系统,是当前国际学术界和产业界关注的新焦点,也是推动我国能源生产和消费革命的重要途径。能源互联网将打破传统能源系统的供需界限,煤、油、气、水、热、电等一、二次能源的互联、互通和互补,在需求侧支持分布式能源的接入,通过局部消纳和互联,提高能效、实现节能减排。构建关联多能源市场,形成能源生产、传输、消费和管理的新模式。能源互联网以互联网理念和技术构建新一代能源信息融合网络,

    2018年11期 v.42;No.420 3457-3458页 [查看摘要][在线阅读][下载 50K]
  • 考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划

    雷霞;唐文左;李逐云;何锦宇;刘群英;

    随着地理上形成的区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)逐渐增多,在转向能源互联网的初始阶段中,进行已有配电网络的扩展规划时面临着新的要求。为充分利用RIES可实现多能互补利用的优势,提出一种考虑区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划方法,用于满足负荷增长并促进资源的优化利用。首先,从能源生产、转换、存储和使用出发,构建了含多种能源设备和需求响应负荷的RIES,并分析了RIES内部能量间的转换关系。其次,基于多代理系统(multi-agentsystems,MAS)搭建包含主管层、区域层、设备层的3层交互结构,实现空间尺度上不同实体的相互作用。基于此结构,对含居民、商业、工业类区域综合能源系统的配电网,建立了双层优化模型,上层进行配电网的扩展规划,下层实现区域综合能源系统的优化运行,并分析了上下层模型间的数据传递关系。然后,采用遗传膜算法(genetic membrane algorithm,GMA)和序列二次规划法(sequentialquadraticprogramming,SQP)嵌套求解上下层模型。最后,仿真算例表明,考虑区域综合能源系统优化运行的配电网规划可以减少规划的总成本,提高能源利用效率和新能源消纳率。

    2018年11期 v.42;No.420 3459-3470页 [查看摘要][在线阅读][下载 744K]
  • 计及需求侧响应和热/电耦合的微网能源优化规划

    宋阳阳;王艳松;衣京波;

    考虑热/电互补协调的能源优化规划是提高微网综合能源利用率的基础。兼顾优化规划的配置经济性和运行经济性,并通过优化运行提高配置经济性,考虑电/热负荷需求响应和供需双侧热/电耦合,平滑供能侧热/电负荷曲线,修正配置容量。综合考虑微网年等值配置成本和四季典型月的运行收益,计及可行性约束和安全性约束,建立微网能源优化规划数学模型。利用禁忌搜索算法求解得到微网能源分层嵌套一体规划方案。算例分析表明,禁忌搜索算法适用于该优化问题,综合考虑电/热负荷需求响应和供需双侧热/电耦合的微网能源分层嵌套一体规划方案,达到了经济性最优的效果。

    2018年11期 v.42;No.420 3469-3476页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
  • 计及风电不确定性的电-气-热综合能源系统扩展规划方法

    李哲;王成福;梁军;赵鹏辉;张哲;

    以电网为核心的电-气-热综合能源系统(integrated energy system,IES)可有效提升系统的供能效率与运行灵活性,将是未来能源供应的主要形式。类比于电网中的风电发展,大规模随机波动性风能的并入亦将成为IES规划与运行中的重要挑战。据此,提出了一种计及风电不确定性的IES扩展规划方法,建立了以投资、运行、电能不足与弃风成本之和最小为目标的混合整数线性规划模型。该方法可在保证计算效率基础上,精确挖掘风电的不确定性,明晰风功率波动性对IES扩展规划的影响。同时,针对所建模型难于直接、高效求解的问题,提出一种基于场景法的两阶段规划求解策略,以保证模型求解的效率与可行性。利用GAMS对所建IEEE14-NGS14算例系统进行优化解算,所得最优扩展规划结果证明了本文所提方法的正确性和有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3477-3487页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
  • 计及用户评价的智能用电社区分层优化调度

    李廷钧;杜欣慧;姚宏民;

    灵活可控、双向互动的智能用电社区是智能电网的重要组成部分,对其进行调度时需要同时考虑配网、运营商、居民的三方利益主体诉求,提出考虑用户评价的以运营商层为主导、居民层协同调度的分层调度模型。首先,基于可控负荷运行特性、热力学传播惯性和电动汽车出行规律建立居民层分类负荷模型;其次,建立包含体感评价、出行评价和用电评价的智能社区用户评价体系模型;再次,在运营商层以收益最高和电网波动最小为目标进行多目标优化,在居民层以用户评价最好为目标优化居民用电安排,建立分层调度模型;最后,对所提模型进行仿真验证,证明所提模型有效性。结果表明所提分层优化调度策略能够在平抑配网负荷波动的同时保证运营商收益和居民用电评价。

    2018年11期 v.42;No.420 3486-3497页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
  • 计及不确定性的区域综合能源系统日前多目标优化调度

    王瑾然;卫志农;张勇;马洲俊;孙国强;臧海祥;陈胜;

    针对区域综合能源系统因负荷变化及分布式光伏接入导致的供需失衡、节点电压/气压越限和分布不合理等问题,兼顾系统运行成本最低和电压、气压偏移度最小的目标,考虑能源互补,建立了计及负荷和光伏不确定性的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型,并使用NBI法构造Pareto前沿以描述多目标问题的解集。模型从调度角度提出了通过系统自我调节、光伏有功削减、无功调节和电转气等控制方案,探讨了不同方案对系统电压、气压控制的效果与运行成本的影响,分析了系统间相互作用与能量流动。最后在算例中对上述多种控制方案进行验证。结果表明,采用无功调节配合储气与使用P2G的方案,能够在日前优化调度中兼顾系统运行成本最优的和电压、气压控制水平最佳的目标。

    2018年11期 v.42;No.420 3496-3506页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
  • 多能流分布式综合能源系统容量匹配优化与调度研究

    任娜;王雅倩;徐宗磊;华秀文;丁涛;别朝红;张兄文;

    综合能源系统可以实现电、热、气等多种能源形式的互补供能和满足负荷需求的多能调度,从而促进可再生能源消纳能力,提高能源综合利用率。针对含电、热、气并相互耦合的分布式多能流综合能源系统的设备容量匹配优化问题,建立以系统各能量成本最低为目标,以能量平衡和设备工作特性为约束的优化模型,采用一种区域收缩算法加速寻优收敛速度。以西安市某厂房办公楼为例,采用所建模型和所提算法得到综合能源系统最小能量成本下的最优容量匹配和调度策略。结果表明,通过系统的容量匹配优化可以大大减少电、热、气的单位价格,降低多级储热器、可逆固体氧化物燃料电池的设备成本,提高太阳能电池的利用率,可有效提高系统经济性。

    2018年11期 v.42;No.420 3504-3512页 [查看摘要][在线阅读][下载 604K]
  • 含电转气和热电解耦热电联产机组的区域能源互联网联合经济调度

    魏震波;黄宇涵;高红均;税月;

    热电联产机组(combined heat and power,CHP)传统"以热定电"的运行方式逐渐成为制约能源耦合系统发展的主要因素。以区域能源互联系统为对象,提出一种含电转气(power to gas,P2G)和热电解耦CHP的联合经济调度模型。首先,在CHP中引入有机朗肯循环系统打破热电耦合,通过电转气和CHP的协调运作提高系统经济性,同时兼顾系统间歇性清洁能源的消纳能力与环境污染的排放问题。其次,抽象出以系统用能成本和污染物治理成本之和最小为目标函数的数学模型,采用分段线性化和二阶锥松弛方法将模型线性化处理后对模型进行求解。最后,在IEEE-39节点电网与7节点天然气网耦合系统中进行模拟仿真,结果表明:在热电解耦运行方式下,CHP热电比优化控制对系统运行工况变化有较强适应能力;P2G能消纳多余风电,实现综合能源系统经济运行,降低排放。验证了所提模型有效性,可为区域能源互联网建设提供参考。

    2018年11期 v.42;No.420 3512-3520页 [查看摘要][在线阅读][下载 851K]
  • 国外典型电力平衡市场的运作模式及其对中国的启示

    贺宜恒;周明;武昭原;龙苏岩;徐骏;

    为了解决电力系统实时运行的供需平衡问题并提高运行经济性,国外典型电力市场均建立了实时平衡市场,并取得了成功的运行经验。而我国当前正处于从中长期电量市场向中长期交易和现货交易过渡的市场模式,目前采取的是电量交易和偏差考核结算,系统仍按照计划调度方式运行,缺乏促进系统实时平衡的激励机制,出现了结算考核费用不能有效覆盖系统平衡成本等问题,亟需建设适应现货交易的市场化平衡机制。为此,对国外典型平衡市场的运作模式及其结算方法展开研究,首先总结了平衡市场的运行框架,然后选取采用"辅助服务市场+调节电能市场+不平衡结算"模式的北欧和英国市场及"一体化交易"模式的美国PJM市场,从平衡资源获取、平衡责任划分和不平衡结算方法三方面对典型平衡市场进行了介绍,分析了不平衡电量结算和平衡服务容量成本分摊之间的耦合关系;随后对两类平衡市场模式进行了对比,分析了不同模式的特点和适应性;最后结合我国当前偏差考核结算机制存在的问题及市场化平衡机制的发展需求,对我国市场过渡期乃至现货市场开放后的平衡市场建设提出了相应的建议。

    2018年11期 v.42;No.420 3520-3528页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
  • 电/热/气多能转换的可逆固体氧化物燃料电池信息物理融合建模与仿真

    王雅倩;任娜;徐宗磊;高山;华秀文;丁涛;别朝红;张兄文;

    信息物理融合是能源互联网的重要特征,是能源互联网能量管理系统亟需解决的关键基础问题之一。选取涵盖电、热、气三种能量流的可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOFC)作为典型能量节点开展信息物理融合建模研究,建立了基于质量守恒和能量守恒的RSOFC发电和制氢2种工作模式的电化学过程物理模型,利用状态机达到电池运行过程中2种工作状态的转换,采用时序分析方法研究可逆固体氧化物燃料电池节点信息系统与物理系统之间的信号交互,构建能量节点的信息物理融合动态模型,同时对节点内部的电、热、气不同能流形式进行归化统一表征,明确节点的多能转换关系。利用所建立的模型对不同调度时间步长的2个案例进行仿真分析,结果表明构建的RSOFC信息物理融合模型能够在短时间内对调度信号作出准确响应,并使燃料利用率或蒸汽利用率以及电堆温度保持在预设的合理范围之内,验证了所建模型对能量节点的调度、控制和交互功能。

    2018年11期 v.42;No.420 3535-3542页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]

2017年国际供电会议学术动态系列报道

  • 提升现代配电系统效率和效益的研究与实践

    王佳仁;谢宁;王承民;范明天;张东南;

    传统管理技术性线损的方式是限制终端用户所吸收的无功功率,这对于分布式发电渗透率较高的主动配电系统已不再适用。为了提升现代配电系统的效率和效益,应在电能损耗计算和管理中全面考虑现代配电系统的特性所带来的影响。根据第24届国际供电会议(CIRED2017)规划分会的相关论文以及圆桌会议(RT4和RT5)的讨论内容,介绍了现代配电系统网损评估的模型和方法,侧重于精确计算技术性损耗和有效识别非技术性损耗的模型和方法,并给出了欧洲各国提升配电系统效率和效益以及高效益配电系统的实践案例。研究结果表明,合理利用信息化技术来完善损耗计算以及合理制定降损策略来进行损耗管理,能有效地提升现代配电系统的效率和效益。

    2018年11期 v.42;No.420 3543-3549页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
  • 配电网规划应用ICT技术的进展

    惠慧;范明天;

    主要结合CIRED 2017 Session5发表的文章,分析了信息与通信技术(informationandcommunication technologies,ICT)在配电系统规划中的应用理念和发展设想,主要包括信息采集、协调规划、实际应用,以及新型发展模式等4个部分的内容。第1部分,分析了ICT系统的采集信息与数据处理方法,即在特定的数据处理平台上,提取ICT系统中用于配电系统规划的相关数据,采用聚类、数据挖掘等方法来提取配电系统状态的数据特征;第2部分,分析了ICT系统与配电网的协调规划方法,通过协调ICT系统的可靠性与配电系统可靠性,选取适合配电系统可靠性需求的ICT设备安装地点和量测精度,以实现配电系统的可靠性和经济性目标;第3部分,从负荷和电源出力预测、配电网规划和求解算法3个方面给出了ICT技术在配电系统规划中的具体应用;第4部分,介绍了元胞电网、多微电网、分形网络、自治式电力网络等新型电网发展模式;最后,对ICT技术在配电系统规划领域的发展进行了展望。

    2018年11期 v.42;No.420 3549-3556页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]

国家重点研发计划

  • 大规模风电接入下基于随机配置点法的电网再调度方法

    徐青山;刘梦佳;黄煜;栾开宁;杨斌;

    日益增长的风电规模及其随机波动性给电力系统运行带来了新的挑战。为避免电力系统运行中出现的短期电力电量不平衡事故,引入风电出力以及可中断负荷的响应不确定性模型,构建了以1 h为时间尺度的电网随机再调度模型,对日前24h调度计划进行修正。综合考虑计算精度与计算成本,提出了一种利用Clenshaw-Curtis选点规则构造稀疏节点集的随机配置点法。基于新英格兰39节点系统的仿真结果评估了可中断负荷在随机再调度过程中的作用,分析了激励水平对再调度结果的影响,验证了Clenshaw-Curtis稀疏节点法的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3557-3566页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  • 考虑复杂生产约束的电池生产工业园区能源网络与生产管理综合优化运行

    马昕;裴玮;肖浩;邓卫;肖海伟;孙威;

    工业园区具有用电规律明显、基础设施完善和生产资源众多等明显优点,具有参与调峰等系统辅助性服务的良好基础,因此合理优化工业园区能源利用结构是解决能源问题的重要途径之一。但是工业园区能源需求与其生产密切耦合,而生产必须满足其流程工艺要求和生产任务,针对如何考虑复杂生产约束下工业园区能源网络综合优化运行这一问题,以生产流程性强的蓄电池生产工业园区为例,首先提出了涉及冷热等能源的能量与生产管理系统的基本框架,并在引入了资源任务网方法的基础上建立了同时满足蓄电池生产厂内多种类型的生产工序、生产任务和能源要求等的约束条件,确定了以工厂运行经济性最优为目标的数学模型,并在GAMS软件中通过模型预测控制(modelpredictive control,MPC)优化模型进行滚动优化求解。最后通过算例分析表明所提出的优化模型能将工业生产调度的时序性和用能需求的多元性有机结合,并通过对经济性和响应灵敏度对比验证了所提模型及算法的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3566-3575页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K]
  • 接入孤岛新能源电场的双极柔直换流站控制策略

    梅念;苑宾;李探;许冬;李高望;

    当新能源电场孤岛接入柔性直流换流站时,需要柔性直流换流站为其提供交流电压。若双极柔性直流换流站的正、负极换流单元均采用定交流电压幅值、定频率控制(简称定U/f控制),会由于其接入同一交流母线且控制目标相同而导致系统不稳定。因此,针对大容量新能源孤岛接入的柔性直流换流站,提出双极换流单元的交流电压、频率下垂协调控制(简称双U/f下垂控制),并与一极采用U/f控制,另外一极采用定有功功率、定无功功率控制(简称定P/Q控制)进行了对比分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了4端柔性直流电网模型,以新能源电场出力波动、单极闭锁及受端交流系统短路故障为例对2种控制策略进行了仿真测试,验证了文中所提出控制策略的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3575-3582页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 交直流混合系统的序网络及其在CDSM-MMC直流侧短路对交流侧影响分析中的应用

    戴志辉;朱惠君;苏怀波;王增平;

    在交直流混联电网中,直流(交流)侧故障会对交流(直流)侧电气量产生影响,但目前还缺乏一种具备较强普适性的能定量分析这种影响的方法。为此,首先在分析交、直流电气量之间映射关系的基础上,提出了交直流混合系统序分量网络模型及各序网存在的条件。其中,混合系统的"正序网络"反映了交流电气量正序分量与直流系统中直流分量的映射关系;"负序网络"反映了交流电气量负序分量与直流系统中二次谐波分量的映射关系;"零序网络"反映了交流电气量零序分量与直流系统中工频分量的映射关系。其次,以光伏直流接入系统为例,利用其序分量网络模型分析了直流短路后交流侧的电气特征。最后,在光伏直流接入系统的PSCAD/EMTDC模型中,验证了混合系统序分量网络模型的正确性以及直流故障后的交流电气特征,并分析了换流站接地方式对序分量网络及故障特征的影响。

    2018年11期 v.42;No.420 3583-3594页 [查看摘要][在线阅读][下载 672K]
  • 接地极偏磁治理对电网GIC的影响

    刘连光;赵夏瑶;张述铭;秦艳辉;朱鹏;

    超/特高压直流工程建设用电容隔离装置治理电网的接地极直流偏磁,改变电网地磁感应电流(geomagnetically inducedcurrent,GIC)的自然分布,使地磁暴电网灾害的风险增加。针对哈密电网接地极直流偏磁治理,建立了计算新疆电网的GIC模型,采用1V/km地电场和MATLAB计算了电容隔离装置投入前后的电网GIC,分析比较了哈密电网偏磁治理对新疆750kV及哈密220kV电网GIC的影响。结果表明,采用电容隔离方法治理接地极的直流偏磁,会使包括换流站在内的一些站点的GIC量值增大,增大变压器GIC故障以及地磁暴电网灾害的风险。研究方法及结论对接地极偏磁治理与评估也同样有效。

    2018年11期 v.42;No.420 3594-3600页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
  • 基于节点分支电流幅值的含DG配网差动保护原理

    和敬涵;李文立;张大海;张秋芳;

    电流差动保护凭借其绝对选择性、适于多源网络等的诸多优点在含分布式电源配电网得到了广泛的应用,但目前配网通信水平较低,易受电流互感器(currenttransformer,CT)传变误差的影响,使其难以满足对线路两端采样值的高同步要求。该文提出了一种基于节点分支电流幅值的含分布式电源(distributedgenerator,DG)配网差动保护原理,通过考虑CT暂稳态因素的影响,量化制定保护门槛的整定值,利用标量传输弱化差动保护对同步误差的严格要求。同时计及分析不可测分支对该保护可靠性的影响,利用DG并网处三分支节点的故障特性,建立节点分支辅助判据,消除主判据盲区。该方案简单易行,具有良好的耐同步和耐CT误差的能力,且对配电网线路复杂的实际情况具有良好适用性。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该方案的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3601-3609页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
  • 含电力电子变压器的交直流配电网电压不平衡优化抑制方法

    董雷;张涛;蒲天骄;陈乃仕;孙英云;

    针对含有电力电子变压器(powerelectronic transformer,PET)的交直流混合配电网络,考虑低压交流系统三相负荷不对称的运行模式,提出了基于PET的电压不平衡优化抑制方法。建立计及换流器损耗的多端口PET的稳态模型。分析其三相不平衡治理机理,较之传统变压器更加具有优势,并在此基础上建立了以网损最小考虑三相电压不平衡度约束的优化模型,提高了系统运行的经济性和可靠性。通过对所构造的算例进行仿真分析,结果验证了所提模型的正确性和有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3609-3616页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
  • 电力电子变压器中压直流端口单极接地故障特性研究

    孙秋;范春菊;徐峰;曾杰;

    针对电力电子变压器直流端口可能发生的单极接地短路进行故障分析。电力电子变压器直流端口一般有2种运行方式,包括单极金属回线接线和伪双极运行方式。不同运行方式下有不同的接地方式,不同的接地方式下也会有不同的故障特性。首先分析了单极金属回路运行方式下单极接地故障特性,给出定量的短路电流计算表达式,提出在接地电阻较小时,短路过程分为谐振阶段和反并联二极管续流阶段,接地电阻较大时,仅有谐振阶段;其次分析了伪双极运行方式下的单极接地故障特性,不论是端口空载还是带负载情况,整个短路过程都只有谐振阶段。PSCAD仿真结果验证了电力电子变压器直流端口的接地故障特性。

    2018年11期 v.42;No.420 3616-3622页 [查看摘要][在线阅读][下载 892K]
  • 基于牛顿插值的单相整流器功率前馈无差拍控制

    宋智威;熊成林;黄路;刁飞;李辉;杨皓;

    针对单相整流器提出了一种基于牛顿插值的功率前馈无差拍控制算法,通过引入功率前馈控制加快系统的动态响应,牛顿插值用于改善无差拍控制算法的电流预测精度;并针对无差拍控制算法对滤波电感比较敏感的特点,提出了一种基于雅可比迭代法的电感在线辨识方案。最后,对所提控制算法与传统无差拍控制算法进行实验对比验证,结果表明了所提算法的正确性和有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3623-3629页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
  • 含储能的电力电子变压器拓扑及控制策略研究

    魏梦航;荆龙;吴学智;武文;张颖;姜久春;

    为实现电力电子变压器端口间功率解耦,提出了一种含储能系统的电力电子变压器(energy storage system-power electronic transformer,ESS-PET)拓扑,与传统的电力电子变压器相比,它可以实现各端口功率独立控制,实现变压器端口间功率解耦。同时,标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余,进而提高系统的运行性能。文中首先对所提拓扑结构与工作原理进行详细的论述;在此基础上,设计了相应的主从控制策略保证了系统的有效运行;最后通过仿真及实验验证ESS-PET的性能。结果表明,该拓扑可以实现不同端口间的功率解耦,同时,能够实现对储能单元功率的合理分配。

    2018年11期 v.42;No.420 3630-3638页 [查看摘要][在线阅读][下载 738K]
  • 低气压对直流正极性导线地面合成电场特性影响的实验研究

    赵录兴;崔翔;李学宝;谢莉;

    输电线路电磁环境与环境保护和工程投资密切相关,尤其在高海拔地区,直流线路地面合成电场已成为决定导线选择和线路结构参数的关键技术指标。为研究海拔和气压对直流线路地面合成电场的影响,在特高压直流试验基地人工气候环境实验室架设了单根正极性导线,对不同气压下地面合成电场和离子流密度进行了测量和分析,同时基于Deutsch假设的离子流场计算方法对地面合成电场和离子流密度进行了仿真,通过实测和计算结果的分析,获得了海拔和气压对正极导线起晕电压及离子迁移率的影响规律。研究结果表明:海拔每增加1000 m,正极导线起晕电压近似下降8.2%;随着气压的降低,离子的迁移率会逐渐增加,在分析海拔和气压对地面合成电场的影响时,还需要关注离子迁移率的影响。

    2018年11期 v.42;No.420 3638-3644页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
  • 换流变压器绝缘缺陷三比值诊断方法编码优化

    苑清;齐波;张书琦;李成榕;魏振;赵建设;

    目前国内换流变压器依旧使用改良三比值法进行故障诊断,而改良三比值法未考虑交直流复合电压下油纸绝缘局部放电产气特性,但直流电压的加入会导致油纸绝缘产气特性变化,从而影响故障诊断结果。针对该问题分析了交流电压和不同比例交直流复合电压下,柱-板、匝间、气隙和沿面4种典型放电模型不同放电阶段的油中溶解气体。研究结果表明:在局部放电起始阶段,改良三比值法存在将低能放电诊断为电弧放电的可能;对原有编码规则进行了改进,使得有效编码数据量提高145%;将不同局部放电阶段时的放电现象同实际故障相结合,对不同故障的比值编码进行了优化,起始阶段为(1,0,0、1、2),发展阶段为(1,1,0、1、2),临近击穿阶段为(2,0、1,0、1、2)。根据交直流电压下不同局部放电阶段的油中溶解气体对三比值诊断编码进行了优化,开展了三比值诊断方法用于换流变压器诊断进一步探索研究。

    2018年11期 v.42;No.420 3645-3651页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]

高比例可再生能源并网

  • 基于波动过程匹配技术的短期风电功率预测

    丁明;缪乐颖;车建峰;毕锐;张超;王勃;

    提出了一种基于波动过程匹配技术的风电功率短期预测的方案。利用希尔伯特-黄变换对风电功率波动进行频谱分析,将各个固有模态分量重构成随机性强的高频分量和反映波动趋势的低频分量,并确定了分频预测方案。对低频分量进行波动过程识别并建立特征参数库,利用各类风速波动过程与风电功率波动过程的匹配关系进行预测和修正;对高频分量利用多年历史数据进行BP神经网络预测,并与低频分量预测结果叠加。综合预测结果的均方根误差在13%左右,较传统方法有显著改善。

    2018年11期 v.42;No.420 3652-3659页 [查看摘要][在线阅读][下载 552K]
  • 计及需求响应的风电并网系统节点可靠性评估及需求响应项目优先级排序

    张文秀;韩肖清;贾燕冰;袁铁江;Faheem Akhter Chachar;

    从节点的角度出发,以提高风电并网系统可靠性与经济性为目标,提出计及需求响应的风电并网系统节点可靠性评估方法,并对需求响应项目组合的优先级进行排序。首先,建立了用户需求响应负荷模型;其次,利用层次分析法构建需求响应项目组合优先级层次结构模型;再次,基于序贯蒙特卡洛模拟法采用分段最优潮流法分别从整体、节点的角度评估需求响应项目组合对风电并网系统短期可靠性的影响;最后,在改进IEEE-RTS79测试系统中对文中所提方法进行了验证,算例结果表明需求响应项目能有效提高系统可靠性,降低系统成本;同时,需求响应项目组合优先级排序结果进一步表明节点可靠性评估方法评估结果更加准确,优于整体可靠性评估方法。

    2018年11期 v.42;No.420 3660-3670页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 考虑柔性负荷的两阶段随机优化调度模型

    王海冰;戚永志;王承民;黄越辉;王跃峰;

    柔性负荷作为可调度资源参与电力系统调度成为有效的调峰技术手段之一。为充分发挥柔性负荷上调和下调潜力,提出柔性负荷上调/下调备用容量概念。从独立系统运营商的角度,建立包含常规机组和风力机组的源-荷协调两阶段随机优化调度模型。柔性负荷以提供备用的方式响应风电出力不确定性,促进风电消纳并优化负荷曲线。通过对示例系统模拟仿真,分析柔性负荷参与调度对电力系统各方面的影响。

    2018年11期 v.42;No.420 3669-3675页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
  • 储能设备对有源配电网供电可靠性的影响分析及优化配置

    李振坤;李一骄;张代红;郁家麟;

    储能装置在配电网中的应用,有效提高了系统孤岛运行的能力,改善配电网的供电可靠性。针对有源配电网内储能配置对系统可靠性的影响进行了研究,分析了储能容量、最大充放电功率对系统可靠性的影响,建立了储能可靠性收益的评价模型,提出了储能的可靠性收益比指标,用以从提升有源配电网供电可靠性的角度对储能进行优化配置。在模拟系统运行状态时,基于储能正常并网运行时的低储高发运行策略,建立了故障时刻储能荷电状态的概率分布模型,并充分考虑有源配电网内风光出力的随机性和时序性,采用序贯蒙特卡洛算法,仿真计算了储能配置前后系统的可靠性指标,给出了储能可靠性收益比的变化曲线及最优配置方案。最后,通过算例仿真,给出了储能配置方案对系统供电可靠性的影响曲线,并分析了不同分布式电源(distributed generation,DG)渗透率和不同网络结构对有源配电网内储能配置的影响,为储能的优化配置提供了借鉴。

    2018年11期 v.42;No.420 3676-3683页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
  • 含分布式电源配电网故障区段定位的线性整数规划方法

    何瑞江;胡志坚;李燕;王天一;

    分布式电源接入配电网造成故障过流方向不唯一,导致传统的故障区段定位方法不再适用。针对含分布式电源配电网的故障区段定位问题,构建了基于非逻辑运算的开关函数,针对智能算法易陷入局部最优或收敛过快的不足,提出了含分布式电源配电网故障区段定位的线性规划模型和求解方法。所提方法可适应多个分布式电源投切和联络开关的开断变化,且具有一定的容错性能。仿真结果表明,所提故障区段定位方法定位准确可靠,适用于含分布式电源的大型配电网。相比于智能算法求解速度快,数值稳定性好,避免了收敛过快和陷入局部最优的问题。

    2018年11期 v.42;No.420 3684-3692页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
  • 配电网分布式电源最大并网容量的机会约束评估模型及其转化方法

    吴素农;于金镒;杨为群;李迎军;朱文广;熊宁;彭莉萍;

    分布式可再生能源的广泛接入对配电网的规划与运行产生重大影响,如何准确评估配电网的最大并网能力是一个配电网规划中的重要问题。该问题的最大挑战是在评估模型中如何刻画分布式电源出力的不确定性,并进行有效求解。为此,提出了一种基于机会约束的配电网分布式电源容量评估方法。该方法考虑了分布式电源出力及负荷预测的不确定性,将约束构建为线性机会约束形式。通过假设预测误差服从各个变量的边际分布相互独立、均值为0的概率分布,进一步将该机会约束模型转化为可被有效求解的混合二阶锥规划模型。最后,基于IEEE 33节点配电网络的算例给出了所提出方法的评估结果。基于文中提出的分布式电源容量评估方法在给定约束越限概率下可得到较大容量的接入方案。

    2018年11期 v.42;No.420 3691-3697页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]

直流输电与直流电网

  • 张北柔直电网的构建与特性分析

    郭贤珊;周杨;梅念;赵兵;

    柔性直流输电技术是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术,基于柔性直流输电技术的直流电网是未来电网的重要组成部分。研究了直流电网的定义,基于张北柔性直流电网示范工程,分析了网络拓扑结构、主接线方式和设备配置方案,研究了直流电网低惯性弱阻尼特性,多电力电子设备协调配合难题和器件支撑能力不足的问题,提出了解决方案,为我国直流电网的研究、张北工程建设提供技术支撑。

    2018年11期 v.42;No.420 3698-3707页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
  • 适用于功率波动的多端柔性直流系统改进下垂控制方法

    陈继开;董飞飞;王振浩;李国庆;张程;

    为实现功率合理分配和直流母线电压稳定的目的,功率-电压下垂控制方法被引入多端柔性直流输电(modular multilevelconverterbasedmulti-terminalHVDC, MMCMTDC)系统控制中,然而由于传统下垂控制的下垂系数固定,面对功率频繁波动等复杂工况存在系统控制灵活性差且电压动态调节效果不理想的缺点。针对此类问题,提出一种系数可调的自适应下垂控制方法。根据直流电压、传输功率极限值和安全运行裕度边界条件,综合考虑直流网络动态电压偏差和功率偏差,通过修正下垂系数得到MMC换流站的改进下垂控制方法。以提高控制系统动态响应速度为目标,通过在电流反馈环节引入滞后补偿调速器,对换流站内环控制器结构进行优化,并利用时频分析方法对改进后系统的动态响应和稳态特性进行分析。最后,基于RT-LAB仿真平台搭建包含风场在内的五端MMC-HVDC输电系统模型,设计MMC-MTDC系统不同的运行工况,对所提出的改进控制方法进行仿真验证,仿真结果证明了该控制方法不但提高了系统响应速度,而且改善了功率分配和直流电压的控制效果。

    2018年11期 v.42;No.420 3708-3717页 [查看摘要][在线阅读][下载 1221K]
  • 含电力电子变电站的交直流配网调度优化方法

    张祥龙;郑乔华;张东英;刘颖;

    电力电子变电站区域的交直流电网具备潮流双向流动、运行模式可控、分布式电源即插即用、含有可控负荷的特点,具备可调度的源、荷、储资源。为提高新能源的消纳率,减少区域配网与大电网之间的功率输送,优化运行成本,提出了含电力电子变电站的交直流配网源荷储调度的多目标优化方法。应用基于分解的粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)进行多目标优化求解算例,优化调度方案的结果降低了区域内电能供需的峰谷差,并提高了经济性,同时为电力电子变电站的运行方式提供选择方案,证明所提方法的合理性和有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3718-3724页 [查看摘要][在线阅读][下载 602K]
  • 基于混合势函数的下垂控制直流微电网大扰动稳定性分析

    厉泽坤;孔力;裴玮;叶华;邓卫;

    作为未来交直流混合配电网的重要组成部分,直流微电网的稳定性对配电网的安全运行至关重要。混合势函数作为一种非线性电路大扰动稳定性分析的有效工具,已被应用在带恒功率负载的级联系统等方向,但对于含有多个电源的下垂控制直流微电网的稳定性分析则较少涉及。研究了包含VSC和双向非隔离型DC-DC变流器,负荷为恒功率负载的直流微电网的大扰动稳定性。首先,通过对一简单系统应用混合势函数进行理论分析,发现若直接应用混合势函数理论,会导致所求的稳定性判据有较大误差。针对这一问题,提出了一种基于混合势函数理论,适用于下垂控制系统的稳定性判据推导方法,并得出了直流微电网的稳定性判据。该判据表明,下垂控制的直流微电网的大扰动稳定性与各变流器系统参数和各电源输出功率占负载功率比例均有关联。仿真验证了所提方法和稳定性判据的准确性。

    2018年11期 v.42;No.420 3725-3734页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
  • 基于定关断面积的混合双馈入直流输电系统换相失败抑制策略

    朱佳;李银红;段献忠;

    为充分发挥电压源型换流器高压直流输电(voltage source converter high voltage direct current,VSC-HVDC)对交流系统无功支撑的作用,抑制电网换相换流器高压直流输电(line-commutatedconverterhighvoltagedirectcurrent,LCC-HVDC)换相失败的发生,提出了一种基于定关断面积的混合双馈入直流输电系统换相失败抑制策略。基于定关断面积得出交流电压补偿值,附加至VSC-HVDC逆变器外环无功控制环节,提升故障发生后VSC-HVDC对受端交流系统的无功支撑能力;增加VSC-HVDC动态功率限幅调节控制,优先保证无功功率的传输,同时尽可能减少有功功率的降幅。基于PSCAD/EMTDC进行了仿真分析,仿真结果证明了该控制策略可显著提升LCC-HVDC抵御换相失败的能力,且有效减少直流系统传输功率的降幅。

    2018年11期 v.42;No.420 3735-3743页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
  • VSC-HVDC换流站二阶线性自抗扰控制器参数整定研究

    张芳;陈晓凯;

    柔性直流输电换流站控制器的性能对系统的安全稳定运行有重要意义。基于二阶线性自抗扰控制(linearactive disturbancerejectioncontrol,LADRC)设计了电压源换流器高压直流输电(或柔性直流输电)(voltagesourceconverter based high voltage direct current,VSC-HVDC)换流站控制器,实现了有功、无功的快速独立调节并发挥了自抗扰控制动态特性好、鲁棒性高、抗扰能力强的优势。提出了结合小信号分析法和频域法的优势整定LADRC控制器参数的具体方法,利用频域法精简控制器参数个数,建立系统全局小信号模型,从小信号稳定性的角度定量确定控制器参数,分析了小信号法与传统复频域法整定控制器参数的优劣。考虑外部交流系统对VSC-HVDC控制器参数整定的影响,通过算例验证了控制器的控制效果以及参数整定结果的正确性和有效性,最后给出了在工程上整定换流站线性自抗扰控制器参数的方法,为柔性直流输电换流站控制器的设计和LADRC参数整定提供了新思路。

    2018年11期 v.42;No.420 3744-3755页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]

电力系统

  • 面向暂态电压控制的大电网区域划分方法

    管霖;吴亮;卓映君;文博;陈鹏;赵琦;黄振琳;

    暂态电压稳定控制越来越受到重视,实现分区控制是提高大电网运行稳定性的有效手段。文章提出了基于节点暂态电压特征的区域划分方法。根据节点暂态电压时序信息构建节点的向量型暂态电压特征,引入余弦相似度评价节点间暂态电压特征的相似性作为电气距离的衡量,采用仿射传播聚类算法对暂态电压行为特征相似的节点进行聚合,并利用轮廓系数进行分区方案的评价以获取最佳分区方案,实现了暂态电压控制区域的构建;基于此可进一步实现动态无功补偿规划以及暂态电压分区控制。在NE 39节点上进行算例分析,验证了所提方案的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3753-3759页 [查看摘要][在线阅读][下载 615K]
  • 基于定子串联动态电抗的综合低电压穿越策略

    姜惠兰;贾燕琪;周陶;周照清;张驰;

    双馈异步风力发电机对电网电压扰动比较敏感,其低电压穿越技术仍是目前研究的热点问题。针对定子串联电抗穿越方式电抗取值小难以有效抑制故障过电流,取值大又限制转子侧变流器功率控制能力的矛盾,提出一种基于定子串联动态电抗的综合低电压穿越策略,在理论分析定子串联电抗值及切换时刻合理整定方法的基础上,制定了大、小电抗双模式切换的低电压穿越方案。为进一步提高穿越性能,大电抗模式下RSC采用暂态磁链主动衰减控制策略以尽快进入小电抗阶段,小电抗模式下RSC采用无功支撑为主、有功为辅的功率协调控制策略。仿真结果表明,所给出的穿越策略有效抑制了故障期间转子过电流,提高了DFIG的无功输出能力,同时降低了电压恢复期间的电抗切除冲击。

    2018年11期 v.42;No.420 3760-3769页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
  • 基于潮流灵敏度的含UPFC电网有功环流控制

    李生虎;汪婷;薛婧;张浩;

    在含统一潮流控制器(unifiedpowerflowcontroller,UPFC)电网中,若存在潮流方向对UPFC有功设定值敏感的关键线路,可能引起有功环流。利用Floyd-Warshall算法确定关键线路,提出了其有功潮流与UPFC有功设定值间灵敏度模型,采用二阶求导确定两者间的单调性。基于牛顿法迭代修正灵敏度,求出每个环流回路中所有关键线路有功潮流为0对应UPFC设定值中的最大值,定义为回路临界值;将各回路临界值最小者作为UPFC有功设定值范围上或下限。算例结果表明,在运行点附近所定义灵敏度正负号不变,且二阶导数近似于0,所提算法是可行性的;UPFC安装位置影响有功环流位置,其控制方式影响有功设定值范围且正向/反向潮流大小可能不相等。所提算法有助于改善含柔性输电设备电网的潮流分布。

    2018年11期 v.42;No.420 3768-3775页 [查看摘要][在线阅读][下载 544K]
  • 基于工质焓值的核电机组模型一、二回路传递功率计算方法

    吴国旸;鞠平;宋新立;叶小晖;刘涛;苏志达;纪署光;

    针对现有电力系统稳定计算中核电机组模型一、二回路系统之间传递功率难以准确计算的问题,利用核汽轮机饱和湿蒸汽的特点,基于工质焓降原理,提出一种一、二回路系统模型之间的接口方法。通过拟合主蒸汽及给水的比焓,同时考虑旁排与机组热效率,采用计算单位时间内焓降的办法,实现了对核蒸汽供应系统与原动机间传递功率的准确模拟,克服了现有简单套用火电汽轮机入口功率计算方法造成模型动态误差过大的缺陷,提升了核电模型的仿真精度。全范围仿真结果表明,该方法可较为准确地反映核电机组一、二回路间功率变化的动态过程,为研究核电机组与电网之间的相互影响和协调控制提供了技术支撑。

    2018年11期 v.42;No.420 3775-3781页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 考虑需求响应的数据中心用电负荷优化研究综述

    吴刚;高赐威;陈宋宋;李德智;刘强;

    近年来,数据中心能耗增长迅速,数据中心用电成为一种庞大的新型需求响应资源,逐渐成为国内外研究热点。与传统需求响应资源不同,数据中心用电负荷同时具有时间、空间尺度上的调节潜力。从数据中心能耗建模出发,分对应设备的固有能耗建模和对应网络负载的能耗建模2个层面,探讨数据中心的可调潜力及用电负荷优化方式。针对自管式和托管式2种现有不同管理模式,分析梳理不同模式下数据中心需求响应的研究结合点。从直接负荷控制、电价信号引导和参与电力市场3个方面讨论了数据中心需求响应的具体形式。最后,指出了开展数据中心需求响应工作所需面对的研究要点。从数据中心需求响应潜力量化、商业模式和效益分析等方面给出了对今后研究的建议。

    2018年11期 v.42;No.420 3782-3788页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
  • 直流接入比与频率稳定性的关系及水电主导调频控制的改进策略

    竺炜;沈进阳;王作家;

    受端频率稳定性与直流接入比的关系研究,对直流接入量的选择和频率稳定控制都有意义。分析了水电主导调频时,直流受端区域受扰后的频率波动过程,得到直流接入比与暂、动、静态频率稳定性指标的关系。发现接入比与3态稳定性都负相关,且对暂、动态的影响力较大。另外,还分析了送端直流输出调节对受端频率的影响。为提高受端的频率稳定性,提出了水电机组一次调频的改进策略,即在频率反馈通道并联微分环节以提高阻尼,设置新的调差系数以提高静、暂态稳定性。仿真验证了改进策略的有效性。该研究对提高直流受端区域的频率稳定性,提供了实用的参考依据。

    2018年11期 v.42;No.420 3789-3795页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 基于条件风险方法的风电黑启动价值评估及其应用

    叶茂;刘艳;顾雪平;韩思聪;胡琪;

    高比例可再生能源电力系统具有大停电的风险,让风电适时、适量地参与黑启动能加快系统恢复进程。为充分发挥风电的黑启动价值,首先基于风电对系统恢复的正、负面影响,定义风电的黑启动价值函数,以表征风电接入系统后,在某研究时段内对系统黑启动的价值;然后计及风电预测误差,得到基于条件风险方法的风电黑启动价值评估方法,并将其应用于确定风电接入时机和求解最佳风电接入容量;最后,在含风电的IEEE 39节点系统和河北南部某地区电网中验证了所提模型和方法的有效性。

    2018年11期 v.42;No.420 3796-3805页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
  • 基于无监督特征学习的行星齿轮箱故障特征提取和检测

    李东东;王浩;杨帆;郑小霞;华伟;邹胜华;

    风电机组行星齿轮箱振动信号是一种非平稳、非线性信号,传统故障检测方法对于此类信号处理能力有限。将卷积自动编码器引入风机故障检测领域,构建了一种一维卷积自动编码器网络结构。首先训练卷积自动编码器无监督的提取数据特征,得到行星轮不同健康状况的特征向量,再对特征向量求取平均值获得指标向量。通过监督学习获得最优闵可夫斯基指数,最后通过测试数据的特征向量和指标向量之间的闵式距离来判断故障类型,实现了行星齿轮不同健康状况数据的识别和分类。实验结果证明,该方法可以有效的提取行星齿轮箱故障特征并达到诊断故障的目的。

    2018年11期 v.42;No.420 3805-3811页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  • 500 kV XLPE海底电缆线路的电气参数及其不平衡度分析

    王晓彤;项祖涛;陈珍珍;张笑弟;宁康红;陈宏伟;丁晓宇;彭明伟;

    镇海-舟山输电工程在国际上首次使用500 kV XLPE海底电缆线路。基于电磁暂态仿真程序(EMTP),对500kV XLPE海底电缆线路的电气参数进行了计算和分析。结果表明,在一定的范围内,海水/土壤电阻率及相间/回路间距离对海底电缆线路的电气参数影响很小。金属护套与铠装焊接在一起或两侧终端站接地电阻为零时,海底电缆线路的零序阻抗和正序阻抗基本相同。采用铜丝铠装时,终端站的接地电阻对零序阻抗的影响较小;而采用钢丝铠装时,终端站的接地电阻对零序阻抗的影响显著。降低终端站的接地电阻或将护套与铠装焊接在一起,可降低零序阻抗。无论采用铜丝铠装、还是钢丝铠装,海底电缆线路电气参数的不平衡度均很低。单回和双回海底电缆线路可近似视为三相和六相平衡线路。该工程无须采取降低不平衡度的措施。

    2018年11期 v.42;No.420 3812-3819页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]

高电压技术

  • 采用正负半桥子模块级联拓扑的高压多电平波形发生器

    李戈琦;庞磊;孙玮;龙天骏;张立松;叶明天;张乔根;

    随着电力系统设备电力电子化程度的不断提高,系统中诸多绝缘部件会承受多样化的高压脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)波形或高压多电平阶梯波形等阶跃性电压波形。为研究复杂多样的电压波形下设备或相关材料的绝缘特性,需要研制高压多电平波形发生器。在分析传统的半桥型模块化多电平变换器(multi-modularconverter,MMC)拓扑工作原理的基础上,结合典型绝缘缺陷等效负载特性的探讨,提出了一种正、负半桥子模块交替级联拓扑,抑制了因绝缘试验中不对称放电引起的输出电压偏置问题,提高了电源输出电压的稳定性,并且所需开关器件更少而利于小型化,同时便于串联叠加向高电压等级扩展。最终,通过对该发生器主要器件参数进行计算分析,研制了一台输出幅值为4600 V且频率可调的高压多电平波形发生器样机,可产生高压类正弦多电平电压波形、PWM电压波形等各类试验波形,验证了所提拓扑的可行性。

    2018年11期 v.42;No.420 3820-3826页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
  • 陡波前冲击电压下绝缘子表面放电路径研究

    邓桃;梁曦东;姚一鸣;丁嘉靖;张学军;

    陡波前冲击击穿电压试验是检验盘形绝缘子质量的重要指标。以前的研究者开展了大量陡波下绝缘子击穿过程的研究,以提高绝缘子头部的内绝缘强度,进而提高盘形绝缘子的耐陡波性能;但是鲜有研究关注陡波前冲击电压下绝缘介质表面的放电过程。研究陡波下绝缘介质表面的放电特性对于揭示陡波下绝缘子的击穿机理具有重要意义,同时有助于研究RTV涂层带来的盘形绝缘子陡波击穿性能的变化。陡波下绝缘介质表面的闪络路径是研究陡波下放电特性的重要因素。利用高速摄影仪分别拍摄了涂与不涂RTV的绝缘子在不同陡度电压下的放电路径照片,分析了电压的陡度和涂层参数与放电路径的关系。研究结果表明,放电路径与陡波前冲击电压的陡度有密切关系,陡度越高,放电路径具有越"沿面"的趋势。绝缘子涂覆RTV涂层后,陡波下的放电路径具有更"沿面"的趋势,陡度大于200 kV/μs时,其放电路径就已经完全"沿面"了。涂覆RTV使得绝缘件颈部的电场增大,促使涂RTV后的绝缘子在陡波前冲击电压下起弧后,电弧更易"沿面"发展。

    2018年11期 v.42;No.420 3827-3832页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]
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