考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法

为进一步促进用户侧用电行为低碳化,以动态电碳排放因子为信号、以碳税为手段,结合电价建立一种新的用户侧电碳综合需求响应。根据平均电碳排放因子的度电排放表征特性,提出能够反映不同时段用电碳排放差异的动态电碳排放因子计算方法。在现有发电计划安排能够保证用户碳税利益需求的前提下,将动态电碳排放因子与碳税结合,以碳税作为经济手段引导用户关注各时段用电产生的碳排放差异。将动态电碳排放因子和电价的特点相结合,提出一种考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法,用户能够根据各时段电价和电碳排放因子信息调整自身用电行为,以期降低负荷峰谷差、缓解系统调峰压力的同时,加强用户侧用电低碳性。通过仿真分析,验证了所提方法能够在降低峰谷差的基础上,进一步发挥用户侧低碳用电方面的作用,有助于提高电力系统经济性和低碳性。

应对极端冰灾的电力系统多阶段韧性提升策略

为提升冰灾下电力系统的韧性,降低系统负荷削减量,提高系统恢复速率,提出一种应对极端冰灾的电力系统多阶段韧性提升策略。对冰灾场景以及受冰灾影响的线路故障率进行建模;从线路抗冰能力、系统负荷损失、系统恢复情况、线路受损情况、维修资源充裕度多个角度构建电力系统综合韧性评估指标,以定位冰灾下系统的薄弱环节;在此基础上,通过灾前线路故障风险预测、灾中机组出力调整以及除冰线路筛选和主动停运除冰、灾后维修顺序规划等策略提升冰灾下的系统韧性。基于IEEE 39和IEEE 118节点系统进行仿真分析,结果验证了所提韧性评估方法和提升策略的有效性。

基于XGboost-DF的电力系统暂态稳定评估方法

针对现代互联电网扰动后失稳模式不再单一,多摆失稳频频发生的现象,文中提出一种基于极限梯度提升-深度森林的暂态稳定评估方法。利用母线电压轨迹簇构建人工特征集,通过极限梯度提升方法对特征集进行监督特征编码;利用深度森林对监督编码后的稀疏矩阵进行三分类,进而建立起大规模数据集和失稳模式的映射关系;在IEEE 39节点和IEEE 140节点系统上进行仿真分析,所提方法具有很高的准确率和抗噪性能,能有效降低多摆失稳的误判率,并且在同步相量测量单元缺失情况下仍有较强的鲁棒性。

面向高比例新能源电力系统调峰需求的储能容量配置方法综述

高比例新能源的接入导致传统电力系统的稳定性与经济性受到极大影响,常规电力系统功率调节手段不足以应对。解决新能源电力系统调峰问题的重要途径是引入储能系统,辅助机组进行调峰并平滑新能源出力曲线,可有效降低新能源高比例接入带来的运行风险,对新能源消纳起至关重要的作用。文中对储能参与新能源电力系统调峰涉及到的容量配置、优化建模以及电力市场环境下储能参与调峰辅助服务等方面的研究进展进行梳理,旨在为未来高比例新能源电力系统面临的调峰问题提供研究思路。论文首先介绍了高比例新能源接入背景下储能参与电力系统调峰的容量配置目的及配置方法,然后展开论述调峰建模、定价建模两个方面的储能系统建模方法,并对其国内外研究现状进行归纳总结,最后对储能系统在未来发展面临的挑战和重点研究的方向进行了展望。

输电线开断控制对交直流混联电力系统暂态稳定性影响研究

针对交直流混联电力系统暂态稳定问题,输电线路开断(Transmission Switching,TS)控制可以作为一种调控手段以避免混联系统崩溃。输电线路的开断通过改变网络拓扑结构来优化混联系统的有功潮流,影响支路暂态势能分布。文中从网络能量角度对失稳混联系统割集支路的能量稳定程度加以分析,设计输电线路开断调控策略。首先构建支路开断评价指标寻找可改善割集支路能量稳定性的线路;进而采用多目标0-1规划筛选最优开断线路组合;最后对含直流线路的十机系统进行仿真,验证所提组合断线控制策略的有效性。

基于风电-碳捕集电力系统的灵活性调峰策略

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提出碳捕集电厂灵活性调峰的运行策略,并阐述所提策略的低碳性与经济性。构建以电力系统综合成本最优为目标的风电-碳捕集调度模型,并基于此模型对比不同灵活运行方式下碳捕集电厂的低碳性能与经济效益。最后,在改进的IEEE 39节点系统中进行仿真,结果验证了所提模型可有效协调调峰资源,在满足电力系统调峰需求的同时降低系统的碳排水平与运行成本。

含混合多端直流的电力系统静态电压稳定域构建

针对含混合多端直流输电(Hybrid-MTDC)的交直流系统静态电压稳定域(SVSR)构建难题,提出一种含Hybrid-MTDC的交直流系统静态电压稳定域边界(SVSRB)快速搜索的预测-校正方法.计及多类型换流站的控制策略切换特性和站间控制策略协同,构建含Hybrid-MTDC的交直流系统连续潮流模型,搜索SVSRB上的首个临界点.借助获取的首个临界点信息,根据SVSRB拓扑特性,通过所提预测-校正模型实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSRB上相邻临界点的快速、准确获取,进而构建出含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR.通过含Hybrid-MTDC的IEEE 5节点和IEEE 118节点测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明所提方法可实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR高效、准确构建.

基于自适应幂级数初始点的电力系统全纯嵌入潮流并行计算

在利用全纯嵌入潮流计算方法求解电力系统潮流时,若平启动的电压幂级数初始点远离系统潮流解实际值,则易导致计算量增大,且在求解各节点电压的过程中,传统基于中央处理器(CPU)串行计算架构的计算耗时较长。提出一种基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流并行计算方法。根据系统节点导纳矩阵和平衡节点电压自适应调整系统全纯嵌入潮流的幂级数初始点,构建基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流计算模型,以加快电压幂级数的收敛。借助多核CPU计算平台实现各节点电压Padé近似的并行化,以提高系统潮流方程的求解效率。不同规模测试系统的仿真结果表明,所提方法可实现电力系统全纯嵌入潮流的高效、准确求解。

考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。

风电参与电力系统调频控制策略综述

随着可再生能源的大规模开发,以风能为代表的可再生能源大量并入电网,且渗透率不断提高。一方面,由于惯性时间常数较小的风电机组替代了传统发电机组,系统的总体惯量减少;另一方面,由于风能本身所具有的间歇性、随机性,系统的频率特性发生改变,调频能力随之减弱。风电参与调频是解决风电上网约束的有效手段之一。为此,对风电参与调频领域的研究进行综述,首先以双馈风电机组和永磁直驱风电机组这2类最常用的变速风电机组调频控制策略为例,综述风电机组转子超速控制、桨距角控制、虚拟惯量综合控制、虚拟同步发电机控制,储能与风电调频以及多控制策略联合的原理、优缺点和发展趋势等;然后针对风电场参与系统调频的若干问题进行分析;最后对本领域未来可研究的问题进行展望。

基于轨迹灵敏度频域特征提取的电力系统仿真误差主导参数识别

电力系统动态仿真中主导参数的准确识别是进行仿真验证的前提,传统方法通过比较各参数的轨迹灵敏度时域特征大小确定主导参数。对此,提出了一种基于轨迹灵敏度频域特征提取的电力系统仿真误差主导参数识别方法。通过分析仿真误差曲线的频域特征,提取误差敏感频点;建立评估参数对轨迹灵敏度频域影响的特征指标,通过指标分析各参数轨迹灵敏度在敏感频点处的频域特性,进而得到仿真误差的主导参数集。采用WSCC 3机9节点系统验证了所提方法的有效性,结果表明所提方法弥补了从时域角度提取轨迹灵敏度信息不充分的不足,可为电力系统仿真验证提供理论支持。

基于WAMS实测数据的电力系统仿真致差区域识别方法

针对大电网仿真致差区域定位难的问题,给出了一种基于扰动深度和最小生成树的致差区域识别方法。该方法基于实测数据计算扰动深度指标,设定相应的阈值,解耦去除扰动小的区域,将剩余网络抽象为无向图,以仿真可信度指标作为线路的权值,求取电网的最小生成树及其树枝对应最优割集。在最优割集处注入实测数据进行混合仿真,通过多次迭代压缩,最终达到识别出致差区域的目的。通过IEEE_(10)机39节点系统验证了所提方法的有效性。研究内容能有效降低动态仿真验证的代价,为下一步分块解耦以及模型参数校正提供重要的指导。

含风电电力系统机电振荡局部阻尼评估方法

精细评估风电接入后电力系统的阻尼特性,对于构建以新能源为主体的新型电力系统至关重要。机电振荡过程中始终伴随着暂态能量的耗散,能量耗散是产生阻尼的根本原因。通过计算元件级阻尼耗散,提出了含风电电力系统机电振荡局部阻尼评估方法。首先根据机电振荡分析的能量方法构建了含双馈风机的电力系统暂态能量函数;在此基础上,解析了耗散能量的时域轨迹。通过元件能量耗散与阻尼的关系,建立了阻尼贡献因子指标,用以评价系统局部阻尼贡献;通过对数据进行预处理和Prony分析,建立了基于轨迹信息的阻尼贡献因子指标计算流程。最后,通过多情况仿真分析验证了所提出局部阻尼评估方法的有效性。

考虑需求响应的含光热电站可再生能源高渗透率电力系统多源优化调度

在可再生能源高渗透率电力系统中,如何考虑可再生能源发电的不确定性并实现多源协调优化调度是电力系统运行的重要问题。为此,构建了基于光热电站出力灵活调度的多源电力系统随机机组组合优化调度模型,并将需求响应机制引入该模型,以应对可再生能源高渗透率电力系统中光伏、风电的预测误差以及波动性导致的不确定性问题。该模型以多个场景集下的综合成本最优为目标,在兼顾场景多样性的同时,综合考虑系统的综合成本。最后,以改进的IEEE-30节点系统为例,通过多种调度方式的对比,验证了所提模型的有效性与经济性。算例结果表明,所提调度方式总成本较传统方式降低了4.41%,切负荷量减少了93.74%,可再生能源渗透率提高了1.93%。通过源荷两侧的协调调度,该模型能够在降低系统调度成本的同时保证高渗透率电力系统的稳定性与安全性。

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。

大规模电力系统潮流计算收敛性诊断与调整方法

在对大规模电网进行潮流仿真时,容易出现潮流计算不收敛的情况。针对潮流计算不收敛时难以定位关键影响因素的问题,通过分析迭代中间数据的变化规律,建立判别潮流计算收敛性的指标,提出一种导致潮流计算不收敛关键因素的辨识方法,并基于潮流收敛域,对辨识得到的关键因素进行修正,为运行人员进行潮流调整提供直观的参考依据。通过对某省220 kV及以上电压等级电网和欧洲13659节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。

基于XGBoost-EE的电力系统暂态稳定评估方法

深度学习在暂态稳定评估中发挥着越来越重要的作用,然而电网规模逐渐扩大导致数据出现维数灾难,这对模型的性能提出了更高的要求。目前,暂态稳定特征构建需要依靠人工经验,具有主观性;深度学习的模型在设计和训练上耗时、耗力。针对以上两点,结合极限梯度提升(XGBoost)算法和实体嵌入(EE)网络,提出了一种基于XGBoost-EE的电力系统暂态稳定评估方法。首先通过XGBoost算法的路径规则生成类别特征,将原始特征进行降维。然后采用EE网络对新的特征进行分类,从而完成快速、精准的暂态稳定评估。该方法充分利用了机器学习算法处理速度快和神经网络评估精度高的优点,能够直接面向底层量测数据。最后,在IEEE新英格兰10机39节点和IEEE 50机145节点系统的仿真结果表明,所提方法相比于其他方法具有更高的预测精度和更好的抗噪性能,且在训练时不容易过拟合。

基于CNN-SAEDN-Res的短期电力负荷预测方法

基于深度学习的序列模型难以处理混有非时序因素的负荷数据,这导致预测精度不足。提出一种基于卷积神经网络(CNN)、自注意力编码解码网络(SAEDN)和残差优化(Res)的短期电力负荷预测方法。特征提取模块由二维卷积神经网络组成,用于挖掘数据间的局部相关性,获取高维特征。初始负荷预测模块由自注意力编码解码网络和前馈神经网络构成,利用自注意力机制对高维特征进行自注意力编码,获取数据间的全局相关性,从而模型能根据数据间的耦合关系保留混有非时序因素数据中的重要信息,通过解码模块进行自注意力解码,并利用前馈神经网络回归初始负荷。引入残差机制构建负荷优化模块,生成负荷残差,优化初始负荷。算例结果表明,所提方法在预测精度和预测稳定性方面具有优势。

基于实测数据的电力系统电压动态时空分布特性研究

针对电力系统的动态电压响应存在时空分布特性的问题,本文提出了一种完全基于实测数据的电压动态时空分布特性量化描述方法,建立了描述电压动态时空分布特性的综合指标体系。通过计算扰动后各观测点电压平均变化率、最大相对变化量、对扰动的响应延时、持续时间、扰动贡献指数,以多维信息角度从实测数据中提取知识,直观掌握扰动的传播过程和影响范围,同时讨论了其潜在的应用价值及领域。最后,利用吉林电网广域测量系统实测数据,揭示了真实电网电压的时空分布特性,验证了所提量化描述方法和指标体系的有效性。

数据驱动的电力系统动态模型参数误差溯源方法

动态仿真中模型及参数的不准确直接导致仿真轨迹与实测轨迹不一致。电力系统区域大,包含元件众多,如何准确的识别出致差区域是一个难题。文章提出了一种数据驱动的大规模电力系统误差溯源方法,定义了扰动深度指标以及轨迹差异度指标,用以评价元件受扰程度和轨迹差异度,基于指标及其约束条件,给出了主要致差区域的识别方法,用于误差溯源。文章以IEEE 10机39节点仿真系统验证了所提方法的有效性,减少了动态仿真验证的工作代价,为分块解耦提供支持。