基于多层级时空图神经网络的风电机组在线异常检测

在风电场运营中,准确及时的故障检测是降低风电机组运行维护成本的关键。然而,现有检测方法未充分挖掘功能单元间的潜在时空关联,限制了检测准确性的提升。文中提出了一种基于多层级时空图神经网络的风电机组在线异常检测方法,以提高故障检测的准确性。该方法依据风电机组物理结构,将其功能单元划分为多个子图,从而构筑了一个多层级的时空图神经网络,通过图注意力机制和多头注意力机制全方位地分析风电机组各传感器节点与功能单元之间的关联强度。同时,针对数据采集与监控(SCADA)系统数据的时间关联,设计了动态图神经网络和时间注意力机制,使正常行为预测模型捕捉了SCADA系统数据的时间关联特性,实现了空间和时间特性的有效融合。最后,基于中国上海某风电场的实际数据验证了所提方法的显著有效性。

市场环境下考虑全周期经济效益的工业园区共享储能优化配置

为提升用户侧储能运行效率、改善投资成效,提出一种在市场环境下考虑全周期经济效益的工业园区共享储能(SES)优化配置方法。一方面,通过协调不同用户间的差异化调节需求,减少储能容量要求;另一方面,通过整合用户与SES的灵活调节能力,参与需求响应市场拓宽盈利渠道,并且考虑了SES全运行周期经济效益测算以降低投资风险。首先,结合电力市场交易规则,提出了多工业用户组建合作联盟的园区SES运营模式。其次,以运营周期内联盟总成本最小为目标,建立SES双层优化配置模型,其中,上层模型旨在形成最大化投资成效的SES规划方案,而下层模型则综合考虑分时电价、需求响应违约风险等因素形成储能的最优投标调度方式,并结合市场时序演变规律精准量化SES在全运行周期内的运营收益,对上层结果进行修正。接着,利用近似KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将该模型转化为单层模型进行求解,结合雨流计数法与迭代法量化SES容量衰减对其配置方案的影响,并利用双边Shapley值法分摊各工业用户的投资成本。最后,算例仿真验证了所提方法的有效性,并且分析了储能盈利模式、SES容量衰减以及需求响应违约风险等因素对SES投资经济效益的影响。

新型配电系统中考虑电动汽车差异化行为特性的充换电站规划方法

随着电动汽车用户数量的增加,研究电动汽车差异化行为特性对高比例新能源配电网的影响具有重要意义。通过蒙特卡洛法对电动私家车负荷特性进行建模,同时提出电动公交车在3种差异化行为特性、补能模式下的负荷特性模型;以网损和充换电站成本最小、光伏消纳最大为目标,建立了含分布式电源以及不同种类电动汽车充换电站的配电网协同规划模型,采用yalmip工具箱结合cplex求解器进行求解,旨在规划差异化电动汽车充换电站容量以解决电动汽车类型比例不同时的规划问题。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例验证了所提模型的有效性。

分布式光伏集群功率短期预测的空间互补特性初探

随着分布式光伏装机容量的快速增长,分布式光伏集群功率预测对电网调度的影响日益增强。分布式光伏集群功率预测存在“先累加后预测”“先预测后累加”以及“先聚类再预测”3种技术路线。通过在含600多个分布式光伏站点实测功率数据集上的实验发现,分布式光伏集群功率预测存在“空间互补”现象,即3类集群预测路线得到的预测误差相比于单个场站的平均预测误差都有所降低。为了探究空间互补现象的产生机理及影响因素,首先从机理分析的角度将其归纳为“出力曲线互补”和“预测误差互补”两类空间互补特性。然后,提出了“空间互补系数”这一概念,对互补效果进行量化评估。最后,探究了集群规模、分布范围、天气类型和聚类簇数4种因素对空间互补特性的影响。结果表明,两类空间互补特性对分布式光伏集群短期功率预测精度提升效果显著,且预测误差互补在精度上优于出力曲线互补。研究结果可为分布式光伏集群划分提供依据,有助于实现更加高效且准确的功率预测。

基于运行–市场强耦合特性的配电网扩展规划

为减少适应高比例可再生能源接入的网络扩建投资,提出应用运行–市场决策耦合特性平抑供需波动、缩小规划裕度的配电网规划方法。构建双重嵌套式博弈模型衔接不同时间尺度下的配电网强耦合决策问题,其中,外部博弈用于引导配电系统运营商制定计及可控资源双向调节能力的规划方案;而内部博弈则面向未来的售电侧现货市场,刻画系统运营商与众市场主体在分散式定价机制下的调度决策过程,并考虑各主体供需弹性对实时运行的反馈。为克服双重博弈模型的不可计算性,提出4层分解算法对多时空尺度协同决策问题进行解耦,利用对偶割平面更新诱导域,实现了各层独立决策模型的协调优化。最终,改进的IEEE33节点算例论证了该文所述方法的可行性和有效性。

No.4智能配电网规划的方法和工具

实现智能配电网规划的关键在于研究开发适合其特点的方法与工具。文章基于第23届国际供电会议规划分会(CIRED2015-S5)中的相关议题,从负荷模拟和预测、网络模拟和表示、规划中广泛涉及的电气计算和分析3个方面介绍了与智能配电网规划有关的方法和工具,旨在为该领域的研究开发人员提供参考与借鉴。

基于PCA熵权法的中压配电网运行模糊综合评价体系

提出了一种基于主成分分析(PCA)并融合客观权重的中压配电网运行模糊综合评价体系。采用供电能力、供电质量以及经济性指标作为表征配网运行状态的源数据,通过求取相关系数矩阵的特征值和特征向量,从而确定配电网运行的主成分,形成一组相关性弱、而包络信息量大的评价体系。在体系内利用熵权法对新的评价指标进行客观赋权,最终形成10 k V配电网运行方式的模糊综合评价体系。对某地区的配电网运行方式进行评价,结果表明所提模型具有一定的合理性和科学性。

低压台区用户的防窃电的趋势嫌疑度分析方法研究

提出了一个基于数据采集分析的用户窃电嫌疑度评测方法。通过分析某段时间周期内某台区的用电量总体变化趋势,并与上个周期进行比较,以此作为趋势参照,对比分析该台区下各个用户在各自周期内的用电量变化趋势,若用户趋势变化出现较大程度不一致则判定为嫌疑用户,并根据不一致的偏移程度大小来度量窃电嫌疑度,以便电力公司进行用电排查。从而配合用电稽查甄别出适当的用电行为及诚信用户,最终达到强化用电管理的目标。

国内外台区中低压配电网典型供电模式研究

深入分析了国外台区中低压配电网的供电模式,并在技术要点、经济价值、应用场合以及优缺点等方面详细比较了国内外所采用的各类接线方式。基于现状分析和发展趋势预估了未来我国台区配电网建设可以借鉴的先进技术方案,以便为相关研究人员提供参考指导。

智能配电网中的负荷分类标准与方法研究

针对负荷的负荷水平、变化频率、重要程度以及电能质量等4个方面提出了一种有效的负荷分类方法。该方法结合负荷相关特性并全面体现负荷供电需求,对原有分类方法进行了改进,得到较为合理的负荷分类结果。该方法对智能配电网中的负荷预测、电价制定以及系统规划有重要的指导意义。

计及柔性安全裕度的多电飞机负载转供策略

采用多电飞机电气系统的节点电压柔性表示可变的运行点安全裕度,提出考虑飞机运行工况和变频启动发电机故障位置的离线最优负载转供策略。首先,基于同一工况下负载相关关系构建多维联合分布函数,结合蒙特卡洛法生成表征负载不确定波动的大量场景,并利用Ward系统聚类进行场景削减。然后,以增大系统电压柔性和降低网络损耗为目标,建立了负载转供柔性优化模型。同时,为提高计算收敛性和速度,对NSGA-Ⅱ算法进行改进,最终结合TOPSIS分析得到Pareto最优折中解。应用实际Boeing 787电气系统进行分析,结果表明,改进NSGA-Ⅱ算法具有更快的收敛速度和更佳的优化结果,且本模型得出的转供策略对比传统方式在提升运行安全性与经济性方面有一定效果。

电气-供热管网系统等值模型与静态潮流分析方法

随着光伏、风电等清洁能源的持续增长,电热混合系统将是未来综合能源系统的发展趋势。首先,建立供热管网系统流体质量流量与电力系统电功率的等值关系,保证电力功率流、热力流量流可以在统一的时域尺度下进行分析。在此基础上,分别构建供热管网系统的平均温度响应模型及电锅炉外特性模型,确立供热管网系统响应状态及电、热功率流间相互影响的变量。基于牛顿法和供热管网水力计算基本原理,推导电气-供热管网系统潮流修正方程及其雅可比矩阵元素表达式,提出计及电制热效率随系统运行环境变化的电热混合系统潮流静态分析方法。最后,通过算例分析验证了所提出方法的可行性及实用性。

基于双层优化的工业园区集中-分布需求响应机制

随着我国逐步推动能源绿色低碳转型、优化能源发展布局和增强能源治理效能的目标,需求响应机制成为我国未来发展的重点之一。工业园区是我国用电占比最高的产业,同时具有不确定性小、易于调控的特点,因此以工业园区为对象进行研究具有重大意义。为实现工业园区参与需求响应,建立了工业园区多能耦合优化模型,考虑到各个工业园区的隐私性要求,构建了集中-分布式需求响应模型,通过双层优化来得到园区聚合体最后的优化结果。通过对工业园区聚合体的算例分析,结果表明,集中-分布式需求响应方法能在保护隐私性的基础上实现经济性。

考虑微网优先自治的分布式智能配电系统优化调度方法

随着可再生能源渗透率的不断提高,新型配电系统中存在可再生能源需要就地消纳的问题。为此,基于含多微网的分布式智能配电系统架构,提出一种考虑微网优先自治的分布式智能配电系统优化调度方法,在该系统的运行调度中考虑了微网优先自治的决策偏好。首先微网内部进行优化调度,其次采用虚拟发电机模型和虚拟储能模型对微网所有资源进行资源聚合后上报给配电系统,之后配电系统根据上报的可行域制定调度策略,最后配电系统将调度策略下发给微网进行调度。算例分析表明所提方法可以实现微网优先自治。

基于矩阵化评估的配电网可靠性投资优化及可靠性电价问题研究

为了在配电网可靠性提升的需求下实现精准投资,并进行成本分摊,制定了可靠性电价,从而实现电力市场均衡。提出矩阵化显式可靠性评估算法,并据此进行可靠性投资优化及可靠性电价的定价。针对频率型可靠性指标,构建了引导规划阶段配电网元件更新或架设双回线路的优化模型,降低了运行阶段元件和负荷点的故障率。针对时间型可靠性指标,构建了引导元件扩容、增加备用电源的优化模型,从而满足运行阶段负荷转供的容量需求,减少负荷点停电时间。采用所提出的矩阵化显式可靠性评估算法对配电网优化前后的负荷点时间型、频率型可靠性指标进行计算,并将可靠性优化产生的成本依据2种指标的变化量进行分摊,制定各个负荷点的可靠性电价。在IEEE 33节点配电网中进行可靠性评估及优化,并制定可靠性电价,验证了所提方法的可行性。