考虑管道多种失效模式及结构参数相关性的电-气互联系统可靠性评估

目前在电-气互联系统供能可靠性评估方面,通常考虑天然气管道的破裂失效,较少考虑管道泄漏失效对系统可靠性的影响。实际上管道的失效模式包括小孔泄漏、穿孔及破裂,管道在泄漏时仍能输送部分天然气。另外,在天然气管道结构可靠性计算中通常假设管道参数相互独立,而忽略了参数间的相关性。该文针对上述问题,提出考虑管道多种失效模式及结构参数相关性的电-气互联系统可靠性评估模型。首先,根据管道失效机理,采用Mises准则建立管道的极限状态函数,在考虑极限状态函数参数相关性的基础上分析管道的失效率,并根据天然气管道的状态转移特性,建立管道的多状态运行模型;其次,针对管道小孔泄漏、穿孔建立管道的天然气泄漏模型,以刻画管道在这两种降额运行状态下的输送能力;最后,采用IEEE RTS79-NGS20系统作为算例,验证模型有效性。

计及电力不平衡风险的配电网分区协同规划

在实现“双碳”目标的过程中,大量分布式可再生能源随机接入配电网。由于分布式电源出力的波动性,配电网可能出现弃电、切负荷等电力不平衡的情况。提出一种计及电力不平衡风险的配电网分区协同规划方法。构建一种基于非参数估计方法的时序源荷特性仿射模型,以描述源荷特性的时序波动性和不确定性,并利用Wasserstein距离指标进行聚类,减少时序预测误差概率分布的数量;采用A*算法计算在电力廊道受限条件下负荷点之间的距离,并构建负荷点间距离矩阵和功率特性匹配度矩阵,以划分馈线区块;提出电力不平衡风险价值的计算方法,量化灵活性资源水平与电力不平衡风险间的关系;基于此,构建配电网双层协同规划模型,上层以线路和储能装置投资费用最低为目标,下层以配电网运行成本和电力不平衡风险成本最低为目标。以西北某地区实际配电网为案例,验证所提方法的有效性和优越性。

基于全纯嵌入的多时间断面潮流快速计算方法

为分析新型电力系统的长时间尺度特性,需开展多时间断面下的潮流计算。提出基于全纯嵌入的多时间断面潮流快速计算方法,在较小的误差下实现配电网多时间断面电压幅值和相角的快速计算。对全纯嵌入法中的电压幂级数系数开展数值分析,推导出电压幂级数系数的线性计算方法。在此基础上,提出2种多时间断面潮流快速计算方式。配电网测试系统的测试结果验证了所提方法的有效性。

基于全纯嵌入线性潮流的配电网灵活性资源优化配置

针对配电网考虑电压波动的灵活性资源配置模型因非线性潮流计算而难以求解的问题,本文提出一种基于全纯嵌入线性潮流的灵活性资源优化配置方法。首先,基于快速灵活的全纯嵌入潮流法,开展电压全纯函数的幂级数系数分析,建立一个适用于优化配置研究的全纯嵌入线性化潮流模型;其次,建立统一的配电网灵活性资源模型,以最小化平均电压偏差和日运行成本为目标函数,建立多目标灵活性资源优化配置模型,利用所提线性潮流模型将混合整数非线性的优化配置模型转化为混合整数线性模型。最后,利用改进的IEEE33节点测试系统进行仿真,结果验证了所提线性化优化配置模型的有效性。

基于改进粒子群优化算法并计及静态电压稳定性的电力系统无功规划

提出了基于改进粒子群优化算法的无功规划方法,该方法有效提高了初始粒子的质量,消除了传统粒了群优化算法的边界振荡现象,利用电压稳定裕度指标对系统负荷节点进行排序,选择其中电压稳定性较薄弱的节点作为无功补偿装置的安装点,将电压稳定裕度最大作为无功规划的目标函数之一,以改善系统的静态电压稳定性。该规划方法在IEEE30节点系统的应用结果表明其在降低网损的同时能够有效提高负荷节点的电压稳定裕度。

以简化直接法求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点

对于1个n维电力系统,以往求解Hopf分岔点的直接法需要解1个2n+2维的方程组,计算量很大,极易陷入维数灾难。该文把一种直接求解Hopf分岔点的新方法引入到电力系统动态电压稳定分析中。该方法构造了1个n+2维的拓展系统,该拓展系统由描述电力系统动态特性的微分代数方程组和2个标量方程组成。直接求解该拓展系统就可以获得电力系统动态电压稳定的Hopf分岔点,简化了计算过程。2个典型电力系统动态模型的算例,验证了其有效性。该方法计算量相对较小,适用于大型电力系统动态电压稳定的分析计算。

利用回路电流和节点电压混合分析法快速构造电压稳定域

应用回路电流和节点电压混合分析法对π型基本回路模型进行了分析,给出了一种利用节点注入功率和网络参数快速构造基于状态空间的电压稳定域的方法。提出了一种新型快速计算电压稳定裕度的指标,该指标以负荷节点注入电流幅值的平方与节点无功功率之间的差值来表征电压稳定裕度。最后将所提出的方法应用于IEEE30节点系统和IEEE118节点系统,并与已有算法进行了比较,验证了该方法的可行性。

考虑经济性的日前风电消纳动态评估方法

风电消纳过程中涉及到电网企业、常规发电企业、风电企业和社会等利益相关方,但因风电出力具有波动性和随机性,故电网企业消纳风电的积极性不高。对风电消纳涉及到的各利益相关方进行经济性分析,建立了风电消纳动态评估两阶段模型,并设计了相应求解算法。第1阶段模型得出无风电时各常规机组的启停状态及出力,第2阶段模型为有风电时制定日前风电调度计划。通过IEEE 30节点系统和南方某地区电网算例,分析了风电消纳的评估结果及各利益相关方的经济性。结果表明,以电网企业的总成本最小为目标函数优化风电调度时,电网企业的经济性最佳。

分岔理论在电力系统电压稳定研究中的应用述评

首先简要介绍了分岔的基本概念,然后从静态分岔和动态分岔两个方面,评述了分岔理论在电压稳定研究中的应用情况。重点介绍了鞍节分岔点和Hopf分岔点的求取算法,分析了各种算法的优缺点,并简要介绍了奇异诱导分岔在动态电压稳定分析中的应用情况,最后对分岔理论在电压稳定研究应用中的前景进行了展望。

基于参数控制变量最优潮流算法在电力系统配网无功优化中的应用

在电力系统配网无功优化计算中,由于总的无功最优补偿容量无法确定,所以传统的等网损微增率方法无法得到一个较优的补偿方案;另外,在配网的实际运行中,当电压偏差较大时,有载调压变压器往往作为调节电压的手段而对无功功率的分布产生影响,这也使得等网损微增率方法难以实现.为了解决该问题,提出了一种将基于参数控制变量的最优潮流算法作为主要手段的新型无功优化方法.该方法以最小化平衡节点的注入功率为目标函数,将并联补偿的电容器组的电纳值和可调变压器的变比作为控制变量,在计算过程中计入了由于进行无功补偿所造成的网络参数变化,从而提高了计算精确度.最后给出了该方法应用于IEEE-30节点系统的计算实例.

基于信息熵的光伏发电选址与定容规划

本文提出了基于信息熵的光伏发电选址定容方法,该方法利用信息熵衡量选址影响因素的重要性、最大可消纳光伏出力功率与光伏出力的波动相似程度,以待选节点决策量化值最大为选址目标,以消纳电量最大为定容目标,在提高光伏消纳能力的同时降低弃光率。最后,以华东某实际电网为例进行规划计算,验证了所提方法的合理性。

基于分形维数的500kV/220kV电网结构量化方法

现有的500 k V/220 k V分区规划大多通过开断个别线路进行分区,未对整体性网架结构进行量化研究。基于此背景,提出了一种通过求取地理接线图的分形维数预测区域短路电流的方法。首先,结合电网的地理接线图,利用MATLAB编写的盒维数计算程序对实际电网结构进行了分形维数的量化研究;其次,通过对电网结构分形维数与短路电流基本模型的研究,建立了电网结构分形维数与短路电流的数学关系,达到了预测短路电流的目的。算例结果验证了该思路的可行性。

基于图形界面和无线通讯方式的配电变压器监测分析系统

讨论了配电变压器监测的必要性,给出了一种基于图形界面和无线通讯方式的配电变压器监测分析系统,并介绍了系统的组成、功能、设计实现方法,以及系统的应用情况.

基于Petri网的配电网信息物理系统可靠性评估

该文提出一种基于广义随机Petri网(generalized stochastic Petrinets,GSPN)的配电网信息物理系统(cyber-physical system,CPS)可靠性评估模型。首先,考虑配电网CPS的动态控制关系,基于GSPN的基本原理,构建配电网CPS的Petri网模型;之后,分析了信息攻击及信息元件自身故障对于配电网CPS运行可靠性的影响,并构建了系统元件的状态模型;然后,结合最大流理论,判断故障后各阶段的令牌数,并计算相应的可靠性指标。基于Petri网的评估方法,可以直观地刻画系统拓扑结构及元件状态变化,并通过动态方程推理故障后果,避免了故障后果分析的遍历过程,提升了评估效率。最后,以IEEE-RBTS BUS6配电系统为例开展仿真测试,验证了所提模型的有效性。

信号分解技术在新能源发电功率预测中的应用评述

非平稳性是影响风电功率序列和光伏功率序列精准预测的主要问题。信号分解技术能够将非平稳功率序列分解为若干不同频率的固有模态分量,从而平缓序列的波动程度,提取序列特征,建立具有强适应性的预测模型,实现预测精确度的切实提高。首先将信号分解技术进行归类划分,从时域分解和频域分解两个角度系统评述了国内外研究人员对信号分解技术的应用研究现状;其次,从风电和光伏功率预测两个方面详细评述了信号分解技术的应用研究实例并通过实际分解结果对比了分解技术的优缺点;最后,总结了信号分解技术的应用场景,并对分解技术的应用领域和提高预测精度的研究方向进行了展望。

特约主编寄语

高比例的新能源接入与高比例电力电子设备应用以及源荷双边随机性是以新能源为主体的新型电力系统的显著特征,风光的波动性、间歇性、随机性和系统的转动惯量及短路容量锐减等问题给电网安全稳定运行带来严峻挑战。在构建以新能源为主体的新型电力系统的进程中,源网荷储一体化是重要的发展模式,通过电源、电网、负荷和储能的灵活调节和协同互动优化运行,实现多能源互补,促进供需两侧实时精准匹配,有效解决风光等清洁能源消纳和电网波动性等问题,提高新型电力系统安全稳定和综合效率。

数据驱动下的日前市场发电商智能决策方法

双碳背景下日前市场逐步开放,新能源发电接入电力系统中,增加了发电商报价决策的风险。考虑新能源出力的不确定性给发电商带来额外的成本,将新能源发电商也视为市场价格的制定者,建立了发电商的报价博弈模型,提出了一种深度学习的数据驱动型发电商智能决策方法。该方法通过学习历史的市场交易结果,不需要利用发电商的成本等隐私参数就能求解最优报价决策。首先,利用Nash均衡条件搜索历史数据中的最优报价标签,并与负荷功率、天气等因素作为数据驱动模型的训练数据。其次,构建了基于自动编码器(auto encoder, AE)与长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络结合的AE-LSTM深度学习模型。考虑到含新能源的电力市场报价样本较少难以满足深度学习的训练要求,利用大量的无标签数据对LSTM网络做无监督预学习,再用少量含标签的样本数据对该网络微调整。利用训练后LSTM模型在线决策得到发电商的最优报价,并递交至独立系统运行商完成出清。最后,通过仿真算例验证了所提出的数据驱动模型在不同场景下报价决策的有效性。

考虑灵活性供需匹配的电力系统自适应时间尺度调度策略

可再生能源和灵活性资源的大量接入,增加了电力系统调度的复杂性。为满足系统中灵活性需求波动的非平稳性,在计及灵活性资源响应特征差异化的基础上,文中提出了考虑灵活性供需幅频匹配的电力系统日前自适应时间尺度调度策略。首先,基于区间数理论描述了日前可再生能源功率预测误差率的不确定性,进而得到灵活性需求的不确定性场景。其次,采用均值变分模态分解技术对灵活性需求序列进行分解分析,建立灵活性资源的响应物理模型。然后,利用分解子模态的波动周期属性与灵活性资源的响应周期属性构建灵活性供需幅频匹配框架,并根据匹配结果建立自适应时间尺度的优化调度模型。最后,对优化后的IEEE 39节点系统和实际电网系统展开分析,验证了所提方法的合理性。

考虑柔性负荷响应策略的有源配电网可靠性分析

随着大量柔性负荷以及分布式电源的接入,配电网运行可靠性受到多重不确定因素影响。提出了一种考虑柔性负荷响应策略的有源配电网可靠性分析方法。首先,采用伊藤随机过程描述分布式电源出力的时序不确定性。其次,根据柔性负荷特性以及基于一阶随机占优理论的转供容量约束提出柔性负荷滚动响应策略。最后,采用马尔科夫蒙特卡洛法对改进的RTBS6系统进行可靠性分析。算例分析了不同柔性负荷响应策略以及分布式电源接入容量对柔性负荷的出力以及可靠性的影响,为柔性负荷响应提供借鉴。

利用时空相关性的海岛长期风速序列估计方法

丰富的历史风速数据是开展海岛微电网规划工作的前提。为此,针对待规划海岛无历史风速数据的问题,提出了一种利用周边海岛风速时空相关性估计目标海岛长期风速序列的方法。首先,结合滑动窗和云模型,自适应划分周边海岛风速序列的时序区间;其次,根据各时序区间内风速云模型数字特征的余弦相似度,匹配周边海岛各分段风速序列间的相似性转移关系(similarity transfer relationship,STR);最后,考虑STR与海岛空间位置关系,以权重表示各STR对目标海岛风速序列估计的影响,进而依据各STR及其权重估计目标海岛的长期风速序列。研究结果表明:相较于利用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)计算各天风速序列间的相关性,进而估计海岛长期风速序列的方法,使用所提方法得到的估计结果与实际序列间的平均绝对误差、均方根误差和PCC分别约改善了7.31%、17.98%和0.46%,所提方法能够实现较高准确度的海岛长期风速序列估计。论文研究可为历史风速数据缺失情况下开展海岛风速预测工作提供参考。