负荷柔性调控与供需互动关键技术

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,电源结构和负荷形态发生重大变化,“源荷”双侧随机性、波动性显著增加。叠加近年来极端天气因素影响,需求侧季节性负荷峰谷差加大,电力供应保障面临极大挑战,须进一步释放负荷资源参与电网调控。

特约主编寄语

2023年7月11日,习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二次会议强调要加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统,更好推动能源生产和消费革命,保障国家能源安全。相较于传统的电力系统,新型电力系统“三高双峰”的运行特征,对其安全可控带来前所未有的挑战。一方面,高比例新能源接入后的电力系统,系统灵活性需求大幅增加,但传统电源被新能源替代,大大降低了常规灵活性资源的容量,新能源固有的波动性给电网稳定性带来了严重的威胁。

考虑能流-物流耦合的港口综合能源系统规划关键技术及挑战

能流系统和物流系统深度耦合是未来港口综合能源系统(port integrated energy system,PIES)的关键特征之一,开展考虑能流-物流耦合的PIES规划对港口绿色低碳转型具有重要意义。该文首先从传统港口、绿色港口、近零碳港口3个典型阶段展现PIES的形态结构演变,阐述其发展现状和趋势;其次,分析港口物流系统的用能时空可调性,探究PIES能流-物流耦合机理;在此基础上,分析并构建考虑能流-物流耦合的PIES规划一般性模型,提炼并对比跨(港)区级、港区级和码头级3个层级的PIES规划模型特点和建模要素,梳理并评述不同层级PIES规划关键技术的研究现状;最后,着眼于当前考虑能流-物流耦合后PIES规划中的突出问题,对其未来可能发展方向及挑战进行展望。

基于极限学习机模型参数优化的光伏功率区间预测技术

提出一种基于极限学习机(ELM)模型参数优化的光伏功率区间预测技术.首先,提出加权欧氏距离作为光伏功率预测区间评估指标,筛选历史样本单元并优化ELM训练集;然后,提出ELM参数混合寻优算法,利用精英保留策略遗传算法与分位数回归优化ELM模型隐层输入及输出权重与偏置参数,并采用训练后的模型预测光伏功率区间;最后,基于光伏电站与气象站历史数据构建实际算例,预测光伏功率区间,并与其他方法得到的结果进行对比.算例结果表明:所提方法在增加区间预测可信度的同时,能较大程度提高区间预测准确度.

台风灾害下考虑多类型故障不确定性的源网荷协同弹性提升模型

针对现有弹性提升模型系统故障不确定性刻画不充分、源网荷弹性提升措施未协同的问题,提出了一种台风灾害下计及多类型故障不确定性的源网荷协同弹性提升模型。首先,构建了多类型故障概率分布不确定集,以刻画台风灾害下最严重、最可能、连锁故障3类典型故障的概率分布不确定性。接着,基于分布鲁棒优化思想,提出了长短期结合、源网荷协同的分布鲁棒弹性提升措施模型:针对台风灾害下最恶劣多类型故障概率分布场景,在灾前通过输电网扩展规划、快/慢机开机组合、输电网结构优化进行预防,灾中通过差异化切负荷和发电机调度进行抵御和响应。结合模型数学结构特征,基于Benders分解和列与约束生成思想,设计原始-对偶并行分解算法完成模型求解。最后,以IEEE-30节点和中国某区域261节点系统为例,研究了源网荷协同措施的弹性提升效果,验证了所提方法的有效性。

考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划

随着新能源大量接入配电网,新能源出力的不确定性和波动性给配电网规划带来了巨大挑战。在配电网规划中综合考虑源网荷储,可减少新能源不确定性和波动性对规划结果的影响。提出了一种考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划方法。首先,根据密度峰值聚类的思想提出了基于密度峰值改进的近邻传播聚类算法,对风光荷联合场景进行聚类获得典型日曲线。然后,以规划总费用最小为目标函数,建立了考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划模型,并基于二阶锥理论,将原非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划模型。最后,在Portugal 54算例上进行仿真验证,证明了所提模型和方法的有效性。

台风灾害下考虑脆弱线路加固的新型电力系统弹性提升方法

随着双碳目标的提出,传统电力系统将不断向新型电力系统转变。在此背景下,有效应对台风等小概率高损失的极端自然灾害事件是新型电力系统建设中的巨大挑战。线路加固在提升新型电力系统弹性方面有重要作用,但现有加固措施方案制定过程中对新型电力系统内输电网侧脆弱线路关注较少,忽略了灾害下脆弱线路开断引发的多重故障风险,可能导致加固方案适用性减弱。文中聚焦台风灾害,将灾害下负荷损失和脆弱线路存护比例作为弹性量化指标,提出一种考虑脆弱线路加固的新型电力系统弹性提升模型。根据弹性指标特性,分别将灾害下负荷损失和脆弱线路存护比例作为目标函数和约束条件,该模型以线路加固成本、台风灾害下切负荷成本之和最小为目标,考虑了脆弱线路存护比例约束。通过IEEE RTS 24系统算例分析表明所提方法能够有效满足弹性指标要求。

多目标电网规划的分层最优化方法

针对目前研究大规模多阶段多目标电网规划遇到的问题,提出了多目标电网规划的分层最优化方法,使得计算量大幅度降低,避免了多目标函数处理的困难;同时提出的改进最优切负荷模型更易于计算缺电成本,使可靠性指标转化为经济性指标时方便实用,算例证明了本文算法的有效性。

考虑高比例可再生能源的交直流输电网规划挑战与展望

未来高比例可再生能源的时空分布特性将给电力系统规划带来前所未有的挑战,电力系统基本形态与运行特性将发生根本性变化。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了高比例可再生能源并网的输电网规划面临的科学问题,分别从网源协同规划、输电网柔性规划、与配电网协同的输电网规划、输电规划方案综合评价与决策方法四个方面,提出了考虑高比例可再生能源并网的输电网规划的研究思路与框架。最后,对未来高比例可再生能源并网的输电网规划进行了展望与总结。

基于盲数BM模型的电网灵活规划方法

介绍了盲数BM模型及其特点,采用了盲数描述电网规划中各种不确定性信息,提出了基于盲数BM模型的电网规划模型,并利用成本效益分析方法求得具有最佳经济性和可靠性的电网灵活规划方案.算例分析表明,基于盲数BM模型描述和处理不确定性信息获得的电网灵活规划方案具有更好的灵活性、适应性.

多目标电网规划的一般最优化模型

针对现有电网规划中难以很好综合考虑经济性和可靠性的问题,在对电网规划进行数学描述的基础上,以供应方开发成本最小和需求方缺电成本最小为目标函数,提出了多目标电网规划的一般最优化模型,并直接在算法的寻优过程体现该最优化模型.同时以改进的混合遗传模拟退火算法为求解工具,来解决该多目标电网规划问题.算例证明了该模型的有效性.

基于等微增率准则的电网灵活规划方法

采用场景方法将未来负荷的不确定性转变为多个确定的未来场景,引入了电网规划方案的初始投资和补偿投资概念,提出了基于等微增率准则的电网灵活规划方法.算例分析表明,采用该方法求得的最佳电网灵活规划方案比常规方法所需的总投资费用少,具有更好的适应性和灵活性.

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。

输电网柔性规划研究综述

柔性规划方法是电力市场环境下输电网规划研究的重要方向,它与传统规划方法存在区别。文中比较了柔性规划和传统规划的不同,对国内外已有的电网柔性规划方法进行了较为全面而系统的综述;最后,对电力市场环境下输电网规划研究的发展方向提出若干建议。

主动管理模式下分布式风电源规划

提出主动管理模式下基于双层规划的分布式风电源选址定容规划模型,以分布式风电源的净收益期望值最大作为上层规划目标,以满足节点电压和支路潮流约束下风电源出力切除量期望值最小作为下层规划目标,考虑主动电压管理在改善节点电压和支路潮流方面的积极作用,提出模拟植物生长算法与概率最优潮流算法相结合的求解方法.33节点配电系统规划结果验证了规划模型的合理性和求解算法的有效性.

简单电力系统的局部分岔数值计算分析

运用延拓法对一个简单电力系统的鞍结点分岔和Ｈｏｐｆ分岔进行计算分析，并与其它文献的计算方法和结果进行了比较。不难看出，延拓法是对电力系统非线性行为进行局部分析的一种较为严谨和准确的数值计算方法。

邻近电压崩溃点处的系统最优控制方向

通过静态模型对动态模型的有效模拟，可以使电力系统静态模型和动态模型的鞍结分岔点（电压崩溃点）相同。在适当建模的情况下用静态模型求得系统的鞍结分岔点及其左特征向量，按此方向控制系统的行为可以最快地远离电压崩溃点。在特征值的求取上采用求解高阶稀疏对称阵特征对的Ｌａｎｃｚｏｓ 法，实例证明用Ｌａｎｃｚｏｓ 法求取特征值和特征向量比常用的逆迭代法精度高。

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出。文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法。首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平。其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型。上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题。然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解。最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求。

考虑出力调整和柔性约束的电网规划方法

在柔性约束规划概念的基础上,加入发电出力调整部分,分别对同步和异步规划这两种可能解决的方法进行建模、求解,并与传统的规划方法分别进行了比较.在证明其经济性、可行性的同时,分别讨论了它们的优缺点.

电力滤波器参数的优化选择方法

本文提出了一种新的电力滤波器参数选择的优化方法。所提方法基于两个目的：一是将系统中的谐波电压和电流降低到允许的水平，二是为系统提供所需的全部或部分无功补偿。引入非线性规划理论以后，参数选择的一些子问题被描述成约束优化问题，所定参数为单调谐滤波器中电容器的额定电压、额定容量及滤波器中无功输出的优化分配。所提方法优化协调了单调谐滤波器组间的滤波方案，考虑了为力滤波器参数选择所涉及到的技术指标和安全指标。本文还讨论了高通电力滤波器参数选择的优化问题，介绍了一种确定高通滤波器的截止频率、品质因数、电容器的额定电压和额定容量的新方法。本文所提出的方法和设计步骤的有效性已通过实际例子的数值仿真试验验证。