全生命周期视角下多目标融合电网和气网联合动态规划

天然气机组的大规模使用使得电网和气网深度耦合,对电网和天然气网络的规划提出了新的要求。针对现有规划方法应对远景年不确定性的冗余性较高的问题,提出了一种全生命周期视角下的经济、可靠、低碳多目标融合的电网和气网联合动态规划方法。采用全生命周期管理方法,建立了电力线路和天然气管道的全生命周期成本管理模型,包括投建、运行、退役、环境、切负荷成本。构建了电网和气网的联合规划模型,其中考虑多故障场景构建了电网和气网的可靠性约束,并采用全生命周期碳排放建立了电网和天然气网络的碳排放约束。提出了基于多目标融合的动态规划框架,能够实现跨时间尺度的滚动规划,以显著降低规划结果对不确定性的冗余性。针对多目标规划,采用模糊优选方法确定最优方案,实现了经济-可靠-低碳三者之间的权衡。算例验证了模型的有效性和实用性,结果表明所提出的多目标融合的动态规划方案比单纯仅考虑经济的规划方案或多目标开环规划方案更能够提升社会福利。

电缆-架空线混合输电线路故障测距方法研究

针对电网城市化而带来的电网继电保护问题,提出了一种电缆—架空线混合输电线路故障测距方法。根据线路参数计算假设故障发生在两段线路连接处时,暂态行波传播到线路两端所用时间,求取时间差作为基准值;当故障发生时,用线路两端测得的行波到达时刻做差,与基准值比较判断故障发生区段;利用单端行波故障测距法求取故障位置。该方法不受过渡电阻、故障类型影响,通过仿真验证了方法的有效性。

贵州统调电网典型日负荷特性分析与预测

电力负荷特性分析与预测是电力市场分析预测的重要基础,是进行电力规划、设计、生产、运行的重要依据,也是制定相关政策的重要参考。分别对贵州统调电网工作日及周末历史日负荷特性相关指标进行了统计,得出了日负荷率与日最小负荷率具有较强的正相关、日负荷率与日峰谷差率具有较强的负相关等结论。运用协同分析,对日负荷率与日最小负荷率、日负荷率与日峰谷差率之间的关系分别采用线性、二次函数、三次函数进行拟合,采用历史年正常工作日和周末负荷数据进行验证。计算结果表明,线性数学模型拟合效果最好,能够正确、合理地反应相关指标之间的关系。运用该模型对贵州中长期负荷特性进行了预测。

基于区块链技术的电力交易系统安全建模及性能分析

利用工作量证明机制(PoW)的比特币系统是当今最主流的电子货币交易实现方式,这种交易方式也在电力交易系统中进行了探索应用。虽然区块链系统的安全性已经被广泛分析,而在电力交易系统中通过让主链分叉而产生安全风险的情形却没有得到充分的研究和论证。本文通过对基于区块链技术的电力交易系统进行新颖并可量化的建模,从区块链分叉的行为开始,按照马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)模型进行分析,建立以增加侧链方式获取的PoW区块链的类MDP安全分析模型。通过设计电力交易区块链模拟器,仿真验证分析了实验得到的区块生成间隔时间与区块大小对电力交易系统中区块链的影响。

数字孪生技术在区域多能源系统中的应用展望

区域多能源系统是一种综合了多种能源的新形态,可以采用多能互补、能源梯级利用等方式,最大限度地提升能源利用效率和消纳可再生能源。而且随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的发展,未来的能源系统不仅是能源的互联,更应是能源与信息耦合的系统。文中分析了目前区域多能源系统研究现状,总结区域多能源系统在规划、运行及仿真建模中存在的问题,提出将数字孪生技术引入到区域多能源系统研究中,并从区域多能源系统仿真建模、规划、运行、检修方面提出了数字孪生技术的应用展望,为今后构建区域多能源系统的数字孪生体的研究提供参考。

产业园区综合能源技术发展方向研究

综合能源系统是实现产业园区内"多能互补,源网荷储协同发展"的重要手段。在深入分析以工业园区、高新科技园和其他专业园区为代表的3类产业园区用能特征的基础上,提出了针对不同类型产业园区的综合能源系统建设方向;在研究产业园区综合能源系统不同发展阶段的技术、政治和经济制约因素的基础上,从规划建设、运行优化、协调控制、需求管理和市场交易5个方面提出了产业园区综合能源技术的近、中、远期发展方向,构建了适用于产业园区综合能源系统建设运行的技术架构和具体内涵。

弱中心化的区块链技术在能源互联网交易体系中的应用分析

本文结合区块链技术,提出弱中心化的能量交易系统的框架,探索在电源、电网、负荷之间的能量与信息复杂交互的情况下未来能源互联网中的能源交易系统。分析了与电源和电网进行良性有效互动时,对于能源互联网的各种智慧能源方案,深刻剖析了区块链的技术原理和能源互联网运行特性,总结出能源互联网与区块链技术耦合需求,结合区块链具有可信计量、广泛交易、智能合约控制、分布决策以及广域融合的特性,阐释了区块链与能源互联网特征的一致性,以及技术耦合特性,明确区块链技术在能源互联网中的定位,结合能源互联网中能源交易的去中心化的特征,构建了弱中心化的区块链能源网交易体系。最后,分析总结了区块链技术框架下能源互联网交易体系待解决的关键技术。

贵州韭菜坪风电场出力特性分析

在低碳经济发展大背景下,风电出力特性的研究对于含规模风电接入的电力系统规划运行至关重要。本文论述了贵州省首个投运风电场(韭菜坪风电场)出力情况,采用时序分析与概率分析的方法,分析了该风电场出力变化规律及出力特性。结果表明,风电出现反调峰效应的概率大于出现正调峰效应的概率;风电场每年1、5、6、12月份是风电全年出力最低的时段,2、3、8、9月份是风电全年出力最高的时段。

互联电力系统可靠性评估

基于随机网流模型的多域互联电力系统可靠性评估方法,以系统元件限制的最大网流模拟实际电力系统的潮流,能有效进行多域互联电力系统可靠性的评估,提高计算速度。然而,多域互联电力系统结构复杂、元件繁多,状态枚举困难,面临维数灾问题。本文以随机网流模型为基础,提出边际容量、递增搜索等概念,用于多域互联电力系统可靠性评估中。算例分析表明,改进方法极大地减少了枚举状态数,提高了可靠性评估效率;并验证了所提出的方法的有效性和正确性。

初期现货市场下考虑用户响应行为的需求响应机制设计

在中国电力现货市场建设初期,电力用户参与市场的方式及响应行为具有较大差异。高比例用户受电网公司管理间接参与市场,无法主动响应市场的动态价格,但其固有的用电行为会影响市场价格,甚至导致电力供需紧张场景下出现极端价格。为此,考虑到高比例间接参与市场的用户在日前的负荷调整能力,设计了适用于初期现货市场的需求响应机制。首先,建立了考虑不同用户响应行为的需求响应机制框架,提出了需求响应机制的触发条件,并进一步分析了该机制框架下用户参与需求响应的机理。然后,构建了考虑间接参与用户主动响应的市场出清模型,并提出了保证需求响应机制可持续运行的结算方法。最后,通过算例验证了所提机制的合理性及有效性。

基于BiLSTM-STW神经网络的锂电池剩余容量预测

针对锂电池剩余容量预测精度无法满足当前工程应用的问题,结合双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)与滑动时间窗口(sliding time window,STW)算法的优点,提出一种电池剩余容量预测方法。首先分析BILSTM神经网络和STW算法原理,构建了BiLSTM-STW神经网络模型,采用自适应矩优化算法(adaptive moment estimation,Adam)对模型超参数进行优化,实现模型修正;然后选取美国国家航空航天局(National Aeronautics Space and Administration,NASA)埃姆斯研究中心锂电池数据,对数据进行处理并选取容量衰减特征数据作为神经网络的预测输入量;最后利用构建的神经网络对NASA锂电池数据集进行剩余容量预测实验。实验结果表明,所构建的神经网络模型能够精确预测锂电池的剩余容量,相比LSTM神经网络模型有更好的精确度。

考虑连锁故障的发输电系统可靠性评估

为在发输电系统可靠性评估中考虑连锁故障的影响,提出了评估连锁故障风险的混合算法。该算法结合了解析法和模拟法的优点,在计算精度和效率上均有一定的优势。由于实际切负荷时负荷节点功率因数保持恒定,因此在最优切负荷模型中引入了负荷节点功率因数恒定约束,使得该模型更加贴近实际情况。此外,为了提高发输电系统可靠性评估的效率,采用基于状态空间分割的自适应重要抽样算法抽取系统初始状态。应用上述算法对IEEE-RTS系统的发输电部分进行可靠性评估,结果表明该算法合理、高效。

基于时序卷积网络与线性残差连接的光伏发电功率预测

针对传统神经网络对于多元发电过程数据处理效率低、且容易过拟合的缺陷,提出了一种基于时序卷积网络(TCN)与线性残差连接的光伏功率预测方法。构建时序卷积网络,通过因果卷积与膨胀卷积技巧并行地提取多个时间点间的动态关系,从而在提取非线性时序相关性的同时保持较高的运算效率。引入线性残差连接构建了网络模型输入端与输出端的信息通路,有效地避免了过拟合。以某光伏电站实测数据对所提出方法进行性能验证,所提出的模型的预测结果的均方误差、均方根误差以及平均绝对误差分别为22.63、4.79、2.47,预测性能好于传统方法。

产业园区综合能源系统形态特征与演化路线

梳理了典型产业园区的综合能源需求,在此基础上,分析了未来产业园区综合能源系统将呈现的典型形态,包括冷热电联供分布式能源站、园区光储微网、小水电+分散式风电、园区能源互联主动配电网和多能互补综合能源系统。然后,对产业园区综合能源系统多能互补、物理信息深度融合以及源网荷储协调互动的特征内涵进行了剖析。最后,结合我国能源和信息基础设施及能源市场等方面的现有条件,从近期、中期和远期3个发展阶段探讨了产业园区综合能源系统的演化路线。

风电机组不同控制模式下SVC在改善电网电压质量中的应用

回顾了国内外风电发展的研究现状,总结了风电的运行特点和影响风电场并网的主要因素。针对某风电场建立了双馈变速风电机组的风机模型和发电机模型,分析了风机2种控制模式的特点。以某电网一风电场为实例,计算了配置静止无功补偿器(SVC)接入前、后电网电压波动的情况。仿真结果表明,配置SVC后对电网电压质量有较大的改善,且恒功率因数控制模式的改善作用更为明显,接近恒电压控制模式的2倍。

基于区块链技术的电动汽车和分布式能源并网协调策略

针对电动汽车和分布式能源并网问题,提出了一种基于区块链技术的协调策略。依据区域电网总冗余电量和电动汽车总需求电量随时间变化的信息,引导电动汽车分时段前往不同充电站充电,实现区域内分布式能源发电全部消纳。充电站采用自主申请、智能合约审批、通告全网的方式进行电价竞争性调整,消除了人为意识干扰,降低了合谋风险。最后通过案例分析验证了本文所提出的价格引导策略对电网稳定性和区域所有充电站总收益提升的作用,论证了其可行性。所提出的协调策略切合未来电动汽车和分布式能源并网的发展需求,为区块链技术在相关领域的运用提供了参考。

区域多能源系统数字孪生应用平台构建

针对缺乏支撑区域多能源系统数字孪生动态规划、运行优化等上层应用接入、管理和运行的高性能平台的现状,考虑到数字孪生应用对通信效率、数据安全的要求,借助CloudPSS云仿真平台设计了包含基础层、应用层、业务层的安全、灵活、可扩展的数字孪生应用平台的软硬件;并以贵州红枫湖区域多能源系统为试点区域,介绍了包括建模仿真、数据通信和应用集成功能的区域多能源系统数字孪生应用平台的构建过程。所构建的区域多能源系统数字孪生应用平台作为数字孪生从概念到应用的理想实现工具,其架构设计方案与具体构建经验可为数字孪生技术的广泛落地提供理论和实践参考。

计及多目标协调的电–气耦合系统源端容量规划研究

天然气机组的大规模应用使得电力与天然气系统耦合逐步紧密,导致故障会在能源子系统间传播,对电–气耦合系统的长期规划提出新的要求。为提高耦合系统的可靠性,该文构建考虑多目标(即可靠性与成本)协调的源端容量规划模型,实现发电机组与储能装置的选址定容。首先,针对各元件故障特点建立多状态可靠性模型,刻画元件在各运行状态间的转移过程。基于元件的可靠性模型和负荷的多状态特性,依次构建天然气系统与电力系统的可靠性约束,并将故障跨系统传播考虑在内。其次提出电–气耦合系统源端容量规划模型,在投资约束、运行约束和可靠性约束等条件下,实现包含投资成本、运行成本和切负荷成本在内的总成本最小。此外,为增强模型的实用性,采用线性化、二阶锥松弛相结合的方法将所构建的非线性模型转化求解。最后,引入IEEE30节点和比利时20节点天然气系统组成的测试系统验证模型的有效性。

基于IEC61850标准的微网综合协调控制架构

针对微网应用的功能需求和性能要求多样性、控制设备具有差异性、通讯规约不统一等问题,提出了一种基于IEC61850标准的分层的微网综合协调控制架构,并结合某海岛微网控制系统对其具体实施方式做出了详细说明。该架构能够实现微网控制过程中信息交互的智能化、标准化和数字化,能够实现微网高级应用功能的分散布置和分布式实施,能够最大限度地实现微网系统中智能电子设备之间的互操作性,能够实现分布式电源及其控制器的即插即用,同时实现微网系统的稳定和经济运行。

基于矩阵算法的主动配电网交直流混合网络供电恢复策略研究

考虑到直流输电技术的发展,直流配电应用于配电网中是未来配电网的研究重点。本文为解决主动配电网交直流混合网络的供电恢复问题,提出含直流配电线路的主动配电网供电恢复方案,当交流配电线路出现故障时,考虑直流侧配电线路网损、换流器以及分布式电源影响下的供电恢复方案;当直流配电线路出现故障时,考虑转换直流侧运行方式或让失电的直流负荷转入计划孤岛运行模式,以保证直流侧重要负荷的持续供电,分别提出交流侧和直流侧约束条件,并在约束条件下选取网络损耗、线路末端电压越限节点个数以及开关操作次数作为指标构建目标函数,依据矩阵算法对供电恢复过程的不同恢复方案进行大数据分析与处理,得出最优方案。通过改进的IEEE123节点算例证明,提出的方案能够有效的解决主动配电网的供电恢复问题。