新一代云计算模块化数据中心探讨——以中国电力科学研究院为例

近年来,随着信息化建设步伐不断加快,数据中心作为云计算及大数据分析的基础设施,呈现出高速化、大型化的发展趋势,传统数据中心的低效率、高能耗造成了极大的资源浪费,建设新一代的数据中心与数据中心的技术改革,已经成为当前工作的重中之重。本文重点分析了中国电力科学研究院清河院区、昌平院区新建的云计算模块化数据中心采用的新概念、技术亮点。

电力系统宽频宽动态电流量测技术研究综述

新型电力系统要求电流互感器具备宽频带、宽量程、高准确度性能,以满足电网呈现出的时频域宽动态、多参量等新特征。因此,从磁场传感的机理出发,对电流测量传感耦合原理简要介绍,分别阐述了这些技术的优缺点、拓扑结构。重点讨论了各类电流传感装置的结构特点、性能参数及量测性能优化方案,最后总结了目前亟待解决的问题、发展趋势和应用前景。光学电流互感器技术日趋成熟,应用广泛。基于NV色心的磁传感技术在测量性能方面已经超过传统传感器,配合光纤传感技术环境适应性强,电流测量领域前景广阔。

电力系统关键领域“卡脖子”技术评价研究

电力系统技术的发展关乎社会经济结构优化调整和国家安全的战略。目前我国电力行业正在快速发展,但在关键领域依然存在技术短板,亟需突破。为进一步识别、评价电力系统关键领域存在的“卡脖子”技术问题,本文基于电力系统的特征,构建关键领域“卡脖子”技术评价体系,并采用相关二手数据进一步识别和分析具体的“卡脖子”技术,为该系统未来技术突破提供方向性指导。

面向电力设备红外图像的混合噪声去除方法研究

电力设备的红外图像在采集传输过程中,易受高斯噪声与脉冲噪声的影响从而破坏图像的真实信息,为满足图像处理过程对图像质量的要求,文中提出了一种针对红外图像混合噪声的滤除方法。首先利用三方加权稀疏编码(TWSC)模型有效滤除红外图像中的高斯噪声,然后利用图像结构纹理分解结合中值滤波算法实现剩余脉冲噪声的分离与去除,实现在滤除红外图像混合噪声的同时较好地保持图像的边缘结构信息,结合实例分析表明文中方法能够有效滤除噪声并获得较高的峰值信噪比(PSNR)与结构相似度(SSIM)。

新能源极端出力特性及典型电力电量平衡场景研究

随着新能源发电占比的增加,电力系统的电力电量平衡呈现不确定性强、电力过剩/短缺交替出现等特征,给电力系统的供电可靠性带来了严重的影响。基于新能源出力实际运行特性和未来电源发展趋势,研究了含水电的新型电力系统的典型电源结构场景,并以此为基础,建立了电力电量平衡量化分析模型。通过算例结果量化了未来新能源发展场景下的典型电力电量平衡场景及系统灵活调节能力的需求,分析了新能源极端低/高出力对电力平衡的影响。研究可为我国新型电力系统构建提供决策参考。

电力系统风力发电建模与仿真研究综述

对于大规模风电并网的电力系统安全稳定分析,构建合适准确的风电场模型至关重要。首先,梳理了现有风电机组的模型结构以及风电场的动态等值,阐述了风力发电系统的参数辨识方法。其次,介绍了电力系统中风力发电系统常用的时域仿真分析技术,主要综述了电磁暂态仿真、机电暂态仿真、中长期动态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和数模混合仿真技术。然后,简述了风力发电系统建模与仿真的新进展。最后,分析了电力系统中风力发电系统的建模及其仿真技术面临的挑战与瓶颈,并结合新型电力系统的需求,对其建模与仿真技术进行了展望。

基于系统动力学模型的电力系统等效惯量时空演变趋势研究

随着风电、光伏等新能源发电渗透率的不断提高,电力系统等效惯量水平不断下降且空间分布不均的特性日益凸显。而电力系统维持频率稳定的能力与系统等效惯量水平息息相关,因此明确电力系统等效惯量时空演变趋势具有重要意义。基于系统动力学模型,对电力系统等效惯量的时空演变趋势进行了分析。首先,明确新能源电力系统等效惯量概念及有效惯量组成,并分析惯量响应过程;其次,基于系统动力学模型,在考虑地域、技术进步率、综合成本等多因素影响下,对中国各地区光伏、风电、火电、水电、核电2025—2060年间的装机容量进行预测;最后,基于预测数据,对电力系统等效惯量时空演变趋势进行分析。所预测装机容量结果符合长期发展目标,计算所得电力系统等效惯量水平直观体现了在考虑虚拟惯量与否的情景下中国整体与各区域的变化趋势,可为规划各区域新能源发展,确定低惯量区域惯量补偿措施,保障频率安全等方面提供参考。

数字化新型电力系统攻击与防御方法研究综述

随着先进数字技术、通信技术和互联网技术的发展,传统电力系统转变为数字化、自动化和高效管理的新型电力系统。然而,信息域与物理域的深度融合使新型电力系统中的网络、层次和组件变得更加复杂,大量的智能电子设备频繁访问与信息交互,更容易出现如窃取篡改数据、堵塞通信信道和破坏关键设备等恶意攻击,对新型电力系统的安全性、稳定性和经济性构成巨大威胁,引发了学术界的极大关注。首先,文中剖析了新型电力系统的结构和面临的潜在威胁,从控制层、网络层、物理层3个层面对新型电力系统攻击模式进行了深入分析。然后,详细归纳总结了新型电力系统攻击前、攻击中、攻击后的3层安全防御方法。最后,明确阐述了新型电力系统安全性研究的未来技术发展前景,为构建可靠、安全、健壮的新型电力系统提供技术支撑。

基于改进长短期记忆网络的电力系统暂态稳定评估方法研究

现代电力系统海量量测数据为电力系统暂态稳定评估提供可靠的数据基础,与此同时,数据信息挖掘成为研究焦点,暂态稳定分析中不平衡故障样本以及多特征电气量时间序列数据中所蕴藏的信息仍有待深入挖掘。为此,该文提出一种结合注意力机制的长短期记忆网络(long short term memory network with attention,LSTMA)方法,用以深入挖掘暂态稳定评估样本中所蕴藏的信息。在离线训练环节,以长短期记忆网络为基础分类器,引入Attention注意力机制引导模型学习样本中关键特征,并对损失函数进行改进,以此强化对不平衡样本的学习能力;在线应用环节,在目标域小样本条件下采用迁移学习方法更新成型的离线LSTMA模型,并对比不同迁移学习策略对模型性能影响,经过迁移学习建立的新运行点下的改进LSTMA模型评估精度有效提高,训练时间大幅减少,所得出的迁移学习策略确定方法有利于实际应用环节快速决策。研究在IEEE39节点和IEEE300节点系统上进行实验,验证了所提方法的有效性。

考虑电力市场化交易的电碳表计量及实现方法研究

电力间接碳排放是电力用户碳排放的主要来源之一,碳排放流是计算电力间接碳排放的重要方法。目前,基于碳排放流的计量理论尚未考虑电力市场化交易的影响,缺乏相应工程应用的实现方法,参与电力市场化交易的用户难以准确获得其用电量所对应的间接碳排放量。为解决这一难题,该文研究碳排放流理论的分布式电能实现方法,考虑电力市场化交易对交易双方及相关用户碳排放因子的影响,提出含电力市场化交易的电力系统源、网、荷全过程电碳排放量计量方法;并研究存在绿电交易、储能等情况下的电碳排放因子特点及计算方法。基于上述理论,研制了电碳表及其相关系统,并利用电碳表系统对某地电网部分实际拓扑进行分析,验证了所提方法的有效性及电碳表的实用性。

新型电力负荷管理系统的多模态通信组网研究

针对新型电力系统背景下电力负荷管理通信终端海量接入带来的通信可靠性问题,提出了一种基于多模态智慧网络的通信组网模型及其应用部署方案。首先在分析新型电力负荷管理系统业务通信可靠性需求基础上,构建了基于多模态智慧网络的层次化通信组网模型与部署架构;然后在所提组网模型框架下,针对现阶段新型电力负荷管理系统通信接入网层部署可靠性,设计了适应负控业务场景包含有线专网、无线专网和无线虚拟专网的通信接入网层工程应用部署方案;最后分析了新型电力负荷管理系统通信组网应用过程中尚待解决的关键技术问题,为新型电力负荷管理系统通信通道建设提供技术理论参考。

人工智能技术与电力系统融合发展研究

与人工智能的深度融合将是新型电力系统的主要特征。梳理了人工智能的关键技术体系,人工智能在电力系统中应用的重点技术领域、主要业务场景,以及人工智能与电力系统融合的典型应用范式,分析了人工智能研究成果与电力系统实际工程应用之间的差距,明确了企业经营、安全生产、客户服务、基础支撑四方面人工智能与电力系统融合的具体发展目标,提出了包括感知智能深化应用、认知智能发展实现、创造智能三阶段的人工智能与电力系统融合发展战略规划。

初论电力气象的基本概念与研究方向

电力气象伴随着电力系统和气象科学的发展而发展。在我国积极应对全球气候变化、推进能源转型的大背景下,加快培育电力气象新兴学科是新型电力系统建设的现实需要,也是科学技术创新发展的客观要求。该文将电力气象看作一门研究气象条件与电力系统间相互作用及其应用方法的交叉学科,探讨了电力气象的定义与应用,系统性梳理了19世纪以来电力气象的整体发展历程。随着新型电力系统发展,总结了当前电力气象的主要需求和技术挑战,提出电力气象基础理论、环境感知监测、定制化预报、灾害预警、供电保障及人工智能应用等重要研究方向,为深化电力气象应用、支撑新型电力系统高质量发展提供参考。

计及电力数据安全的智能合约上链方法及防篡改技术研究

随着“大云物移智链”等数字化技术在能源电力领域迅猛发展,大量新兴技术快速地在电网业务系统中进行创新应用,导致用电信息采集系统中数据交互更加频繁,从而出现数据经过流转后发生缺失、损坏等问题,进而导致业务数据公信力下降,且流转过程不清晰不透明,难以进行数据追溯溯源。针对用电信息采集系统数据可信度低、溯源难等问题,分析了区块链技术在用电信息采集系统应用情况,设计了区块链-用电信息采集系统三元结构模型,提出了一种采用区块链-用电信息采集系统三元结构的基于改进模型的实用型哈希算法的结构防篡改加密算法。仿真结果表明,区块链-用电信息采集系统三元结构的防篡改加密算法可提升数据质量进而提升业务数据公信力,同时通过该结构增强了数据的溯源能力,极大提升了用电信息采集系统数据在交互和使用过程的安全性。

中国城市能源电力转型发展战略影响因素量化模型及分析

随着国家碳达峰、碳中和目标的提出,作为二氧化碳主要排放源的城市能源电力消耗,其转型面临着极大的挑战。由于影响因素的指标计算存在极大的主观差异,该文根据中国296个地级市和4个直辖市的面板数据,基于信息熵提出了中国城市能源电力转型的影响因素指标体系。为解决传统线性统计学模型对城市能源电力转型影响因素的解释存在局限性的问题,该文提出了“基于SHAP值神经网络-个体随机效应-时间固定效应的混合模型”,分析了中国城市能源电力转型战略影响因素,阐述了中国城市能源电力转型的特征,并分析了不同区域、不同发展规模等级的城市能源电力转型影响因素的差异性特征和产生原因,提出了有针对性的发展战略建议,为能源电力转型战略的制定提供了理论基础。

新型电力系统发展水平指标体系构建及综合评价方法研究

对新型电力系统发展水平进行科学、合理评价对于新型电力系统的规划建设具有重要意义。该文基于新型电力系统五大基本特征构建了包含核心指标和创新指标的新型电力系统发展水平评价指标体系,明确了各项指标的定义与计算方法,提出了基于指标水平分级的新型电力系统发展水平综合评价方法。算例结果表明,该文所提指标体系及评价方法适用于不同能源禀赋与电网结构的新型电力系统发展水平评价,可以量化评估新型电力系统的建设成效,明确新型系统发展水平所处等级,为后期新型电力系统的重点规划和建设提供决策意见,有利于推进我国新型电力系统的建设进程。

新型电力系统动态电能测量技术及其标准化研究

以新能源为主体的新型电力系统是促进现代电力系统低碳转型发展的重要前提与必然趋势。在新型电力系统中,新能源占比提高,非线性电力电子设备大量应用,使得电力系统的动态复杂性日益凸显。电网波形失真、可再生能源双向测量等新型运行工况对电能动态测量技术提出了更高要求。针对新型电力系统中动态电能测量面临的问题和挑战,首先分析了典型业务场景下动态电能测量技术特征与标准化需求,然后综述了动态电能信号构建、动态电能测量、动态电能测量评价等关键技术现状及其在新型电力系统场景下面临的核心问题,然后总结了动态电能测量关键技术及其标准化发展趋势,提出了新型电力系统场景下动态电能测量标准体系框架。相关研究为新型电力系统建设和动态测量技术发展及标准体系完善提供方向指引。

电力系统广义模式谐振分类及研究现状

近年来模式谐振的含义及现象不断外延,由同步机低频模式谐振延伸到新能源机组宽频模式谐振,导致传统模式谐振分类难以适用。为深入研究并解决新型电力系统背景下的模式谐振问题,该文首先对传统模式谐振的含义进行梳理,并提出广义模式谐振的分类。然后,归纳国内外电力系统发生的广义模式谐振事件及理论分析现状。在此基础上,总结电力系统广义模式谐振危害及抑制方法研究现状。最后,对新型电力系统背景下广义模式谐振的研究难点和未来方向予以展望。

适应新型电力负荷管理系统的通信安全防护技术架构研究

负荷管理可以减小电力系统用电负荷的峰谷差,从而改善电网运行状况、提高能源的利用率。然而随着新型电力负荷管理系统覆盖面的扩大、海量终端设备的接入,给现有的负荷管理通信网络带来了认证困难、数据泄露、病毒入侵等多种网络安全风险。文章首先梳理分析了新型电力负荷管理系统通信面临的安全风险与安全防护需求;其次,结合新型电力负荷管理通信系统特点与面临的安全风险,构建了通信安全防护技术架构;最后,从终端侧、接入侧、通信侧与平台侧设计了新型电力负荷管理系统通信安全防护应用部署方案。

基于差异化业务需求的电力5G虚拟专网组网方案研究

5G可在具有更高价值的垂直行业应用场景中为设备赋智、为企业赋值、为产业赋能。电力行业在通信需求方面与5G通信的特点高度契合。文章基于电力业务差异化通信需求,进行5G典型组网方案研究,主要从5G网络发展现状、电力5G业务模型分析、支撑电力业务通信指标的5G关键技术、5G与电力业务适配性分析、电力5G虚拟专网组网架构及组网方案开展研究分析,进一步保证5G在电力场景科学、高效应用,支撑公司5G规模化应用。